CN201237586Y - 一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，用于解决现有光离子化气体分析仪因没有自动进样装置与数据处理功能而带来分析误差、无法满足在线分析要求的问题，由固态继电器控制电磁阀进而驱动气缸自动进样阀，或由步进电机控制器驱动自动进样阀来完成自动进样动作，然后通过计算机与单片机通讯来实现自动进样与色谱数据采集、处理、显示、存储、控制工作状态，从而实现了光离子化气体分析仪具有自动进样，自动控制，在线定量分析功能。本仪器可以在实验室应用，也可以拿到野外应用应对突发事件，尤其是对污染源，具有挥发性，痕量的有毒有害气体，进行分析检测，可广泛应用于环保分析，大气污染监测等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及分析化学与环境检测领域中应用的气体分析检测仪器，更确切的是含光离子化检测器，带有自动进样装置的有毒、有害、痕量气体分析检测仪器。
背景技术
光离子化气体分析仪是一种新型、高灵敏度、痕量气体分析检测仪器，引入到国内已有十多年历史了。早在91年前后，中科院生态环境研究中心在引进消化吸收的基础上，率先在国内研制成功光离子化气相色谱仪，并在91年北京展览馆举办的《第四届国际分析测试展览会》上获得BCEIA金奖。由于各种原因该仪器始终未能形成商品化仪器。但做为一种先进的分析方法和检测仪器，普遍已经得到人们的认可，不少医药、化工、科研院校与环境检测部门，都已把光离子化气体分析仪列为必备检测有毒有害的痕量气体分析仪器之一。保护环境，节约能源，降低消耗，废水；废物；废气循环回收，再生与利用，更给分析检测仪器现场检测提出更高要求。
美国、英国、加拿大在中国有不少代理经销商，推销光离子化气体分析仪。国内也有一些公司相继投入力量发展和完善这种仪器，例如2004年科技中小企业创新基金拨款资助光离子化气体分析仪的研发。而专利申请号：03119683.7中公布了一种《光离子化气体分析仪》。
但由于目前现有的光离子化气体分析仪在进行气体分析过程中，没有自动进样装置与数据采集处理控制功能。全都采用的是手动进样方式，不仅给分析结果带来分析误差，更无法满足在线分析的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，能够用于解决现有光离子化气体分析仪因没有自动进样装置与数据处理功能而带来分析误差、无法满足在线分析要求的问题，可以满足在线24小时定时、定量、连续或循环进样分析的要求。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，包括自动进样装置和数据采集处理控制单元，自动进样装置进一步由驱动控制部分和自动进样阀组成，数据采集处理控制单元进一步由计算机和单片机组成。
所述驱动控制部分为固态继电器、电磁阀与汽缸组成。
所述驱动控制部分为单片机、控制单元与步进电机组成。
所述自动进样阀是自动进样六通阀，包括有6个气路进出口接头的阀体。
所述自动进样阀是自动进样十通阀，包括有10个气路进出口接头的阀体。
所述单片机由控制电路、驱动装置、计算机接口组成。
为了实现定性、定时、定量、连续、循环自动进样、在线分析的要求，先依据样品分析周期，编制好外部事件时间程序后，由计算机控制、六通阀(含两通、四通、八通、十通)进行进样、反吹等一系列动作。同时控制完成采样泵、分流阀、三通阀、二通阀等部件一系列辅助动作序列。在分析检测过程中的待测气体，是由固态继电器控制电磁阀进而驱动气缸，或者由单片机发出序列脉冲给控制单元进而驱动步进电机控制多通阀，来完成自动进样或取样动作。待测气体通过色谱柱分离后进入到光离子化检测器，被高能量真空紫外光电离，转换成电子讯号。被检测到的气体各种物质的组份、含量的多少、浓度的大小、出峰的时间与峰面积等谱峰信息，由计算机和单片机自动检测、采集、处理、显示和存储、进而完成在线分析检测和原位测量，实现定性、定时、定量、连续循环自动进样与检测过程。
数据处理则是通过计算机与单片机通讯来实现色谱数据采集、控制，完成24小时定时定量在线分析功能。
具体技术方案包括：
1、气体自动进样装置由驱动控制部分与进样多通阀所组成，
2、驱动控制部分由固态继电器、电磁阀、工作气缸、步进电机组成，
