CN204855493U - 气体分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体分析系统，包括：气体预处理装置，用于对呼吸代谢室或室外的气体进行预处理；气体分析装置，与所述气体预处理装置密闭连接，用于对所述预处理后的气体进行分析得到检测数据；数据处理装置，与所述气体分析装置连接，用于采集所述检测数据并进行存储。通过采用本实用新型所提供的气体分析系统，对采样气体实施了精细的气体预处理过程，提高了气体成分分析的准确性，延长了气体分析装置的使用寿命；在呼吸代谢试验设备中设置了氨气分析仪，促进了动物呼吸代谢研究的深入，同时改善了氨气对环境的污染。

Description

气体分析系统

技术领域

本实用新型涉及动物呼吸代谢试验设备技术领域，具体涉及一种气体分析系统。

背景技术

呼吸代谢一般系指由多数酶、辅酶以及其他一些有机、无机因素参与的一系列的酶促反应过程。动物采食饲料后，其中的营养物质是通过生物氧化还原过程完成能量代谢。具体为：空气中的氧由肺吸入，再经血液进入各组织而被氧化，最终成为二氧化碳和水，水存于体内，而二氧化碳经血液由肺排入大气。通过这种气体交换，进而推算出动物的产热量，是研究动物体内能量代谢的重要手段之一。

现有技术公开了一种多功能开放式呼吸代谢测定装置，通过对进气泵、排气泵、呼吸代谢室、气阀、气体浮子流量计、变频器、数据采集控制仪和处理器的有机组合，建立包括牛、羊、禽等动物的呼吸代谢室，并可分别同时对牛、羊、禽等动物进行呼吸代谢测定，还可在气体分析仪上增加进气样口和出气样口，以各呼吸代谢室与各零部件相同的连接方式，扩增相同的呼吸代谢室，分别同时对牛、羊、禽等动物的呼吸代谢进行测定。

为了测量动物排出的气体，一般将动物放置在呼吸代谢室内，呼吸代谢室相对封闭，湿度较大，气体含水量较高，同时动物采食的饲料、动物的排泄物及毛发均易形成粉尘及细小颗粒，因而直接对排出气体进行检测时误差很大。同时考虑到畜牧业生产特点，动物呼吸代谢排出的气体中除二氧化碳，还可能存在甲烷和氨气等气体成分，氨气极易与冷凝出来的液态水结合形成碱流走，因而使其成分的测量值偏低。并且氨气等有害气体是主要的畜牧业污染物之一，对环境的破坏作用大。因此提供一种具备优良气体预处理能力以及精准气体检测性能的气体分析系统，对于增强动物呼吸代谢设备技术水平，促进呼吸代谢基础研究发展，是十分必要和具有远大意义的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何提供一种具备优良气体预处理能力的气体分析系统。

为此目的，本实用新型提出了一种气体分析系统，包括气体预处理装置，用于对呼吸代谢室或室外的气体进行预处理；气体分析装置，与所述气体预处理装置密闭连接，用于对所述预处理后的气体进行分析得到检测数据；数据处理装置，与所述气体分析装置连接，用于采集所述检测数据并进行存储。

优选地，该系统还包括标定装置，所述标定装置与所述气体分析装置连接，用于对所述气体分析装置进行校准和提供参比气体。

优选地，所述气体分析装置包括氨气分析仪、氧气分析仪、二氧化碳和/或甲烷分析仪。

优选地，所述气体预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置，所述第一预处理装置连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪，所述第二预处理装置连接所述氨气分析仪。

其中，所述第一预处理装置包括依序连接的第一采样探头、第一过滤器、第一干燥器、第一取样泵、第一冷凝器、第一截止阀、第一针阀和第一气体流量计；所述第一气体流量计连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪；所述第二预处理装置包括依序连接的第二采样探头、第二过滤器、第二干燥器、第二截止阀、第二针阀和第二气体流量计；所述第二气体流量计连接所述氨气分析仪；所述氨气分析仪连接所述第二取样泵。

优选地，所述标定装置包括校准装置和参比装置，所述参比装置连接所述氧气分析仪，所述校准装置连接所述氨气分析仪、氧气分析仪、二氧化碳和/或甲烷分析仪。

优选地，所述校准装置连接所述第一截止阀的入口和所述第二截止阀的入口。

优选地，所述第一预处理装置的各部件之间采用聚四氟乙烯管连接构成密闭气体通路，所述第二预处理装置的各部件之间采用伴热管线连接构成密闭气体通路。

优选地，所述数据处理装置包括：与所述气体分析装置连接的控制器、与所述控制器连接的处理器、与所述控制器连接的电磁阀；

所述控制器采集所述气体分析装置的检测数据并传输给所述处理器；所述处理器接收并存储所述控制器传输的检测数据，以及向所述控制器发送指令；所述控制器接收所述处理器发送的指令控制所述电磁阀的导通和闭合；所述电磁阀控制所述呼吸代谢室或室外的气体进入所述气体预处理装置。

