CN201444157U

CN201444157U - 全自动红外测油仪

Info

Publication number: CN201444157U
Application number: CN 200920020222
Authority: CN
Inventors: 刘传荣; 张继源; 孟华盈
Original assignee: TAIAN KERUI OPTICAL INSTRUMENT CO LTD
Current assignee: TAIAN KERUI OPTICAL INSTRUMENT CO LTD
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2019-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种全自动红外测油仪，由进样装置、搅拌萃取装置、吸附装置、光学测量装置、数据处理装置、输出装置组成。本实用新型是一种能够自动测量地表水及污水中的油含量的仪器，能够实现测油过程的全自动化，即自动进样、自动搅拌萃取、自动吸附、自动测量、自动排液、自动清洗管路和存储数据，且一次能够自动测量六个样品，测量的技术指标符合国家要求。本实用新型解决了手动测量存在的问题和不足，提高了测量的准确度，保证了萃取效率，消除了不同的分析人员带来的误差，保证了分析人员的健康安全，是一种适用于环境监测领域对各类水中油含量测量的全自动红外测油仪。

Description

全自动红外测油仪

技术领域

本实用新型涉及一种测油仪，主要应用于环境监测系统测量水、土壤中的油含量，饮食行业中的油烟测试。

背景技术

目前国内外的红外测油仪都需要手动方法进行样品测量的前期处理，具体的测量过程如下：采集了水样以后，有两种方法进行样品的前期处理，①由实验室分析人员利用手动方法进行萃取，把采集来的水样和溶剂加入分液漏斗中，水样和溶剂的量根据需要确定，关紧分液漏斗的阀门，拧紧塞子，用手进行摇动、振荡，使水中的油充分溶解到溶剂中，振荡完成后，把分液漏斗放置在铁架台上静止；因为溶剂和水样是两种互不相容的液体，而且溶剂是有机溶剂，密度比水的密度大，静止后溶液会分为上下两层，吸收了油的溶剂在分液漏斗的下部，称之为萃取液；把萃取液移取到红外测油仪的样品池中，放入测油仪中进行测量，从而测得水中的油含量。②利用半自动萃取器把水中的油萃取出来，根据需要把水样和溶剂加入到半自动萃取器中，由半自动萃取器通过机械的方法或液体流动的方法进行液体的振荡、萃取，不需要人工摇动萃取，完成萃取后把萃取液移取到红外测油仪的样品池中进行测量，实现水中油的测量。上述两种水中油的测量方法基本相同，第二种方法只是不用人工摇动了，其他的都是一样的，测量方法都是国家标准要求的红外光度法；这些测量方法都存在一些缺点和不足：①在样品的前期处理和测量中，都需要分析人员的参与工作，不能实现从取样到测量的全自动化。②由于人员的参与容易产生取样的不准和干扰，导致了测量结果的误差增大。③由于不同分析人员的工作习惯和方式不同，导致测量结果的重复性差。④由于在样品处理和测量的过程中使用了许多容器，需要对容器进行清洗，增加了操作的复杂性和分析人员的工作强度。⑤由于分析人员要参与整个测量过程，大大增加了和化学试剂的接触时间，使分析人员的身体健康受到危害。⑥使用半自动萃取的方法，只仅仅减少了人工摇动，但使用的萃取方式，对萃取效率有一定的影响。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可实现测油过程的全自动化，提高测量的准确度和萃取效率，减少误差，保证分析人员健康安全，适用于水、土壤中的油含量，饮食行业中的油烟测试的全自动红外测油仪。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：包括有自动进样装置、搅拌萃取装置、光学测量装置、数据处理装置、输出装置组成的全自动红外测油仪，进样装置包括水样进样装置和溶剂进样装置；水样进样装置由水样计量泵，电磁阀，连通器，进水嘴，聚四氟管子组成；光学测量装置由光源、发送光程筒、样品池、样品池座、接受光程筒、光电转换器、前放装置组成，数据处理装置即电路部分，主要由前置放大电路、温度控制电路、数据采集及计算电路、控制电路部分组成；其要点在于：还包括有吸附装置，吸附装置由玻璃吸附管、玻璃砂芯、吸附管上盖、吸附管下盖、电磁阀、聚四氟管子组成；水样进样装置中的水样计量泵的出液口与自动搅拌萃取器进液口连接，进液口与连通器连接；连通器的进气口与电磁阀连接，电磁阀的另一端与进气嘴连接；连通器的6个进液口分别与电磁阀连接；进水嘴分别与电磁阀连接；溶剂进样装置由溶剂计量泵，电磁阀，进气嘴，连通器，聚四氟管子组成，计量泵的进液口和电磁阀的一端共同连接到仪器外部的溶剂瓶上，计量泵的出液口连接到自动搅拌萃取器的进液口；电磁阀的另一端与连通器连接，连通器的进气口与进气嘴连接；搅拌萃取装置由自动搅拌萃取器、电磁阀和聚四氟管子组成，自动搅拌萃取器的通气口与电磁阀的一端连接，电磁阀的另一端与通气嘴连接；自动搅拌萃取器的萃取液排液口与电磁阀连接；自动搅拌萃取器的废液排液口与电磁阀的一端连接，电磁阀的另一端与排液嘴连接；自动搅拌萃取器由萃取池、磁子、磁铁和步进电机组成，萃取池是密闭的玻璃容器，磁子在萃取池中，搅拌方式是立式搅拌；萃取池的两个进液管分别通过聚四氟管子连接到两个计量泵的出液管；电磁阀的出液口与吸附管上盖的进液嘴连接，吸附管上盖的通气嘴与电磁阀连接，电磁阀的另一端与通气嘴连接；吸附管下盖出液口与样品池的进液口连接；光学测量装置由光源、发送光程筒、样品池、样品池座、接受光程筒、光电转换器、前放装置组成，样品池的通气口与电磁阀连接，电磁阀的另一端与连通器连接；样品池上部的另一管口为标液进液口，下部的排液口与电磁阀连接，电磁阀的另一端与排液嘴连接。

