CN203965953U - 一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统 - Google Patents
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Abstract
一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，包括用于将进样口中已经气化的样品推入到气相色谱柱的载气流入气路、与进样口接通的吹扫流路和分流气路；所述吹扫流路中安装有一个用来测量进样口的柱头压的压力传感器，压力传感器后面连接有一个用来控制吹扫气体流量的比例阀C，比例阀C后端直接连接到大气中。本实用新型通过在吹扫流路中安装一个经过预标定的比例阀，利用预标定比例阀的特性实现对吹扫气路中的气体流量的开环控制，从而实现了在保证系统应用范围和足够精度的前提下，在吹扫气路中减少了一个压力传感器和一个气阻，进而有效降低了整个气路系统的成本。
Description
技术领域
本实用新型属于分析化学、流体控制领域，具体为一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统。
背景技术
气相色谱仪在分析化学中用来对混合物进行分析，载气（通常为惰性气体）将进样口中已经气化的样品推入到气相色谱柱中，并在流动过程中产生分离。为了保证气相色谱仪的准确定性、定量能力，在气体的流量控制回路中，要保证准确的分流比和柱头压。
现有的典型的载气流路中的控制系统包括3个比例阀，3个传感器和一个气阻，成本很高。在气相色谱仪的典型应用中，吹扫流路的气体流量较低，而且通常为常数，一个常用的吹扫气体流量为3mL/min，而相应地，载气流入气路上流量可以达到1000ml/min，因此需要选择量程大于1000mL/min的流量传感器，流量传感器一个典型精度为量程的1%，则载气流入偏差可以达到10mL/min左右。分流气路中，控制目标是柱头压，实际通过的分流流量是载气流入总流量减去色谱柱流量和吹扫流量。分流流量和色谱柱流量之间的比值影响到分流比，并进一步影响到气体的定量准确性，从这个意义上来说，只需要吹扫流路的流量额定偏差小于载气流入额定偏差的1/3，就不会显著影响气相色谱仪的定量能力。吹扫气体的目的是将膈垫中气化和落下的碎片吹出，因此气体流量有下限，可以通过适当提高吹扫流量的额定值来保证吹扫流量在额定误差范围内不低于下限。
综上所述，在适当提高吹扫流量额定值后（如调整到4～6mL/min），吹扫流路的流量大小额定偏差达到50%，也基本不会影响仪器的性能。因此，牺牲一部分吹扫气路的流量控制精度，可以在保证系统分析性能的基础上有效降低气路控制系统的成本。
为了降低仪器成本，安捷伦科技有限公司设计研发的中端气相色谱仪7820中采用了固定气阻的方式，在吹扫流路中简化了控制环节，减少了一个比例阀和压力传感器，只留下一个气阻。但是，由于没有比例阀，这种流路控制方式导致吹扫气体流量完全无法控制，而是由具体样品分析方法中的柱头压被动地得到。当柱头压由1 psi表压变为100 psi表压时，通过气阻的流量改变可以高达800倍。因此，实际分析方法中，会出现当设定的柱头压很低时，吹扫气流量很小，不能满足清除进样口膈垫污染的需要，而当柱头压较大时，吹扫流量过大，导致样品泄漏，分流比出现较大偏差，载气总流量下限受限（必须大于吹扫流量）等诸多问题。因此，该吹扫流路控制结构只能用在很窄的柱头压范围，大大限制了仪器的分析范围和方法。而如果可以在系统性能没有明显降低的前提下，减少比例阀、传感器或是气阻的数量，便可以降低整个气路控制系统的成本，提高产品竞争力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，使系统在保证整个气路系统的性能没有明显降低的前提下，减少比例阀、传感器或是气阻的数量以降低整个气路控制系统的成本，提高产品竞争力。
为了实现上述目的，本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，包括用于将进样口中已经气化的样品推入到气相色谱柱的载气流入气路、与进样口接通的吹扫流路和分流气路；所述载气流入气路与进样口之间安装有比例阀A和流量传感器；所述分流气路中安装有一个用来将柱头压控制到设定值的比例阀B，比例阀B后端直接连接到大气中；所述吹扫流路中安装有一个用来测量进样口的柱头压的压力传感器，压力传感器后面连接有一个用来控制吹扫气体流量的比例阀C，比例阀C后端直接连接到大气中，对吹扫气路中的气体流量控制采用开环控制方式。
进一步，所述比例阀C预先经过特性预标定，从而实现了对吹扫气路流量的开环控制。
有益效果
本实用新型通过在吹扫流路中安装一个经过预标定的比例阀，利用预标定比例阀的特性实现对吹扫气路中的气体流量的开环控制，从而实现了在保证系统应用范围和足够精度的前提下，在吹扫气路中减少了一个压力传感器和一个气阻，进而有效降低了整个气路系统的成本。
附图说明
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型所述比例阀C特性标定的硬件平台工作原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，包括用于将进样口1中已经气化的样品推入到气相色谱柱2的载气流入气路、与进样口1接通的吹扫流路4和分流气路； 所述载气流入气路与进样口1之间安装有比例阀A3和流量传感器5；所述分流气路中安装有一个用来将柱头压控制到设定值的比例阀B6，比例阀B6后端直接连接到大气中；所述吹扫流路4中安装有一个用来测量进样口的柱头压的压力传感器4-1，压力传感器4-1后面连接有一个用来控制吹扫气体流量的比例阀C4-2，比例阀C4-2后端直接连接到大气中，吹扫流路4中气体在压力传感器4-1后流经比例阀C4-2，最后进入到大气中，通过大气压力传感器可以测量出当前大气压力值。