其中，所述电磁阀包括两个进气端和一个出气端，其中，一个进气端连接呼吸代谢室，另一个进气端连接室外，出气端连接所述气体预处理装置。

通过采用本实用新型所提供的气体分析系统，对采样气体实施了精细的气体预处理过程，提高了气体成分分析的准确性，延长了气体分析装置的使用寿命；在呼吸代谢试验设备中设置了氨气分析仪，促进了动物呼吸代谢研究的深入，同时改善了氨气对环境的污染；实现了对试验动物呼吸代谢气体变化的同步采样和实时分析，为研究动物的呼吸代谢规律提供了设备支持。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了本实用新型气体分析系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型气体标定装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型气体预处理装置的结构示意图；

图4示出了本实用新型数据处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。

如图1所示，本实用新型气体分析系统包括：气体预处理装置，用于对呼吸代谢室或室外的气体进行预处理；气体分析装置，与所述气体预处理装置密闭连接，用于对所述预处理后的气体进行分析得到检测数据；数据处理装置，与所述气体分析装置连接，用于采集所述检测数据并进行存储；数据处理装置通过电磁阀控制所述呼吸代谢室或室外的气体进入所述气体预处理装置。下面结合具体的实施例对本实用新型提供的气体分析系统展开详细说明。

如图2所示，本实用新型气体分析系统还包括标定装置，所述标定装置与所述气体分析装置连接，用于对所述气体分析装置进行校准和提供参比气体。所述标定装置包括校准装置和参比装置，所述参比装置连接氧气分析仪，所述校准装置连接所述气体分析装置。参比装置可以包括参比气储气瓶和安装于参比气储气瓶上的减压阀，校准装置可以包括标准气储气瓶和安装于标准气储气瓶上的减压阀。标准气储气瓶可以为钢制无缝气瓶，用以储存供气体分析装置校准所需要的零点气和量程气。减压阀用于满足储气瓶的减压需要。优选地，所述气体分析装置包括氨气分析仪、氧气分析仪、二氧化碳和/或甲烷分析仪。氧气分析仪可以为顺磁性原理，测量范围为20.0％～21.0％，二氧化碳和/或甲烷分析仪和氨气分析仪可以为红外线原理，测定范围分别为0-10000ppm、0-50ppm和0-100ppm。

其中较优的，如图3所示，所述气体预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置，所述第一预处理装置连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪，所述第二预处理装置连接所述氨气分析仪。其中，电磁阀可以为两个，第一电磁阀连接第一预处理装置，第二电磁阀连接第二预处理装置。其中较优地，所述第一预处理装置包括依序连接的第一采样探头、第一过滤器、第一干燥器、第一取样泵、第一冷凝器、第一截止阀、第一针阀和第一气体流量计；所述第一气体流量计连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪；所述第二预处理装置包括依序连接的第二采样探头、第二过滤器、第二干燥器、第二截止阀、第二针阀和第二气体流量计；所述第二气体流量计连接所述氨气分析仪；所述氨气分析仪连接所述第二取样泵。所述第一预处理装置的各部件之间采用聚四氟乙烯管连接构成密闭气体通路。由于氨气极易溶于水，为防止气体样本中的水气遇冷凝结成水滴，其中的氨气溶于水而导致测定不准确，所述第二预处理装置的各部件之间采用伴热管线连接构成密闭气体通路。所述伴热管线由聚四氟乙烯管外套恒功率电伴热带而成，覆盖从第二采样探头到氨气分析仪的全部气路，用于维持气体样本的温度，防止气体中的水气冷凝。因为取样泵不具备加热功能，所以所述第二取样泵连接在氨气分析仪之后，目的是为气体样本提供动力的同时，保证气体样本不冷凝。

在气体预处理过程中，将第一截止阀和第二截止阀调至预处理位置，第一、第二采样探头采集呼吸代谢室或室外的气体样本，并对气体的杂质进行过滤，之后第一、第二过滤器对气体样本进行过滤除尘，第一、第二干燥器对气体样本进行除湿，并得到过滤除湿后的气体样本，第一取样泵的作用与第二取样泵相同，都是为抽取气体样本提供动力；第一预处理装置中的第一冷凝器对过滤除湿后的气体样本冷凝，进一步消除气体样本中的水分，并得到干燥的气体样本；第一针阀和第一气体流量计控制进入氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪的气体流量在20-60L/h范围内；第二针阀和第二气体流量计控制进入氨气分析仪的气体流量在20-60L/h范围内。

其中较优的，所述校准装置连接所述第一截止阀的入口和所述第二截止阀的入口，所述校准装置通过依序连接的第一截止阀、第一针阀和第一气体流量计分别连接氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪；所述校准装置通过依序连接第二截止阀、第二针阀和第二气体流量计连接所述氨气分析仪。在校准时，第一、第二截止阀调至标定位置，待校准的气体分析仪切换至标定模式，打开标准气储气瓶的减压阀，使标准气以20-60L/h通过第一、第二气体流量计进入待标定的气体分析仪，待气体分析仪数据稳定后，点击确认，即可完成标定。考虑到氧气分析仪的特性，在氧气分析仪进行工作时，必须确保参比气体以3-5kgf/cm²的压力持续通入，方能使氧气分析仪正常工作，因此需为氧气分析仪专门配备参比气储气瓶，参比气体成分与氧气零点气相当。

