專利名稱：全自動紅外測油儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測油儀，主要應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)測量水、土壤中的油含量，
飲食行業(yè)中的油煙測試。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外的紅外測油儀都需要手動方法進(jìn)行樣品測量的前期處理，具體的測量 過程如下采集了水樣以后，有兩種方法進(jìn)行樣品的前期處理，①由實驗室分析人員利用手 動方法進(jìn)行萃取，把采集來的水樣和溶劑加入分液漏斗中，水樣和溶劑的量根據(jù)需要確定， 關(guān)緊分液漏斗的閥門，擰緊塞子，用手進(jìn)行搖動、振蕩，使水中的油充分溶解到溶劑中，振蕩 完成后，把分液漏斗放置在鐵架臺上靜止；因為溶劑和水樣是兩種互不相容的液體，而且溶 劑是有機(jī)溶劑，密度比水的密度大，靜止后溶液會分為上下兩層，吸收了油的溶劑在分液漏 斗的下部，稱之為萃取液；把萃取液移取到紅外測油儀的樣品池中，放入測油儀中進(jìn)行測 量，從而測得水中的油含量。②利用半自動萃取器把水中的油萃取出來，根據(jù)需要把水樣和 溶劑加入到半自動萃取器中，由半自動萃取器通過機(jī)械的方法或液體流動的方法進(jìn)行液體 的振蕩、萃取，不需要人工搖動萃取，完成萃取后把萃取液移取到紅外測油儀的樣品池中進(jìn) 行測量，實現(xiàn)水中油的測量。上述兩種水中油的測量方法基本相同，第二種方法只是不用人 工搖動了 ，其他的都是一樣的，測量方法都是國家標(biāo)準(zhǔn)要求的紅外光度法；這些測量方法都 存在一些缺點和不足①在樣品的前期處理和測量中，都需要分析人員的參與工作，不能實 現(xiàn)從取樣到測量的全自動化。②由于人員的參與容易產(chǎn)生取樣的不準(zhǔn)和干擾，導(dǎo)致了測量 結(jié)果的誤差增大。③由于不同分析人員的工作習(xí)慣和方式不同，導(dǎo)致測量結(jié)果的重復(fù)性差。 ④由于在樣品處理和測量的過程中使用了許多容器，需要對容器進(jìn)行清洗，增加了操作的 復(fù)雜性和分析人員的工作強度。⑤由于分析人員要參與整個測量過程，大大增加了和化學(xué) 試劑的接觸時間，使分析人員的身體健康受到危害。⑥使用半自動萃取的方法，只僅僅減少 了人工搖動，但使用的萃取方式，對萃取效率有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實現(xiàn)測油過程的全自動 化，提高測量的準(zhǔn)確度和萃取效率，減少誤差，保證分析人員健康安全，適用于水、土壤中的 油含量，飲食行業(yè)中的油煙測試的全自動紅外測油儀。 本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的包括有自動進(jìn)樣裝置、攪拌萃取裝置、 光學(xué)測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、輸出裝置組成的全自動紅外測油儀，進(jìn)樣裝置包括水樣進(jìn)樣 裝置和溶劑進(jìn)樣裝置；水樣進(jìn)樣裝置由水樣計量泵，電磁閥，連通器，進(jìn)水嘴，聚四氟管子組 成；光學(xué)測量裝置由光源、發(fā)送光程筒、樣品池、樣品池座、接受光程筒、光電轉(zhuǎn)換器、前放裝 置組成，數(shù)據(jù)處理裝置即電路部分，主要由前置放大電路、溫度控制電路、數(shù)據(jù)采集及計算 電路、控制電路部分組成；其要點在于還包括有吸附裝置，吸附裝置由玻璃吸附管、玻璃 砂芯、吸附管上蓋、吸附管下蓋、電磁閥、聚四氟管子組成；水樣進(jìn)樣裝置中的水樣計量泵的出液口與自動攪拌萃取器進(jìn)液口連接，進(jìn)液口與連通器連接；連通器的進(jìn)氣口與電磁閥連 接，電磁閥的另一端與進(jìn)氣嘴連接；連通器的6個進(jìn)液口分別與電磁閥連接；進(jìn)水嘴分別與 電磁閥連接；溶劑進(jìn)樣裝置由溶劑計量泵，電磁閥，進(jìn)氣嘴，連通器，聚四氟管子組成，計量 泵的進(jìn)液口和電磁閥的一端共同連接到儀器外部的溶劑瓶上，計量泵的出液口連接到自動 