如图2所示，比例阀C4-2的特性标定：首先搭建一个标定比例阀用的硬件平台，标定比例阀用的硬件平台包括含有标定程序的主机、前端压力控制器、后端压力控制器和流量控制器及温度传感器，所述前端压力控制器、后端压力控制器、流量控制器和温度传感器均与主机电连接组成可控制的模拟气路系统，在对比例阀C4-2进行标定时，将模拟气路系统中的前端压力控制器接入到待标定比例阀C4-2的输入端，用于控制比例阀C4-2的前端压力，将模拟气路系统中的后端压力控制器和流量控制器接入到待标定比例阀C4-2的输出端，用于控制比例阀C4-2的后端压力和流量，确定好标定表，标定表要覆盖气相色谱仪工作时吹扫气路的压力和流量范围，主机按照标定表要求发送命令给比例阀C4-2两端的前压力控制器和后压力控制器，前、后两端的压力控制器将气体压力稳定控制在指定值，温度传感器读出环境温度并送入主机；通过气体流量传感器读出流过比例阀C4-2的气体流量，标定程序通过主机调整比例阀线圈电流大小，使比例阀C4-2的气体流量达到标定表的要求，最后将经特性标定的比例阀C4-2接入气相色谱仪的气路系统中的吹扫流路4中； 气相色谱仪工作时，温度传感器测量出当前环境温度，吹扫流路4中的两端压力通过压力传感器4-1测量得到，吹扫流量的大小由用户设定，查询标定表并插值可以得到所需要的比例阀C4-2的线圈电流，从而实现了对吹扫气路4流量的开环控制，比起传统的气相色谱仪吹扫气路，减少了一个压力传感器和一个气阻，有效降低了气体流路的硬件成本。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，包括用于将进样口中已经气化的样品推入到气相色谱柱的载气流入气路、与进样口接通的吹扫流路和分流气路；其特征是，所述载气流入气路与进样口之间安装有比例阀A和流量传感器；所述分流气路中安装有一个用来将柱头压控制到设定值的比例阀B，比例阀B后端直接连接到大气中；所述吹扫流路中安装有一个用来测量进样口的柱头压的压力传感器，压力传感器后面连接有一个用来控制吹扫气体流量的比例阀C，比例阀C后端直接连接到大气中。
2.根据权利要求1所述的一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统，其特征是，所述比例阀C预先经过特性预标定，从而实现了对吹扫气路流量的开环控制。
Priority Applications (1)
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| CN201420394092.1U CN203965953U (zh) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | 一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统 |
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Publications (1)
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| CN203965953U true CN203965953U (zh) | 2014-11-26 |
Family
ID=51926511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201420394092.1U Active CN203965953U (zh) | 2014-07-17 | 2014-07-17 | 一种应用于气相色谱仪的开环控制气路系统 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN203965953U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105675777A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-06-15 | 国家电网公司 | 基于多维气路的气相色谱装置的流量自适应方法及系统 |
| CN109283264A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-01-29 | 日本株式会社日立高新技术科学 | 产生气体分析装置和产生气体分析方法 |
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2014
- 2014-07-17 CN CN201420394092.1U patent/CN203965953U/zh active Active
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| CN109283264B (zh) * | 2017-07-21 | 2023-02-28 | 日本株式会社日立高新技术科学 | 产生气体分析装置和产生气体分析方法 |
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