其中较优的，如图1和图4所示，所述数据处理装置包括：与所述气体分析装置连接的控制器、与所述控制器连接的处理器、与所述控制器连接的电磁阀，所述控制器采集所述气体分析装置的检测数据并传输给所述处理器；所述处理器接收并存储所述控制器传输的检测数据，以及向所述控制器发送指令；所述控制器接收所述处理器发送的指令控制所述电磁阀的导通和闭合；所述电磁阀控制所述呼吸代谢室或室外的气体进入所述气体预处理装置。由于动物呼吸代谢试验过程中需要测定外界环境和呼吸代谢室两部分的气体成分，因而所述电磁阀可以为两位一通电磁阀，包括两个进气端和一个出气端，其中，一个进气端连接呼吸代谢室，另一个进气端连接室外，出气端连接所述气体预处理装置，其中总是只有一个进气端和出气端导通，另一个进气端处于闭合状态，通过电磁阀的导通和闭合，控制呼吸代谢室或室外气体的顺次采样，时间间隔不做具体限制。电磁阀的导通和闭合可以由控制器通过编程实现控制。

通过采用本实用新型所提供的气体分析系统，对采样气体实施了精细的气体预处理过程，提高了气体成分分析的准确性，延长了气体分析装置的使用寿命；在呼吸代谢试验设备中设置了氨气分析仪，促进了动物呼吸代谢研究的深入，同时改善了氨气对环境的污染；实现了对试验动物呼吸代谢气体变化的同步采样和实时分析，为研究动物的呼吸代谢规律提供了设备支持。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种气体分析系统，其特征在于，包括：

气体预处理装置，用于对呼吸代谢室或室外的气体进行预处理；

气体分析装置，与所述气体预处理装置密闭连接，用于对所述预处理后的气体进行分析得到检测数据；

数据处理装置，与所述气体分析装置连接，用于采集所述检测数据并进行存储。

2.根据权利要求1所述的一种气体分析系统，其特征在于，还包括：标定装置，所述标定装置与所述气体分析装置连接，用于对所述气体分析装置进行校准和提供参比气体。

3.根据权利要求2所述的气体分析系统，其特征在于，所述气体分析装置包括氨气分析仪、氧气分析仪、二氧化碳和/或甲烷分析仪。

4.根据权利要求3所述的气体分析系统，其特征在于，所述气体预处理装置包括第一预处理装置和第二预处理装置，所述第一预处理装置连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪，所述第二预处理装置连接所述氨气分析仪。

5.根据权利要求4所述的气体分析系统，其特征在于，所述第一预处理装置包括依序连接的第一采样探头、第一过滤器、第一干燥器、第一取样泵、第一冷凝器、第一截止阀、第一针阀和第一气体流量计；所述第一气体流量计连接所述氧气分析仪、二氧化碳分析仪和/或甲烷分析仪；所述第二预处理装置包括依序连接的第二采样探头、第二过滤器、第二干燥器、第二截止阀、第二针阀和第二气体流量计；所述第二气体流量计连接所述氨气分析仪；所述氨气分析仪连接所述第二取样泵。

6.根据权利要求5所述的气体分析系统，其特征在于，所述标定装置包括校准装置和参比装置，所述参比装置连接所述氧气分析仪，所述校准装置连接所述氨气分析仪、氧气分析仪、二氧化碳和/或甲烷分析仪。

7.根据权利要求6所述的一种气体分析系统，其特征在于，

所述校准装置连接所述第一截止阀的入口和所述第二截止阀的入口。

8.根据权利要求4-7所述的一种气体分析系统，其特征在于，所述第一预处理装置的各部件之间采用聚四氟乙烯管连接构成密闭气体通路，所述第二预处理装置的各部件之间采用伴热管线连接构成密闭气体通路。

9.根据权利要求1所述的一种气体分析系统，其特征在于，所述数据处理装置包括：与所述气体分析装置连接的控制器、与所述控制器连接的处理器、与所述控制器连接的电磁阀；

所述控制器采集所述气体分析装置的检测数据并传输给所述处理器；所述处理器接收并存储所述控制器传输的检测数据，以及向所述控制器发送指令；所述控制器接收所述处理器发送的指令控制所述电磁阀的导通和闭合；所述电磁阀控制所述呼吸代谢室或室外的气体进入所述气体预处理装置。

10.根据权利要求9所述的一种气体分析系统，其特征在于，所述电磁阀包括两个进气端和一个出气端，其中，一个进气端连接呼吸代谢室，另一个进气端连接室外，出气端连接所述气体预处理装置。