攪拌萃取器的進(jìn)液口 ；電磁閥的另一端與連通器連接，連通器的進(jìn)氣口與進(jìn)氣嘴連接；攪 拌萃取裝置由自動攪拌萃取器、電磁閥和聚四氟管子組成，自動攪拌萃取器的通氣口與電 磁閥的一端連接，電磁閥的另一端與通氣嘴連接；自動攪拌萃取器的萃取液排液口與電磁 閥連接；自動攪拌萃取器的廢液排液口與電磁閥的一端連接，電磁閥的另一端與排液嘴連 接；自動攪拌萃取器由萃取池、磁子、磁鐵和步進(jìn)電機(jī)組成，萃取池是密閉的玻璃容器，磁子 在萃取池中，攪拌方式是立式攪拌；萃取池的兩個進(jìn)液管分別通過聚四氟管子連接到兩個 計量泵的出液管；電磁閥的出液口與吸附管上蓋的進(jìn)液嘴連接，吸附管上蓋的通氣嘴與電 磁閥連接，電磁閥的另一端與通氣嘴連接；吸附管下蓋出液口與樣品池的進(jìn)液口連接；光 學(xué)測量裝置由光源、發(fā)送光程筒、樣品池、樣品池座、接受光程筒、光電轉(zhuǎn)換器、前放裝置組 成，樣品池的通氣口與電磁閥連接，電磁閥的另一端與連通器連接；樣品池上部的另一管口 為標(biāo)液進(jìn)液口，下部的排液口與電磁閥連接，電磁閥的另一端與排液嘴連接。 所述的萃取池是密閉的玻璃容器，磁子為圓柱形在萃取池中為立式。 其工作原理由自動進(jìn)樣裝置把溶劑和樣品送到攪拌、萃取裝置，經(jīng)萃取后的液 體送到溶液吸附裝置，溶液經(jīng)過吸附和過濾后送到測量裝置；當(dāng)包含2930cm—\2960cm—1和 3030cm—1波數(shù)的紅外光照射到測量裝置的樣品池中被測液體時，油中的CH2、 CH3基團(tuán)和苯 環(huán)的分子振動吸收了一部分紅外光，油的濃度越高吸收的紅外光越多，被吸收以后剩余的 紅外光照射到專用紅外傳感器上。傳感器把光信號轉(zhuǎn)變成電信號，光信號的強弱表現(xiàn)為電 信號電平的高低。電信號經(jīng)過處理放大后送到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，把模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號， 數(shù)字信號送單片機(jī)處理計算電路。根據(jù)朗伯一比爾定律，油的濃度和吸光度成正比，由單片 機(jī)電路對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和歸一化處理，最后得到被測溶液中油的濃度，把結(jié)果送顯示和打 印。

圖1本實用新型工作原理示意框圖。 圖2本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖2中自動攪拌萃取器(3)剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為圖2中吸附裝置剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5光學(xué)測量裝置示意圖。 圖6為圖2電路接線圖。
具體實施方式如圖1、圖2所示，全自動紅外測油儀由進(jìn)樣裝置、攪拌萃取裝置、吸附裝置、光學(xué) 測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、輸出裝置組成，進(jìn)樣裝置包括水樣進(jìn)樣裝置、溶劑進(jìn)樣裝置； 水樣進(jìn)樣裝置由水樣計量泵l，電磁閥7、8、9、11、13、14、15，連通器4，進(jìn)水嘴21、 22、23、24、25、26、28，聚四氟管子組成；計量泵1的出液口與自動攪拌萃取器3進(jìn)液口連接，進(jìn)液口與連通器4連接；連通器4的進(jìn)氣口與電磁閥11連接，電磁閥的另一端與進(jìn)氣嘴28 連接；連通器4的6個進(jìn)液口分別與電磁閥7、8、9、13、14、15連接；進(jìn)水嘴21、22、23、24、 25、26分別與電磁閥13、7、14、8、15、9連接。功能是完成6個水樣的自動進(jìn)樣和切換，防止 各個水樣的干擾造成測量的不準(zhǔn)確，保證進(jìn)樣的準(zhǔn)確性。 