CN209589947U - 一种石蜡嗅味分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种石蜡嗅味分析仪，其进样预处理器内设有顶空进样器和恒温加热仓，恒温加热仓的内底部内嵌安装有一加热板，加热板上固定一铝制加热模块，铝制加热模块内放置采样瓶，顶空进样器内连接有一采样管路，采样管路包括空气过滤器、洗气泵、采样气室和采样泵，空气过滤器通过带换向电磁阀的输气管与采样瓶、洗气泵的进气端分别连接，洗气泵的出气端与采样气室的进气端相连，并通过带截止阀的输气管与采样瓶相连，采样气室与采样泵相连。本实用新型可以取代传统的人工嗅味感官测定方法，减少人为评定差异，大幅度提高评价精度；操作简单，自动化程度高，整体的测试时间短，成本较低，适合大规模生产与使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业技术领域，具体涉及一种石蜡嗅味分析仪。
背景技术
在石蜡产品使用中，石蜡的嗅味强度是一项重要指标。石蜡嗅味限制性指标经常出现在石蜡产品规格中，如今针对石蜡嗅味指标的常规鉴定方法主要采取中国石油化工行业标准“石油蜡嗅味试验法（SHT0414-2004）”。比起其他理化分析手段人工感官测评具有一定的时效性，与此同时也存在一定的弊端。一方面，石蜡杂质中铅、汞、砷等以及可能存在的挥发性有毒物质会对长期从事评价工作的人员健康带来风险。另一方面，由于评价人员身体状况差异以及环境因素造成的影响必然导致人为评定差异，直接影响石蜡品级评价精度。目前人工嗅味测评误差范围在0.5~1.0之间，精确度不高。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种石蜡嗅味分析仪，一方面可以取代传统的人工嗅味感官测定方法，减少人为评定差异，大幅度提高评价精度；另一方面该系统自动化程度高，集样品恒温加热、自动采样和数据分析于一体，无需复杂的操作步骤。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种石蜡嗅味分析仪，包括石蜡嗅味信息动态采集装置和分析控制器，所述石蜡嗅味信息动态采集装置包括进样预处理器，所述进样预处理器内设有顶空进样器和恒温加热仓，所述恒温加热仓的内底部内嵌安装有一加热板，所述加热板上固定一铝制加热模块，铝制加热模块内放置采样瓶，所述顶空进样器内连接有一采样管路，所述采样管路包括空气过滤器、洗气泵、采样气室和采样泵，所述空气过滤器通过带换向电磁阀的输气管与采样瓶、洗气泵的进气端分别连接，所述洗气泵的出气端与采样气室的进气端相连，并通过带截止阀的输气管与采样瓶相连，所述采样气室与所述采样泵相连；
所述采样气室内设有由10个检测不同敏感物质的传感器构成的传感器阵列，载气进入采样气室后直接冲击整流器，将集中气流分散至采样气室中，分散后的载气流速减缓，向前直接接触到气敏传感器,此时由10个检测不同组分的气敏传感器阵列将产生10路AD信号，信号经调理模块调制后生成需要的电压波形数据然后被数据采集卡采集并保存，采样完成后，载气变为废气经采样泵从采样气室的出口排出气室；
所述分析控制器内的主控制器采用STM32F429II核心板，处理器型号为STM32F429IGT6，主控制器连接数据采集卡获取传感器数据，连接触摸屏显示操作界面同时获取触摸屏的输入指令，连接驱动器控制换向电磁阀、洗气泵7、截止阀、采样泵的运行。
进一步地，所述输气管通过顶空进样器与所述采样瓶相连，所述顶空进样器的主体为一部直线导轨滑台，滑台行程为50mm，滑台上安装采样器，两只采样针安装在采样器4的底部。
进一步地，所述加热板为PTC发热片，调温范围为室温至80℃，铝制加热模块为半圆形铝制零件，零件上加工孔位安放采样瓶，且采样瓶与孔壁距离小于0.5mm。
进一步地，所述空气过滤器、换向电磁阀、洗气泵、截止阀、采样气室、采样泵之间使用不锈钢管路以及不锈钢管件连接，保证管路密封。
进一步地，所述采样气室的外形为圆柱体，前后分别设置进气口与出气口，采样气室的气室腔体为圆锥形，内层涂覆铁氟龙材料，有效防止气味的吸附，气室腔体内部安装整流器和信号调理板，整流器材质为不锈钢，信号调理板材质为铁氟龙PCB，信号调理电路板上设置10个传感器安装孔位，孔位分为内外两层并按圆周排列，信号调理电路板上剩余空间布置传感器信号调理电路，用于得到理想的传感器信号输出波形。
进一步地，所述传感器的型号为MQ138、MQ-6、MQ-5、MQ-9、MQ136、MP901、WSP110、TGS2600、TGS2610、TGS832。
本实用新型具有以下有益效果：
