專利名稱：氣體自動進(jìn)樣裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體自動進(jìn)樣裝置及使用方法，更具體的說，本發(fā)明涉及一種用于氣體分析儀器進(jìn)樣口前端的負(fù)壓氣體自動進(jìn)樣裝置。
背景技術(shù)：
氣相色譜技術(shù)是一種高效、靈敏、快速的分離分析技術(shù)，可以在很短的時間內(nèi)分離幾十種甚至上百種組分的混合物，因此它是分析氣體諸多方法中的佼佼者，是氣體分析的主要手段和方法之一。采用氣相色譜儀分析氣體中組分含量，一般有氣體進(jìn)樣注射器手動進(jìn)樣或六通閥自動進(jìn)樣兩種進(jìn)樣方式。注射器進(jìn)樣方法簡單、靈活，但存在密封性差、存在反沖和滲透、進(jìn)樣穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。當(dāng)分析對象壓力低于大氣壓時，注射器手動進(jìn)樣會混入空氣組分使得測試結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。商品化的閥進(jìn)樣系統(tǒng)采用流動方式進(jìn)樣，雖 然操作方便、重現(xiàn)性好，但不適用于常壓/負(fù)壓樣品分析，且氣體消耗量大。因此，通過研究形成一套適用于氣體樣品的負(fù)壓自動化進(jìn)樣裝置，該裝置對于氣體分析具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供解決一種將壓力傳感技術(shù)，真空泵和電磁自動切換閥結(jié)合，用于樣品分析儀器前端，并通過與樣品分析儀器之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過氣路中的壓強(qiáng)變化和與計算機(jī)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，將氣體樣品自動導(dǎo)出進(jìn)樣，同時監(jiān)測記錄樣品進(jìn)樣壓力的自動進(jìn)樣裝置及其使用方法。為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案—種氣體自動進(jìn)樣裝置，包括殼體；其特征在于所述殼體內(nèi)部包括氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；所述氣路系統(tǒng)包括樣品分析儀器、連接裝置、抽氣裝置、樣品容器，所述樣品容器、抽氣裝置和樣品分析儀器三者通過連接裝置連接；所述連接裝置上設(shè)置有至少一個電磁閥；所述電路系統(tǒng)包括用于測量氣路系統(tǒng)中壓強(qiáng)大小的傳感器、計算機(jī)控制系統(tǒng)，用于監(jiān)測和控制氣路系統(tǒng)；所述傳感器信號輸出端與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接；所述電磁閥與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是連接裝置包括一個三通接頭；所述三通接頭的第一接口通過第一根導(dǎo)管與抽氣裝置連接，所述第一根導(dǎo)管上設(shè)置一個用于控制第一根導(dǎo)管開路和斷路的第一電磁閥；所述三通接頭的第二接口通過第二根導(dǎo)管與樣品分析儀器連接；所述三通接頭的第三接口與傳感器信號輸入端連接；所述連接裝置還包括用于連接樣品容器和樣品分析儀器的第三根導(dǎo)管，第三根導(dǎo)管上設(shè)置一個用于控制第三根導(dǎo)管開路和斷路的第二電磁閥。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是計算機(jī)控制系統(tǒng)包括1/0開關(guān)控制單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述I/o開關(guān)控制單元與第一電磁閥和第二電磁閥電連接；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與傳感器電連接，用于讀取并記錄所述傳感器的測量值。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是連接裝置是物化性質(zhì)穩(wěn)定的材料。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是傳感器是壓力傳感器。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是樣品分析儀器是氣相色譜儀。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是抽氣裝置是真空泵。