溶劑進(jìn)樣裝置由溶劑計量泵2，電磁閥12，進(jìn)氣嘴32，連通器33，聚四氟管子組成； 計量泵2的進(jìn)液口和電磁閥12的一端共同連接到儀器外部的溶劑瓶上，計量泵2的出液口 連接到自動攪拌萃取器3的進(jìn)液口 ；電磁閥12的另一端與連通器33連接，連通器33的進(jìn) 氣口與進(jìn)氣嘴32連接。完成溶劑的進(jìn)樣。 攪拌萃取裝置由自動攪拌萃取器3、電磁閥5、6、18和聚四氟管子組成；自動攪拌 萃取器3的通氣口與電磁閥18的一端連接，電磁閥18的另一端與通氣嘴31連接，自動攪 拌萃取器3的萃取液排液口與電磁閥5連接，自動攪拌萃取器3的廢液排液口與電磁閥6 的一端連接，電磁閥的另一端與排液嘴30連接；如圖3自動攪拌萃取器3，由萃取池47、磁 子46、磁鐵45和步進(jìn)電機(jī)44組成萃取池47是密閉的玻璃容器，磁子46在萃取池47中， 攪拌方式是立式攪拌，不同于一般的水平磁力攪拌；萃取池47的兩個進(jìn)液管分別通過聚四 氟管子連接到水樣計量泵1、溶劑計量泵2的出液管。完成混合溶液的攪拌，水和萃取液的 分離，萃取液的輸出和廢液的排放功能。 吸附裝置10由玻璃吸附管34、玻璃砂芯35、吸附管上蓋33、吸附管下蓋36、電磁 閥16、聚四氟管子組成，見圖4。電磁閥5的出液口與吸附管上蓋33的進(jìn)液嘴連接，吸附管 上蓋33的通氣嘴與電磁閥16連接，電磁閥16的另一端與通氣嘴27連接；吸附管下蓋36 出液口與樣品池41的進(jìn)液口連接。完成對萃取液的吸附、過濾作用，由吸附管中的無水硫 酸鈉吸附萃取液中的微量水，過濾萃取液中的雜質(zhì)，防止在萃取的過程中產(chǎn)生鹵化，造成樣 品池中進(jìn)入水和雜質(zhì)，影響測量結(jié)果。 如圖5，光學(xué)測量裝置19由光源43、發(fā)送光程筒42、樣品池41、樣品池座40、接受 光程筒39、光電轉(zhuǎn)換器38、前放裝置37組成，光源43接光和筒42，接受光程筒39接光電 轉(zhuǎn)換器38，光電轉(zhuǎn)換器38接前放裝置37 ;樣品池41的通氣口與電磁閥17連接，電磁閥17 的另一端與連通器33連接；樣品池41上部的另一管口為標(biāo)液進(jìn)液口，下部的排液口與電磁 閥20連接，電磁閥20的另一端與排液嘴29連接。光學(xué)測量裝置完成的功能是由光源43 產(chǎn)生的特定波長的紅外光經(jīng)過光發(fā)射裝置變?yōu)槠叫泄馔ㄟ^發(fā)送光程筒42照射到樣品池41 上，經(jīng)過萃取液中油的吸收后，由接受光程筒39輸送到光電轉(zhuǎn)換器38上，光電轉(zhuǎn)換器38把 光信號轉(zhuǎn)換成電信號送到前放裝置37進(jìn)行信號的處理，最后送到計算機(jī)進(jìn)行處理。 數(shù)據(jù)處理裝置即電路部分，主要由前置放大電路、溫度控制電路、數(shù)據(jù)采集及計算 電路、控制電路等部分組成。前置放大電路主要是把前放電路送來的電信號進(jìn)行放大和濾 波處理；溫度控制電路的功能是控制儀器的溫度；數(shù)據(jù)采集及計算電路的功能是對數(shù)據(jù)進(jìn) 行采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計算，把測量的信號轉(zhuǎn)換成被測油的濃度；控制電路的功能是控制 儀器的泵、閥、開關(guān)等器件的動作見圖6。 輸出裝置根據(jù)儀器的測量特點和使用特點，輸出數(shù)據(jù)是被測油的濃度及測量的工 作狀態(tài)。儀器應(yīng)顯示油的濃度值和測量狀態(tài)，同時應(yīng)有打印功能與PC機(jī)的接口。顯示采用 大屏幕彩色液晶顯示器，能顯示被測油的濃度值及單位、測量的狀態(tài)、儀器操作提示、設(shè)置 狀態(tài)。打印機(jī)采用微型面板式打印機(jī)，能打印標(biāo)定的時間、標(biāo)定值，測量的時間及測量值，以備測量數(shù)據(jù)的保存。與PC機(jī)的接口實現(xiàn)儀器向PC機(jī)傳送數(shù)據(jù)，進(jìn)行保存或輸出。 全自動紅外測油儀自動測量過程按下儀器的自動測量鍵后，儀器開始自動測量； 首先對水樣管路和溶液經(jīng)過的各個容器和管路進(jìn)行清洗，由水樣計量泵1抽取被測水樣， 對水樣進(jìn)樣裝置進(jìn)行清洗；再由溶劑計量泵2抽取溶劑，對自動攪拌萃取器3、吸附裝置10、 樣品池41進(jìn)行清洗。