所述的萃取池是密闭的玻璃容器，磁子为圆柱形在萃取池中为立式。

其工作原理：由自动进样装置把溶剂和样品送到搅拌、萃取装置，经萃取后的液体送到溶液吸附装置，溶液经过吸附和过滤后送到测量装置；当包含2930cm^-1、2960cm^-1和3030cm^-1波数的红外光照射到测量装置的样品池中被测液体时，油中的CH2、CH3基团和苯环的分子振动吸收了一部分红外光，油的浓度越高吸收的红外光越多，被吸收以后剩余的红外光照射到专用红外传感器上。传感器把光信号转变成电信号，光信号的强弱表现为电信号电平的高低。电信号经过处理放大后送到模数转换电路，把模拟信号转变成数字信号，数字信号送单片机处理计算电路。根据朗伯一比尔定律，油的浓度和吸光度成正比，由单片机电路对数据进行计算和归一化处理，最后得到被测溶液中油的浓度，把结果送显示和打印。

附图说明

图1本实用新型工作原理示意框图。

图2本实用新型结构示意图。

图3为图2中自动搅拌萃取器(3)剖视结构示意图。

图4为图2中吸附装置剖视结构示意图。

图5光学测量装置示意图。

图6为图2电路接线图。

具体实施方式

如图1、图2所示，全自动红外测油仪由进样装置、搅拌萃取装置、吸附装置、光学测量装置、数据处理装置、输出装置组成，进样装置包括水样进样装置、溶剂进样装置；

水样进样装置由水样计量泵1，电磁阀7、8、9、11、13、14、15，连通器4，进水嘴21、22、23、24、25、26、28，聚四氟管子组成；计量泵1的出液口与自动搅拌萃取器3进液口连接，进液口与连通器4连接；连通器4的进气口与电磁阀11连接，电磁阀的另一端与进气嘴28连接；连通器4的6个进液口分别与电磁阀7、8、9、13、14、15连接；进水嘴21、22、23、24、25、26分别与电磁阀13、7、14、8、15、9连接。功能是完成6个水样的自动进样和切换，防止各个水样的干扰造成测量的不准确，保证进样的准确性。

溶剂进样装置由溶剂计量泵2，电磁阀12，进气嘴32，连通器33，聚四氟管子组成；计量泵2的进液口和电磁阀12的一端共同连接到仪器外部的溶剂瓶上，计量泵2的出液口连接到自动搅拌萃取器3的进液口；电磁阀12的另一端与连通器33连接，连通器33的进气口与进气嘴32连接。完成溶剂的进样。

搅拌萃取装置由自动搅拌萃取器3、电磁阀5、6、18和聚四氟管子组成；自动搅拌萃取器3的通气口与电磁阀18的一端连接，电磁阀18的另一端与通气嘴31连接，自动搅拌萃取器3的萃取液排液口与电磁阀5连接，自动搅拌萃取器3的废液排液口与电磁阀6的一端连接，电磁阀的另一端与排液嘴30连接；如图3自动搅拌萃取器3，由萃取池47、磁子46、磁铁45和步进电机44组成：萃取池47是密闭的玻璃容器，磁子46在萃取池47中，搅拌方式是立式搅拌，不同于一般的水平磁力搅拌；萃取池47的两个进液管分别通过聚四氟管子连接到水样计量泵1、溶剂计量泵2的出液管。完成混合溶液的搅拌，水和萃取液的分离，萃取液的输出和废液的排放功能。