3、色谱数据采集、外部事件驱动控制由单片机接口与计算机USB接口通讯连接。计算机发出指令通过单片机来完成色谱数据采集、处理、存储、控制并驱动控制单元，控制阀、泵等外部事件。驱动控制单元接受脉冲指令，使固态继电器闭合。固态继电器控制电磁阀进而驱动气缸，使得六通阀或十通的连动轴按设置方向转动特定角度，完成取样进样切换动作。而步进电机接受来自单片机发出的序列控制脉冲转动相应角度，带动六通阀或多通阀转轴转动相应角度，进行进样或取样切换。即序列控制脉冲使阀不断从取样状态到进样状态，再从进样状态到取样状态，周而复始进而使得进样过程实现了自动循环。
采用了本实用新型的技术方案，具备了自动进样功能，可实现在线分析和现场分析。同时还具备了数据处理、控制功能；配有计算机和单片机可对数据自动进行采集处理、分析、对比归纳，使仪器分析检测工作自动化，智能化，极大方便了用户的使用，使得在线分析成为可能，提供了完整的现场解决方案。
本仪器可以在实验室应用，也可以拿到野外应用应对突发事件，尤其是对污染源，具有挥发性，痕量的有毒有害气体，液体，进行分析检测。可广泛应用于环保分析，大气污染监测，石油，化工，医药，涂料，油脂，农药等领域。
由于该仪器将各部件功能模块化，并将自动进样、阀控等外部事件时间程序与数据处理等各项功能有机结合于一体，操作简单，减少了人为误差，提高了仪器的稳定性可靠性。既排除了手动进样操作过程中由于人为因素带来的分析误差。比如进样量的多少与进样时间的不一致，会造成分析结果的误差加大；以及由于手动进样方式不可能满足在线24小时，定时定量、连续循环分析的需求。
附图说明
图1是本实用新型光离子化气体分析仪工作原理方框图。
图2是计算机数据采集处理控制与自动进样周期设置示意图。
图2a是主程序框图；
图2b是外部事件设置框图；
图2c是数据采集处理框图。
图3是六通阀自动工作示意图。
图3a为六通阀进样时状态示意图；
图3b为六通阀气体取样时状态示意图
图中：1--载气入口，2--载气出口，接色谱柱，3--定量管，4—样气入口，5--样气出口。
图4是十通阀自动工作示意图。
图4a为十通阀取样时状态示意图；
图4b是十通阀气体进样时状态示意图。
图中：1--样气入口，2--样气出口，3--定量管，4--载气入口，5--待测气体出口，接检测器；
图中：I--色谱柱I，II--色谱柱II。
图5是光离子化分析仪自动进样驱动方式框图。
图5a是汽缸驱动多通阀方框图；
图5b是步进电机驱动多通阀方框图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型的主要技术思想是用单片机控制不同驱动装置，由固态继电器控制电磁阀进而驱动气缸完成自动进样或取样动作，或由单片机发出序列脉冲给控制单元改变步进电机旋转角度和极性，使其正转或反转推动自动进样阀完成自动进样或取样动作。然后通过计算机与单片机通讯来实现自动进样与色谱数据采集、处理、显示、存储、控制工作状态，从而实现了光离子化气体分析仪具有自动进样，自动控制，在线定量分析功能。
光离子化分析仪是用于大气中进行环境分析与监测的一种仪器。在分析检测过程中的被测气体，依据样品分析周期编制好外部事件时间程序后由计算机控制取样泵、进样阀等一系列时间动作序列来实现气体自动进样、自动检测、数据自动采集、处理、显示和存储进而完成在线分析检测需求，实现定时、定量、连续循环自动取样进样过程。
图1是本实用新型光离子化气体分析仪工作原理方框图。如图1所示，光离子化气体分析仪包括四部分：第一部分是过滤器，包括分子筛、活性炭净化，载气干燥过滤部分；第二部分是自动进样与检测部分，经过干燥处理净化的气体作为载气和驱动气，通过电磁阀驱动气缸或通过序列脉冲控制步进电机切换六通或十通阀，断续或循环进样取样，进而自动完成，定时、定量工作；被测气通过采样泵，分流阀进入定量管，进样量由定量管来控制。经过六通阀自动进样，被测气体在载气的推动下进入填充柱或毛细管柱分离后并按顺序进入光离子化检测器。通过峰形与谱图判别可对被测气体定性定量；第三部分为计算机数据采集、处理、存储、单片机控制驱动单元。第四部分为被测气体与标准气体切换单元。
图2是计算机数据采集处理与自动进样周期设置示意图。图2a是主程序框图；图2b是外部事件设置框图；图2c是数据采集处理框图。如图2所示，计算机的设置，显示，存储，驱动控制为计算机领域专家公知技术，这里不在复述。
图3六通阀工作示意图。如图3所示，六通阀可实现气体自动进样的方法，六通阀分3组阀门，六个气路进出口接头，按顺时针排列编号为1号至6号。1号接头为载气入口，2号接头为载气出口接色谱柱；3号接头和6号接头接定量管；4号接头为样气入口；5号接头为样气出口.