清洗完成后進(jìn)行自動測量，水樣計量泵1開始進(jìn)樣，打開進(jìn)水樣電磁 閥7、8、9、13、14、15中的任一個，水樣通過進(jìn)水嘴21、22、23、24、25、26中相對應(yīng)的一個，送 到自動攪拌萃取器3中；同時溶劑計量泵2開始進(jìn)溶劑，打開溶劑通氣電磁閥12，把萃取溶 劑送到自動攪拌萃取器3中；兩種溶液輸送完成后，水樣計量泵1、溶劑計量泵2停止工作， 關(guān)閉電磁閥。自動攪拌萃取器3的電機(jī)帶動磁子轉(zhuǎn)動，磁子開始攪拌；由于兩種溶液的密度 不同，如果攪拌方式是水平攪拌，兩種溶液在容器中同時轉(zhuǎn)動，不能達(dá)到充分混合，萃取效 果不好；本實用新型采用的攪拌方式是立式攪拌，把攪拌容器做成圓柱形，使用時平面不在 上下面，立著使用；溶液進(jìn)入容器后，密度大的溶劑在容器的下半部，密度小的水樣在容器 的上半部，高速轉(zhuǎn)動的磁子把下部的溶液甩到上部，同時把上部的溶液甩到下部，使兩種溶 液充分混合，能達(dá)到非常好的萃取效果。攪拌完成后，溶液在萃取池47內(nèi)分為上下兩層；水 樣在上層，含有油的萃取液在下層；分層完成后，進(jìn)行吸附裝置10進(jìn)液，電磁閥16、18打開， 萃取液通過電磁閥5進(jìn)入到吸附裝置10中；完成后把萃取池47中剩余的廢溶液要排掉，此 時，打開自動萃取器3的通氣電磁閥18和排液電磁閥6，剩余的廢溶液即通過排液管排到 收集桶中；萃取液在吸附管34中經(jīng)過無水硫酸鈉吸附，再經(jīng)過玻璃砂芯35過濾后送到樣品 池41中；光源43產(chǎn)生的特定波長的紅外光通過發(fā)送光程筒42照射到樣品池41上，紅外光 經(jīng)過樣品池時，萃取液中的油會吸收一部分紅外光，剩余的紅外光經(jīng)過接受光程筒39送到 光電轉(zhuǎn)換器38上，由光電轉(zhuǎn)換器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，送入到前放裝置37進(jìn)行信號的初 級處理；經(jīng)過初級處理的電信號送到數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行信號的處理和計算，首先對信號進(jìn) 行放大和濾波，得到符合要求的模擬信號，然后再把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送計算機(jī)進(jìn) 行計算；根據(jù)光學(xué)定律瑯伯_比爾定律，吸光度和油的濃度成正比，由計算機(jī)計算出油的 濃度，得到的結(jié)果送數(shù)據(jù)輸出裝置進(jìn)行顯示和打?。粶y量完成后要排掉樣品池41中的萃取 液，打開電磁閥20，把萃取液排掉，整個自動測量過程完成。 本實用新型有益效果 1、實現(xiàn)了測量水中油過程的全自動化，從進(jìn)樣、攪拌萃取、吸附、測量到排液，全部 自動化，不用人工干預(yù)。 2、由于進(jìn)樣采用計算機(jī)控制的計量泵進(jìn)樣，提高了進(jìn)樣的準(zhǔn)確度，從而也提高了 測量的準(zhǔn)確度。 3、解決了由于測量人員參與分析工作造成的測量重復(fù)性差的問題，提高了測量的 重復(fù)性。 4、測量過程完成后，對進(jìn)樣裝置、攪拌萃取裝置、吸附裝置、測量裝置進(jìn)行自動清 洗，不用人工進(jìn)行清洗，既減輕了分析人員的工作強度又消除了不同樣品之間的干擾問題。 5、由于測量過程中不需要分析人員參與，消除了分析人員與溶劑的接觸，保證了 分析人員的健康安全。 6、采用了特殊的自動攪拌萃取裝置，提高了萃取效率和測量的重復(fù)性。 7、用戶不用作標(biāo)準(zhǔn)曲線，降低了分析工作的復(fù)雜性。