一方面可以取代传统的人工嗅味感官测定方法，减少人为评定差异，大幅度提高评价精度；另一方面该系统自动化程度高，集样品恒温加热、自动采样和数据分析于一体，无需复杂的操作步骤，操作简单，自动化程度高，整体的测试时间短，成本较低，适合大规模生产与使用。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种石蜡嗅味分析仪的整机示意图；
图2为本实用新型实施例的自动采样器结构图；
图3为本实用新型实施例一种石蜡嗅味分析仪的工作原理图；
图4为本实用新型实施例中的采样气室结构剖面图；
图5为本实用新型实施例中的气敏传感器的信号调理电路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实用新型实施例的一种石蜡嗅味分析仪，包括石蜡嗅味信息动态采集装置和分析控制器1，所述石蜡嗅味信息动态采集装置包括进样预处理器2，所述进样预处理器2内设有顶空进样器和恒温加热仓3，所述恒温加热仓3的内底部内嵌安装有一加热板3-3，所述加热板3-3上固定一铝制加热模块3-2，所述铝制加热模块3-2内放置采样瓶3-1，所述顶空进样器内连接有一采样管路，所述采样管路包括空气过滤器5、洗气泵7、采样气室9和采样泵12，所述空气过滤器5通过带换向电磁阀6的输气管与采样瓶3-1、洗气泵7的进气端分别连接，所述洗气泵7的出气端与采样气室9的进气端相连，并通过带截止阀8的输气管与采样瓶3-1相连，所述采样气室9与所述采样泵12相连；
如图4所示，所述采样气室9内设有由10个检测不同敏感物质的传感器构成的传感器阵列，载气进入采样气室9后直接冲击整流器9-2，将集中气流分散至采样气室9中，分散后的载气流速减缓，向前直接接触到气敏传感器9-3,此时由10个检测不同组分的气敏传感器阵列将产生10路AD信号，信号经调理模块调制后生成需要的电压波形数据然后被数据采集卡11采集并保存，采样完成后，载气变为废气经采样泵12从采样气室9的出口排出气室；
所述分析控制器1内的主控制器13采用STM32F429II核心板，处理器型号为STM32F429IGT6，主控制器13连接数据采集卡获取传感器数据，连接触摸屏显示操作界面同时获取触摸屏的输入指令，连接驱动器控制换向电磁阀6、洗气泵7、截止阀8、采样泵12的运行。
本实施例中，所述输气管通过顶空进样器与所述采样瓶相连，所述顶空进样器的主体为一部直线导轨滑台，滑台行程为50mm，滑台上安装采样器4，两只采样针安装在采样器4的底部。
本实施例中，所述加热板3-3为PTC发热片，调温范围为室温至80℃，铝制加热模块为半圆形铝制零件，零件上加工孔位安放采样瓶，且采样瓶与孔壁距离小于0.5mm。
本实施例中，所述空气过滤器5、换向电磁阀6、洗气泵7、截止阀8、采样气室9、采样泵12之间使用不锈钢管路以及不锈钢管件连接，保证管路密封。
本实施例中，所述采样气室9的气室外壳9-1的外形为不锈钢材质的圆柱体，前后分别设置进气口与出气口，采样气室9的气室腔体为圆锥形，内层涂覆铁氟龙材料，有效防止气味的吸附，气室腔体内部安装整流器9-2和信号调理板，整流器材质为不锈钢，信号调理板材质为铁氟龙PCB，信号调理电路板上设置10个传感器安装孔位，孔位分为内外两层并按圆周排列，信号调理电路板上剩余空间布置传感器信号调理电路，用于得到理想的传感器信号输出波形。
本实施例中，所述传感器的型号为MQ138、MQ-6、MQ-5、MQ-9、MQ136、MP901、WSP110、TGS2600、TGS2610、TGS832。
本具体实施使用时，根据要求在触摸屏上设定加热板3-3的工作温度，待加热器温度稳定后，将装有石蜡薄片的采样瓶3-1放置在加热模块3-2的孔位中，然后关闭安装在进样预处理器上的恒温加热仓门，等待样品加热若干分钟石蜡气味充满样品瓶，主控制器13计时时间到控制采样器4采样石蜡气味，此时采样针落下从采样瓶3-1的聚四氟乙烯(PTFE)密封瓶盖插入。在采样泵12的负压下，通过载气的形式将石蜡的气味输送至气路系统的采样气室9中。
如图3所示，气路系统中的进气分为洗气和采样两种状态。采样状态采下气路中的采样泵12运行，洗气泵7停止，换向阀6和截止阀8打开。采样泵12的负压作用下经滤器5干燥、除油和脱硫处理的洁净空气进入采样瓶3-1中，洁净空气稀释石蜡样本气体在管路中继续前进，然后进入到气室9中。在气室9中完成采样后的废气经采样泵12直接排出仪器。洗气状态采下气路中的采样泵12洗气泵7同时运行，换向阀6和截止阀8都关闭。两级气泵构成的直通气路，负压增强，气路中通入过滤后的洁净空气快速冲洗气室9，加速气敏传感器敏感层上的气体分子的脱附过程。
实施例：
刮取均匀不黏连薄片，准确称取后置于250ml的采样瓶3-1中，放入恒温加热仓3中密闭加热，定时20分钟后顶空进样将石蜡样本气体载入传感器气室进行检测。
石蜡样本采样时间100秒，数据采集卡11的采样频率为200kHz,一个石蜡样本需要10个传感器进行同步采样，采样完毕后主控制器13计算每个传感器的输出电压最大值Vi，并依据如下公式计算该石蜡样本的电压综合输出值Vout。