吸附装置10由玻璃吸附管34、玻璃砂芯35、吸附管上盖33、吸附管下盖36、电磁阀16、聚四氟管子组成，见图4。电磁阀5的出液口与吸附管上盖33的进液嘴连接，吸附管上盖33的通气嘴与电磁阀16连接，电磁阀16的另一端与通气嘴27连接；吸附管下盖36出液口与样品池41的进液口连接。完成对萃取液的吸附、过滤作用，由吸附管中的无水硫酸钠吸附萃取液中的微量水，过滤萃取液中的杂质，防止在萃取的过程中产生卤化，造成样品池中进入水和杂质，影响测量结果。

如图5，光学测量装置19由光源43、发送光程筒42、样品池41、样品池座40、接受光程筒39、光电转换器38、前放装置37组成，光源43接光和筒42，接受光程筒39接光电转换器38，光电转换器38接前放装置37；样品池41的通气口与电磁阀17连接，电磁阀17的另一端与连通器33连接；样品池41上部的另一管口为标液进液口，下部的排液口与电磁阀20连接，电磁阀20的另一端与排液嘴29连接。光学测量装置完成的功能是：由光源43产生的特定波长的红外光经过光发射装置变为平行光通过发送光程筒42照射到样品池41上，经过萃取液中油的吸收后，由接受光程筒39输送到光电转换器38上，光电转换器38把光信号转换成电信号送到前放装置37进行信号的处理，最后送到计算机进行处理。

数据处理装置即电路部分，主要由前置放大电路、温度控制电路、数据采集及计算电路、控制电路等部分组成。前置放大电路主要是把前放电路送来的电信号进行放大和滤波处理；温度控制电路的功能是控制仪器的温度；数据采集及计算电路的功能是对数据进行采集、模数转换、数据计算，把测量的信号转换成被测油的浓度；控制电路的功能是控制仪器的泵、阀、开关等器件的动作见图6。

输出装置根据仪器的测量特点和使用特点，输出数据是被测油的浓度及测量的工作状态。仪器应显示油的浓度值和测量状态，同时应有打印功能与PC机的接口。显示采用大屏幕彩色液晶显示器，能显示被测油的浓度值及单位、测量的状态、仪器操作提示、设置状态。打印机采用微型面板式打印机，能打印标定的时间、标定值，测量的时间及测量值，以备测量数据的保存。与PC机的接口实现仪器向PC机传送数据，进行保存或输出。

全自动红外测油仪自动测量过程：按下仪器的自动测量键后，仪器开始自动测量；首先对水样管路和溶液经过的各个容器和管路进行清洗，由水样计量泵1抽取被测水样，对水样进样装置进行清洗；再由溶剂计量泵2抽取溶剂，对自动搅拌萃取器3、吸附装置10、样品池41进行清洗。清洗完成后进行自动测量，水样计量泵1开始进样，打开进水样电磁阀7、8、9、13、14、15中的任一个，水样通过进水嘴21、22、23、24、25、26中相对应的一个，送到自动搅拌萃取器3中；同时溶剂计量泵2开始进溶剂，打开溶剂通气电磁阀12，把萃取溶剂送到自动搅拌萃取器3中；两种溶液输送完成后，水样计量泵1、溶剂计量泵2停止工作，关闭电磁阀。自动搅拌萃取器3的电机带动磁子转动，磁子开始搅拌；由于两种溶液的密度不同，如果搅拌方式是水平搅拌，两种溶液在容器中同时转动，不能达到充分混合，萃取效果不好；本实用新型采用的搅拌方式是立式搅拌，把搅拌容器做成圆柱形，使用时平面不在上下面，立着使用；溶液进入容器后，密度大的溶剂在容器的下半部，密度小的水样在容器的上半部，高速转动的磁子把下部的溶液甩到上部，同时把上部的溶液甩到下部，使两种溶液充分混合，能达到非常好的萃取效果。搅拌完成后，溶液在萃取池47内分为上下两层；水样在上层，含有油的萃取液在下层；分层完成后，进行吸附装置10进液，电磁阀16、18打开，萃取液通过电磁阀5进入到吸附装置10中；完成后把萃取池47中剩余的废溶液要排掉，此时，打开自动萃取器3的通气电磁阀18和排液电磁阀6，剩余的废溶液即通过排液管排到收集桶中；萃取液在吸附管34中经过无水硫酸钠吸附，再经过玻璃砂芯35过滤后送到样品池41中；光源43产生的特定波长的红外光通过发送光程筒42照射到样品池41上，红外光经过样品池时，萃取液中的油会吸收一部分红外光，剩余的红外光经过接受光程筒39送到光电转换器38上，由光电转换器把光信号转换成电信号，送入到前放装置37进行信号的初级处理；经过初级处理的电信号送到数据处理装置进行信号的处理和计算，首先对信号进行放大和滤波，得到符合要求的模拟信号，然后再把模拟信号转换成数字信号，送计算机进行计算；根据光学定律：琅伯-比尔定律，吸光度和油的浓度成正比，由计算机计算出油的浓度，得到的结果送数据输出装置进行显示和打印；测量完成后要排掉样品池41中的萃取液，打开电磁阀20，把萃取液排掉，整个自动测量过程完成。