更進(jìn)一步的技術(shù)方案是一種負(fù)壓氣體自動進(jìn)樣裝置的使用方法，包括以下步驟設(shè)置自動進(jìn)樣裝置；確認(rèn)樣品容器開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)下，所述第一電磁閥和第二電磁閥打開，啟動所述抽氣裝置；當(dāng)所述氣路系統(tǒng)中為真空時，關(guān)閉所述第一電磁閥； 開啟樣品容器開關(guān)，所述氣路系統(tǒng)中壓強(qiáng)穩(wěn)定后，關(guān)閉所述第二電磁閥；通過所述樣品分析儀器，轉(zhuǎn)動樣品分析儀器中的六通閥，所述六通閥的定量環(huán)中樣品進(jìn)入檢測儀器，同時所述計算機(jī)控制系統(tǒng)通過所述壓力傳感器讀取并存儲氣路系統(tǒng)壓強(qiáng)值；進(jìn)樣結(jié)束后，所述六通閥回到進(jìn)樣前狀態(tài)，所述第一電磁閥打開，啟動抽氣裝置將所述氣路系統(tǒng)中樣品抽去后，關(guān)閉所述第一電磁閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明氣路系統(tǒng)的連接裝置均采用物化穩(wěn)定的材料，可以有效減少樣品中組分在氣路上的吸附。本發(fā)明樣品氣路系統(tǒng)上的壓力傳感器可測定氣路系統(tǒng)中的壓強(qiáng)，并可將壓強(qiáng)值傳輸至計算機(jī)控制系統(tǒng)保存用于定量計算。本發(fā)明氣路系統(tǒng)上的第一電磁閥和第二電磁閥的開、合可以將樣品導(dǎo)入進(jìn)樣系統(tǒng)，實現(xiàn)了對壓強(qiáng)低于大氣壓的樣品的檢測，避免了環(huán)境氣體的干擾。本發(fā)明電路系統(tǒng)實現(xiàn)了各部件與計算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，通過調(diào)節(jié)第一電磁閥、第二電磁閥的開合和樣品分析儀器上六通閥的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了自動進(jìn)樣。有效避免了環(huán)境氣體對待測樣品的干擾，提高了樣品的利用率。不僅能滿足負(fù)壓氣體樣品的分析，而且能自動化進(jìn)樣，實現(xiàn)分析儀器無人值守操作，節(jié)約人力資源。


圖I為本發(fā)明一個實施例氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。如圖I所示，圖I示出了本發(fā)明一個實施例的氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的一個實施例負(fù)壓氣體自動進(jìn)樣裝置包括殼體，殼體內(nèi)部包括氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)；氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，包括樣品分析儀器7，本實施例的樣品分析儀器是氣體樣品分析儀器，可以是氣體分析儀或氣體檢測儀；作為優(yōu)選的實施方案，本實施例的樣品分析儀器是氣相色譜儀，氣相色譜儀包括一個六通閥8，六通閥的定量環(huán)一端通過導(dǎo)管與抽氣裝置9連接，六通閥的定量環(huán)的另一端通過另一根導(dǎo)管與樣品容器5上的開關(guān)閥6連接。本實施例的抽氣裝置可以是真空泵或具有抽氣功能的裝置，本實施的抽氣裝置是真空泵。抽氣裝置通過第一根導(dǎo)管連接三通接頭4的第一個接口，作為優(yōu)選的實施方案，本實施例在第一根導(dǎo)管上設(shè)置有第一電磁閥1，第一電磁閥I可以通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)控制系統(tǒng)電連接，計算機(jī)控制系統(tǒng)自動控制其打開或關(guān)閉，實現(xiàn)了第一根導(dǎo)管開路和閉合的自動化；三通接頭的第二個接口通過第二根導(dǎo)管與氣相色譜儀上的六通閥的定量環(huán)一端連接。三通接頭的第三個接口與用于測量氣路系統(tǒng)壓強(qiáng)大小的傳感器3連接。氣相色譜儀上六通閥的定量環(huán)的另一端通過第三根導(dǎo)管與樣品容器5上的開關(guān)閥6的一個閥門端口連接，開關(guān)閥6的另一個端口與樣品容器口連接。樣品容器5在本實施例中是一個氣體采樣罐。作為優(yōu)選的實施方案，本實施例用于連接定量環(huán)一端和樣品容器的第三根導(dǎo)管上設(shè)置有用于控制第三根導(dǎo)管開路和閉合的第二電磁閥2，第二電磁閥2通過數(shù)據(jù)線與計算機(jī)控制系統(tǒng)電連接，計算機(jī)控制系統(tǒng)自動控制第二電磁閥的打開和關(guān)閉，實現(xiàn)了第三根導(dǎo)管的自動化開路和閉合。氣路系統(tǒng)有樣品氣體進(jìn)入時，氣相色譜儀7控制六通閥8轉(zhuǎn)動，六通閥8的定量環(huán)中氣體樣品被氣相色譜儀中的載氣A帶入檢測儀器，進(jìn)行后續(xù)分析。作為優(yōu)選的實施方案，本實施例中的導(dǎo)管、連接接頭以及樣品容器均采用物化性質(zhì)穩(wěn)定材料，如玻璃、不銹鋼材料等，其中以不銹鋼材料為優(yōu)。