Vout=a1*V1+…+ai*Vi+…+a10*V10，i=1,2，…，10
其中,
Vi为第i个传感器在100秒内的电压最大值；
ai为权重系数，ai=Vi/(V1+V2+…+V10),i=1,2，…，10
针对人工评定的石蜡样本等级0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0，依次计算6个石蜡样本的电压综合数据值Vout，并进行线性拟合，计算石蜡样本嗅味电压标准曲线，作为石蜡嗅味的判据。
通过该种方法对0.5、1.0、1.5、2.0等级的石蜡样本进行测试，结果如下表，该仪器评分误差范围在0.1066-0.1793之间，均低于人工嗅味测评最小误差0.5。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种石蜡嗅味分析仪，包括石蜡嗅味信息动态采集装置和分析控制器（1），其特征在于：所述石蜡嗅味信息动态采集装置包括进样预处理器（2），所述进样预处理器（2）内设有顶空进样器和恒温加热仓（3），所述恒温加热仓（3）的内底部内嵌安装有一加热板（3-3），所述加热板（3-3）上固定一铝制加热模块（3-2），铝制加热模块（3-2）内放置采样瓶（3-1），所述顶空进样器内连接有一采样管路，所述采样管路包括空气过滤器（5）、洗气泵（7）、采样气室（9）和采样泵（12），所述空气过滤器（5）通过带换向电磁阀（6）的输气管与采样瓶（3-1）、洗气泵（7）的进气端分别连接，所述洗气泵（7）的出气端与采样气室（9）的进气端相连，并通过带截止阀（8）的输气管与采样瓶（3-1）相连，所述采样气室（9）与所述采样泵（12）相连；
所述采样气室（9）内设有由10个检测不同敏感物质的传感器构成的传感器阵列，载气进入采样气室（9）后直接冲击整流器（9-2），将集中气流分散至采样气室（9）中，分散后的载气流速减缓，向前直接接触到气敏传感器（9-3）,此时由10个检测不同组分的气敏传感器阵列将产生10路AD信号，信号经调理模块调制后生成需要的电压波形数据然后被数据采集卡（11）采集并保存，采样完成后，载气变为废气经采样泵（12）从采样气室（9）的出口排出气室；
所述分析控制器（1）内的主控制器（13）采用STM32F429II核心板，处理器型号为STM32F429IGT6，主控制器（13）连接数据采集卡获取传感器数据，连接触摸屏显示操作界面同时获取触摸屏的输入指令，连接驱动器控制换向电磁阀（6）、洗气泵（7）、截止阀（8）、采样泵（12）的运行。
2.如权利要求1所述的一种石蜡嗅味分析仪，其特征在于：所述输气管通过顶空进样器与所述采样瓶相连，所述顶空进样器的主体为一部直线导轨滑台，滑台行程为50mm，滑台上安装采样器（4），两只采样针安装在采样器（4）的底部。
3.如权利要求1所述的一种石蜡嗅味分析仪，其特征在于：所述加热板（3-3）为PTC发热片，调温范围为室温至80℃，铝制加热模块（3-2）为半圆形铝制零件，零件上加工孔位安放采样瓶，且采样瓶与孔壁距离小于0.5mm。
4.如权利要求1所述的一种石蜡嗅味分析仪，其特征在于：所述空气过滤器（5）、换向电磁阀（6）、洗气泵（7）、截止阀（8）、采样气室（9）、采样泵（12）之间使用不锈钢管路以及不锈钢管件连接，保证管路密封。
5.如权利要求1所述的一种石蜡嗅味分析仪，其特征在于：所述采样气室（9）的外形为圆柱体，前后分别设置进气口与出气口，采样气室（9）的气室腔体为圆锥形，内层涂覆铁氟龙材料，有效防止气味的吸附，气室腔体内部安装整流器和信号调理板，整流器材质为不锈钢，信号调理板材质为铁氟龙PCB，信号调理电路板上设置10个传感器安装孔位，孔位分为内外两层并按圆周排列，信号调理电路板上剩余空间布置传感器信号调理电路。
6.如权利要求1所述的一种石蜡嗅味分析仪，其特征在于：所述传感器的型号为MQ138、MQ-6、MQ-5、MQ-9、MQ136、MP901、WSP110、TGS2600、TGS2610、TGS832。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113009087A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-06-22 | 中国农业大学 | 一种基于金属氧化物气敏传感器阵列的电子鼻检测系统 |
| CN113588360A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于粒蜡嗅味检测的预处理系统 |
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