本实用新型有益效果：

1、实现了测量水中油过程的全自动化，从进样、搅拌萃取、吸附、测量到排液，全部自动化，不用人工干预。

2、由于进样采用计算机控制的计量泵进样，提高了进样的准确度，从而也提高了测量的准确度。

3、解决了由于测量人员参与分析工作造成的测量重复性差的问题，提高了测量的重复性。

4、测量过程完成后，对进样装置、搅拌萃取装置、吸附装置、测量装置进行自动清洗，不用人工进行清洗，既减轻了分析人员的工作强度又消除了不同样品之间的干扰问题。

5、由于测量过程中不需要分析人员参与，消除了分析人员与溶剂的接触，保证了分析人员的健康安全。

6、采用了特殊的自动搅拌萃取装置，提高了萃取效率和测量的重复性。

7、用户不用作标准曲线，降低了分析工作的复杂性。

Claims

1.一种全自动红外测油仪，包括有进样装置、搅拌萃取装置、光学测量装置、数据处理装置、输出装置；进样装置包括水样进样装置和溶剂进样装置，水样进样装置包括水样计量泵(1)，电磁阀，连通器(4)，进水嘴，聚四氟管子组成，溶剂进样装置由溶剂计量泵(2)，电磁阀(12)，进气嘴(32)，连通器(33)，聚四氟管子组成；搅拌萃取装置包括自动搅拌萃取器(3)、电磁阀和聚四氟管；光学测量装置(19)由光源(43)、发送光程筒(42)、样品池(41)、样品池座(40)、接受光程筒(39)、光电转换器(38)、前放装置(37)组成，数据处理装置即电路部分，主要由前置放大电路、温度控制电路、数据采集及计算电路、控制电路部分组成；其特征是：还包括有吸附装置(10)，它是由玻璃吸附管(34)、玻璃砂芯(35)、吸附管上盖(33)、吸附管下盖(36)、电磁阀(16)、聚四氟管子组成；水样计量泵(1)的出液口与自动搅拌萃取器(3)进液口连接，水样计量泵(1)进液口与连通器(4)连接，连通器(4)的进气口与电磁阀(11)连接，电磁阀的另一端与进气嘴(28)连接；连通器(4)的6个进液口分别与电磁阀(7)、(8)、(9)、(13)、(14)、(15)连接，进水嘴(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)分别与电磁阀(13)、(7)、(14)、(8)、(15)、(9)连接；计量泵(2)的进液口和电磁阀(12)的一端共同连接到仪器外部的溶剂瓶上，计量泵(2)的出液口连接到自动搅拌萃取器(3)的进液口；电磁阀(12)的另一端与连通器(33)连接，连通器(33)的进气口与进气嘴(32)连接；搅拌萃取装置中的自动搅拌萃取器(3)的通气口与电磁阀(18)的一端连接，电磁阀(18)的另一端与通气嘴(31)连接；自动搅拌萃取器(3)的萃取液排液口与电磁阀(5)连接，自动搅拌萃取器(3)的废液排液口与电磁阀(6)的一端连接，电磁阀(6)的另一端与排液嘴(30)连接；自动搅拌萃取器(3)中的萃取池(47)的两个进液管分别通过聚四氟管子连接到水样计量泵(1)和溶剂计量泵(2)的出液管；电磁阀(5)的出液口与吸附装置(10)中的吸附管上盖(33)的进液嘴连接，吸附管上盖(33)的通气嘴与电磁阀(16)连接，电磁阀(16)的另一端与通气嘴(27)连接；吸附管下盖(36)出液口与样品池(41)的进液口连接；吸附装置(10)的进液口由聚四氟管连接到萃取液控制阀(5)，吸附装置(10)的通气口连接到通气电磁阀(16)，吸附装置(10)的出液口连接到光学测量装置(19)样品池(41)的进液口；样品池(41)的通气口与电磁阀(17)连接，电磁阀(17)的另一端与连通器(33)连接；样品池(41)上部的另一管口为标液进液口，下部的排液口与电磁阀(20)连接，电磁阀(20)的另一端与排液嘴(29)连接。

2.根据权利要求1所述的全自动红外测油仪，其特征是所述的萃取池(47)是密闭的玻璃容器，磁子(46)为圆柱形在萃取池(47)中为立式。