本實施例的氣路系統(tǒng)部件均嚴(yán)格密封，以保持氣體樣品的原有特性，并且盡量縮短氣體樣品輸送的管路。如圖2所示，圖2示出了本發(fā)明一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，是本實施例的氣路系統(tǒng)·與電路系統(tǒng)結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的電路系統(tǒng)包括用于測量氣路系統(tǒng)中壓強(qiáng)大小的傳感器3、計算機(jī)控制系統(tǒng)10，用于監(jiān)測和控制氣路系統(tǒng)；本實施中傳感器3是能夠?qū)崿F(xiàn)測量氣路系統(tǒng)壓強(qiáng)大小的傳感器，更具體的說是壓力傳感器。壓力傳感器3信號輸入端與三通接頭4連接，壓力傳感器3信號輸出端與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接。本實施例中的計算機(jī)控制系統(tǒng)包括I/O開關(guān)控制單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；I/O開關(guān)控制單元與第一電磁閥I和第二電磁閥2分別通過數(shù)據(jù)線電連接；模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與傳感器3通過數(shù)據(jù)線電連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器用于讀取并記錄所述傳感器的測量值。本實施例中的計算機(jī)控制系統(tǒng)還可以是PLC或集成電路塊，又或者是其他可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和顯示功能的裝置。本實施例的工作過程是氣路系統(tǒng)在進(jìn)氣階段，由真空泵將六通閥定量環(huán)和連接管路中的壓強(qiáng)降低至最低，這樣采樣罐中的氣體樣品就可以進(jìn)入到六通閥定量環(huán)和連接管路中。當(dāng)氣路系統(tǒng)有樣品氣體進(jìn)入時，氣相色譜儀7控制六通閥8轉(zhuǎn)動，六通閥8定量環(huán)中氣體樣品被氣相色譜儀中的載氣A帶入檢測儀器，進(jìn)行后續(xù)分析。整個進(jìn)樣過程樣品氣體與外部氣體隔離，不會受到污染。具體的，本實施例負(fù)壓氣體自動進(jìn)樣裝置的使用方法包括以下步驟(I)首先，打開第一電磁閥和第二電磁閥，保持采樣罐的開關(guān)閥6位處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動真空泵，使得氣相色譜儀上六通閥的定量環(huán)和連接管路中的壓強(qiáng)降低至真空。(2)保持第二電磁閥處于打開狀態(tài)，關(guān)閉第一電磁閥，打開米樣罐的開關(guān)閥，由于米樣罐內(nèi)的氣體壓強(qiáng)大于六通閥的定量環(huán)和連接管路中的氣體壓強(qiáng)，使得采樣罐中的氣體樣品能夠順利導(dǎo)出。壓力傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，關(guān)閉第一電磁閥I。(3)氣相色譜儀控制六通閥轉(zhuǎn)動，六通閥定量環(huán)中氣體樣品被氣相色譜儀中的載氣帶入檢測儀器，進(jìn)行后續(xù)分析，同時所述計算機(jī)通過壓力傳感器3讀取并存貯氣路系統(tǒng)壓強(qiáng)值。(4)進(jìn)樣結(jié)束后，六通閥回到進(jìn)樣前狀態(tài)，第一電磁閥打開，將氣路系統(tǒng)中氣體樣品抽去后，關(guān)閉第一電磁閥。上述4個過程結(jié)束后，即完成一次進(jìn)樣過程。下次進(jìn)樣時，按照(2) (3) (4)步操作即可。本實施例的整個負(fù)壓氣體自動進(jìn)樣系統(tǒng)操作簡易、占用空間小、維護(hù)方便、運(yùn)行成本低，具有廣闊的市場前景。在不引入二次污染物的前提下可以有效提高氣體樣品氣體的利用率，實現(xiàn)準(zhǔn)確檢測的目的。不僅能滿足負(fù)壓氣體樣品的分析，而且能自動化進(jìn)樣，實現(xiàn)分析儀器無人值守操作，節(jié)約人力資源。本發(fā)明對于科研院校的科學(xué)研究、政府部分的常規(guī)檢測、廠礦企業(yè)的過程檢測等實驗室中進(jìn)行的氣體分析而言，不僅能滿足氣體樣品的分析，而且能自動化進(jìn)樣，實現(xiàn)分析儀器無人值守操作，節(jié)約人力資源。