權(quán)利要求一種全自動紅外測油儀，包括有進(jìn)樣裝置、攪拌萃取裝置、光學(xué)測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、輸出裝置；進(jìn)樣裝置包括水樣進(jìn)樣裝置和溶劑進(jìn)樣裝置，水樣進(jìn)樣裝置包括水樣計量泵(1)，電磁閥，連通器(4)，進(jìn)水嘴，聚四氟管子組成，溶劑進(jìn)樣裝置由溶劑計量泵(2)，電磁閥(12)，進(jìn)氣嘴(32)，連通器(33)，聚四氟管子組成；攪拌萃取裝置包括自動攪拌萃取器(3)、電磁閥和聚四氟管；光學(xué)測量裝置(19)由光源(43)、發(fā)送光程筒(42)、樣品池(41)、樣品池座(40)、接受光程筒(39)、光電轉(zhuǎn)換器(38)、前放裝置(37)組成，數(shù)據(jù)處理裝置即電路部分，主要由前置放大電路、溫度控制電路、數(shù)據(jù)采集及計算電路、控制電路部分組成；其特征是還包括有吸附裝置(10)，它是由玻璃吸附管(34)、玻璃砂芯(35)、吸附管上蓋(33)、吸附管下蓋(36)、電磁閥(16)、聚四氟管子組成；水樣計量泵(1)的出液口與自動攪拌萃取器(3)進(jìn)液口連接，水樣計量泵(1)進(jìn)液口與連通器(4)連接，連通器(4)的進(jìn)氣口與電磁閥(11)連接，電磁閥的另一端與進(jìn)氣嘴(28)連接；連通器(4)的6個進(jìn)液口分別與電磁閥(7)、(8)、(9)、(13)、(14)、(15)連接，進(jìn)水嘴(21)、(22)、(23)、(24)、(25)、(26)分別與電磁閥(13)、(7)、(14)、(8)、(15)、(9)連接；計量泵(2)的進(jìn)液口和電磁閥(12)的一端共同連接到儀器外部的溶劑瓶上，計量泵(2)的出液口連接到自動攪拌萃取器(3)的進(jìn)液口；電磁閥(12)的另一端與連通器(33)連接，連通器(33)的進(jìn)氣口與進(jìn)氣嘴(32)連接；攪拌萃取裝置中的自動攪拌萃取器(3)的通氣口與電磁閥(18)的一端連接，電磁閥(18)的另一端與通氣嘴(31)連接；自動攪拌萃取器(3)的萃取液排液口與電磁閥(5)連接，自動攪拌萃取器(3)的廢液排液口與電磁閥(6)的一端連接，電磁閥(6)的另一端與排液嘴(30)連接；自動攪拌萃取器(3)中的萃取池(47)的兩個進(jìn)液管分別通過聚四氟管子連接到水樣計量泵(1)和溶劑計量泵(2)的出液管；電磁閥(5)的出液口與吸附裝置(10)中的吸附管上蓋(33)的進(jìn)液嘴連接，吸附管上蓋(33)的通氣嘴與電磁閥(16)連接，電磁閥(16)的另一端與通氣嘴(27)連接；吸附管下蓋(36)出液口與樣品池(41)的進(jìn)液口連接；吸附裝置(10)的進(jìn)液口由聚四氟管連接到萃取液控制閥(5)，吸附裝置(10)的通氣口連接到通氣電磁閥(16)，吸附裝置(10)的出液口連接到光學(xué)測量裝置(19)樣品池(41)的進(jìn)液口；樣品池(41)的通氣口與電磁閥(17)連接，電磁閥(17)的另一端與連通器(33)連接；樣品池(41)上部的另一管口為標(biāo)液進(jìn)液口，下部的排液口與電磁閥(20)連接，電磁閥(20)的另一端與排液嘴(29)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全自動紅外測油儀，其特征是所述的萃取池(47)是密閉的玻 璃容器，磁子(46)為圓柱形在萃取池(47)中為立式。
專利摘要本實用新型公開了一種全自動紅外測油儀，由進(jìn)樣裝置、攪拌萃取裝置、吸附裝置、光學(xué)測量裝置、數(shù)據(jù)處理裝置、輸出裝置組成。本實用新型是一種能夠自動測量地表水及污水中的油含量的儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)測油過程的全自動化，即自動進(jìn)樣、自動攪拌萃取、自動吸附、自動測量、自動排液、自動清洗管路和存儲數(shù)據(jù)，且一次能夠自動測量六個樣品，測量的技術(shù)指標(biāo)符合國家要求。本實用新型解決了手動測量存在的問題和不足，提高了測量的準(zhǔn)確度，保證了萃取效率，消除了不同的分析人員帶來的誤差，保證了分析人員的健康安全，是一種適用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域?qū)Ω黝愃杏秃繙y量的全自動紅外測油儀。
文檔編號G01N1/34GK201444157SQ20092002022
公開日2010年4月28日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者劉傳榮, 孟華盈, 張繼源 申請人:泰安市科瑞光學(xué)儀器有限公