图3a中，六通阀设置为进样状态，待测气体由样气入口4进入到定量管3中保存，多余气体从样气出口5排出；当步进电机或继电器带动六通阀转动，变换一个角度时，六通阀切换成图3b气体取样状态，定量管3中的气体，在载气入口1的带动下，通过载气出口2，注入色谱柱，通过计算机设置自动取样时间，取样次数，实现自动进样过程。
图4是十通阀工作示意图。如图4所示，十通阀实现气体自动进样与外部气路连接的方法，可以实现双色谱柱自动进样。十通阀分5组阀门，有十个气路进出口接头，按顺时针排列编号为1号至10号，1号接头为样气入口；2号接头为样气出口；3号和10号接头安装气体分析用的取样定量管；4号接头为载气入口；5号接头为分析仪器色谱柱I进口；6号接头在图4a与图4b中分别为色谱柱II出口。7号接头接光离子化检测器。8号接头在图4a中表示载气通过入口4进入双色谱柱，通过色谱柱I和色谱柱II流入光离子化检测器；图4b中表示带有载气的样气通过双色谱柱II与I流入光离子化检测器。9号接头为载气与样气通过双色谱柱I和色谱柱II时进行变换接头。通过阀的切换，带动双色谱柱顺序转换，实现双色谱柱进样功能。
图4a中，十通阀设置为取样状态，待测气体由样气入口1进入，通过定量管3中保存，多余气体从样气出口2排出，当步进电机或继电器带动十通阀一起转动变换一个角度时，十通阀成图4b气体进样状态，从载气入口4进入到定量管3中的气体，在载气的带动下，样气通过双色谱柱I与II进入到检测器入口5，被测气体，通过计算机设置自动取样时间，取样次数，实现循环自动进样过程。
图5是光离子化分析仪自动进样与数据处理框图。
图5a是汽缸驱动多通阀方框图。
在图5a中计算机通过单片机控制驱动单元，给出驱动信号，控制固态继电器工作状态。给继电器线圈加一个脉冲信号，通过继电器闭合，驱动气缸带动六通阀或多通阀切换，进而使定量管内的待测气体在载气的带动下进入色谱柱，通过色谱柱的分离后使被测物质进入光离子化检测器。
当固态继电器线圈处于闭状态，在脉冲信号驱动下继电器控制气缸，带动六通自动进样阀中心转轴转动一个角度切换成合状态，给定量管通待测气体，六通自动进样阀复原呈图3a气体取样状态，通过继电器的不断闭合，推动六通阀不断循环切换，实现自动采样。
图5b是步进电机驱动多通阀方框图。
在图5b中，仅不同的是不用继电器和汽缸来控制驱动六通阀工作，而是步进电机转轴与六通阀转轴相连，单片机控制驱动步进电机发生器发送脉冲信号，步进电机顺时针或逆时针转动，变换一个角度时，步进电机带动六通阀转动相同角度，使阀不断从取样状态切换到进样状态，再从进样状态切换到取样状态，实现自动采样过程。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1、一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，包括自动进样装置和数据采集处理控制单元，自动进样装置进一步由驱动控制部分和自动进样阀组成，数据采集处理控制单元进一步由计算机和单片机组成。
2、根据权利要求1所述的一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，所述驱动控制部分为固态继电器、电磁阀与汽缸组成。
3、根据权利要求1所述的一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，所述驱动控制部分为单片机、控制单元与步进电机组成。
4、根据权利要求2或者3所述的一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，所述自动进样阀是自动进样六通阀，包括有6个气路进出口接头的阀体。
5、根据权利要求2或者3所述的一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，所述自动进样阀是自动进样十通阀，包括有10个气路进出口接头的阀体。
6、根据权利要求1所述的一种带有自动进样装置的光离子化气体分析仪，其特征在于，所述单片机由控制电路、驱动装置、计算机接口组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: DANDONG LINMIN INSTRUMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MA RUSEN Effective date: 20100916 Free format text: FORMER OWNER: XIA ENLIN |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100053 ROOM 402, UNIT 5, NO.12, CHANGCHUNJIE STREET, XUANWU DISTRICT, BEIJING TO: 118009 2/F, EAST SIDE, BUILDING 2, STANDARD FACTORY, PHASE 2, PROMOTER ZONE, EQUIPMENT AND INSTRUMENT INDUSTRIAL BASE, LINGANG INDUSTRIAL PARK, DANDONG, LIAONING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100916 Address after: 118009 Liaoning Dandong Lingang Industrial Park instrument and meter industry base start zone two phase standard workshop No. 2 building on the east side of the two floor Patentee after: Instrument Co., Ltd. Dandong Lin min Address before: 100053, room 5, gate 12, 402 Dragon Street, Xuanwu, Beijing Co-patentee before: Xia Enlin Patentee before: Ma Rusen |
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Xia Enlin Document name: Notification to Pay the Fees |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090513 Termination date: 20161225 |