在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一個實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種氣體自動進(jìn)樣裝置，包括殼體；其特征在于所述殼體內(nèi)部包括氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)； 所述氣路系統(tǒng)包括樣品分析儀器(7)、連接裝置、抽氣裝置(9)、樣品容器(5)，所述樣品容器(5)、抽氣裝置(9)和樣品分析儀器(7)三者通過連接裝置連接；所述連接裝置上設(shè)置有至少一個電磁閥； 所述電路系統(tǒng)包括用于測量氣路系統(tǒng)中壓強(qiáng)大小的傳感器(3)、計算機(jī)控制系統(tǒng)(10)，用于監(jiān)測和控制氣路系統(tǒng)；所述傳感器(3)—端與連接裝置連接，所述傳感器(3)信號輸出端與計算機(jī)控制系統(tǒng)(10)連接；所述電磁閥與計算機(jī)控制系統(tǒng)(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的連接裝置包括一個三通接頭(4);所述三通接頭(4)的第一接口通過第一根導(dǎo)管與抽氣裝置(9)連接，所述第一根導(dǎo)管上設(shè)置一個用于控制第一根導(dǎo)管開路和斷路的第一電磁閥(I);所述三通接頭(4)的第二接口通過第二根導(dǎo)管與樣品分析儀器(7)連接；所述三通接頭(4)的第三接口與傳感器(3)連接；所述連接裝置還包括用于連接樣品容器(5)和樣品分析儀器(7)的第三根導(dǎo)管，第三根導(dǎo)管上設(shè)置一個用于控制第三根導(dǎo)管開路和斷路的第二電磁閥(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的計算機(jī)控制系統(tǒng)包括1/0開關(guān)控制單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述I/O開關(guān)控制單元與第一電磁閥(I)和第二電磁閥(2)電連接；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與傳感器(3)電連接，用于讀取并記錄所述傳感器的測量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的連接裝置是物化性質(zhì)穩(wěn)定的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的傳感器(3)是壓力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的樣品分析儀器(7)是氣相色譜儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的抽氣裝置(9)是真空泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項權(quán)利要求所述的一種氣體自動進(jìn)樣裝置的使用方法，其特征在于包括以下步驟設(shè)置自動進(jìn)樣裝置； 確認(rèn)樣品容器開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)下，所述第一電磁閥和第二電磁閥打開，啟動所述抽氣裝置；當(dāng)所述氣路系統(tǒng)中為真空時，關(guān)閉所述第一電磁閥； 開啟樣品容器開關(guān)，所述氣路系統(tǒng)中壓強(qiáng)穩(wěn)定后，關(guān)閉所述第二電磁閥； 通過所述樣品分析儀器，轉(zhuǎn)動樣品分析儀器上的六通閥，所述六通閥的定量環(huán)中樣品進(jìn)入檢測儀器，同時所述計算機(jī)控制系統(tǒng)通過所述壓力傳感器讀取并存儲氣路系統(tǒng)壓強(qiáng)值； 進(jìn)樣結(jié)束后，所述六通閥回到進(jìn)樣前狀態(tài)，所述第一電磁閥打開，啟動抽氣裝置將所述氣路系統(tǒng)中樣品抽去后，關(guān)閉所述第一電磁閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體自動進(jìn)樣裝置及其使用方法，本發(fā)明的裝置包括一個殼體，殼體內(nèi)部設(shè)置有氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，氣路系統(tǒng)包括第一電磁閥，第二電磁閥，壓力傳感器，三通接頭，六通閥，真空泵；電路系統(tǒng)包括第一、第二電磁閥，壓力傳感器和計算機(jī)。第一、第二電磁閥與計算機(jī)的I/O開關(guān)控制單元電連接，壓力傳感器與計算機(jī)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接。本發(fā)明可廣泛用于氣體樣品的氣相色譜儀分析的自動進(jìn)樣，避免了環(huán)境對被測樣品氣體的污染，有效提高了樣品氣體和分析儀器的利用率。
文檔編號G01N30/24GK102879506SQ201210388090
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者王新鋒, 余堃, 孫杰, 羅宏, 余鳳湄, 劉寧, 王藺 申請人:中國工程物理研究院化工材料研究所