羰基化合物自動采樣裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種羰基化合物自動采樣裝置，由進氣管、穩(wěn)壓器、采樣泵、流量控制器、控制閥、DNPH采樣管、銅管、多路三通、單機片、晶閘管等部件組成。單機片為整個裝置的核心部件，通過程序控制氣路和電路的通斷、采樣流速、采樣時間和電源開關(guān)。整個采樣裝置固定于帶有滾輪的木箱內(nèi)，利于運輸至野外采樣。該采樣裝置能實現(xiàn)分時段多個樣品的恒流采樣，且操作簡單、流量控制精確、節(jié)省勞動力。
【專利說明】
羰基化合物自動采樣裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體中揮發(fā)性有機污染物的采用裝置，特別是涉及一種氣體中羰基化合物的采用裝置，應(yīng)用于氣體環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]羰基化合物是大氣中反應(yīng)活性較強的一類揮發(fā)性有機污染物，是二次氣溶膠形成的重要前體物，因此它們在大氣環(huán)境中的濃度變化和分布規(guī)律受到廣泛關(guān)注。羰基化合物在大氣中存在時間較短，且揮發(fā)性強，需將其轉(zhuǎn)化為熱穩(wěn)定物質(zhì)才能對其進行定量分析。研究燃燒源不同燃燒條件和不同燃燒階段排放的羰基化合物濃度差異，需分時段對樣品進行采集，且過程不能間斷;研究環(huán)境中羰基化合物的日變化、季節(jié)變化、區(qū)域變化等特征，需就同一采集地點進行連續(xù)跟蹤檢測;此類研究均需進行長時間連續(xù)采集工作。目前國內(nèi)外對大氣中羰基化合物的研究較少，氣相羰基化合物采集需要人工操作，采樣人員每采集一個樣品就進行一次采樣管的更換，重新檢查裝置氣密性、調(diào)節(jié)采樣流量、設(shè)置采樣時間、啟動采樣栗，該過程復(fù)雜、費時費力，致使每次采集工作都會存在人為的不確定偏差。尤其晚間采樣工作，給采樣人員帶來諸多不便。但目前的采樣裝置的使用不便，因此，設(shè)計一種恒流量、連續(xù)、等時間間隔、隨時能中止采樣的羰基化合物自動采樣裝置成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種羰基化合物自動采樣裝置，利用小電流控大電流的方法，能夠利用程序自動控制，進行恒流量、連續(xù)、等時間間隔、隨時能中止采樣過程的羰基化合物自動采樣，還能實現(xiàn)分時段多個樣品系列采樣，且操作簡單、流量控制精確、節(jié)省勞動力。
[0004]為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，采用下述技術(shù)方案:
一種羰基化合物自動采樣裝置，主要由多路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)組成，每條采樣支路系統(tǒng)上串聯(lián)安裝一個氣路控制閥和一個DNPH采樣管，即在每條采樣支路系統(tǒng)內(nèi)，由一個氣路控制閥的后端與一個DNPH采樣管的前端進樣口連接，形成獨立的采樣支路裝置單元，每個采樣支路裝置單元還獨立設(shè)置一個流量記錄器和電路控制閥，每個流量記錄器對進入所在采樣支路裝置單元的氣體采樣流速分別進行獨立的檢測和記錄，各采樣支路裝置單元的電路控制閥和氣路控制閥分別與單片機的指令信號接收端連接，每個電路控制閥對其所在采樣支路裝置單元的氣路控制閥的通與斷的工作狀態(tài)進行切換控制，各采樣支路裝置單元的全部DNPH采樣管一起安裝在恒溫箱中，設(shè)置溫度傳感器測量恒溫箱的溫度，將溫度信號向單片機傳輸，設(shè)置半導(dǎo)體溫控器根據(jù)單片機發(fā)出的控制信號，對恒溫箱的溫度進行調(diào)節(jié)和維持控制，各采樣支路裝置單元的全部DNPH采樣管的后端分別通過對應(yīng)的三通管件共同與進樣總管連通，進樣總管與銅管的一端連通，銅管的另一端與羰基化合物分析檢測儀器的進氣管連通，各采樣支路裝置單元的全部氣路控制閥的前端共同與采樣總管連通，待測氣體的出氣口通過采樣栗與采樣總管連通，采樣栗置于底座上，在采樣栗和采樣總管之間設(shè)有流量控制器，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥與單片機的控制指令信號輸出端連接，流量控制器通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥來控制進入采樣總管的流量和采樣時間，流量顯示器的兩端分別連接各連接流量記錄器和各電路控制閥，顯示進入各采樣支路裝置單元的時段實時流量數(shù)據(jù)，采樣栗通過采樣控制系統(tǒng)外圍電路與單片機的控制指令信號輸出端連接，由晶閘管分別連接變壓器和穩(wěn)壓器組成采樣控制系統(tǒng)外圍電路，電源連接晶閘管，晶閘管分別連接變壓器、穩(wěn)壓器和單片機，單片機的信息輸入端與鍵盤連接，單片機的信息輸出端與顯示器連接。
[0005]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，單片機能分別同時控制電路控制閥和氣路控制閥，實現(xiàn)采樣和流量記錄同步進行。
[0006]作為本發(fā)明上述方案的進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，單片機通過晶閘管控制電源的通斷，使單片機在不高于5V的穩(wěn)定工作電壓下，控制采樣栗、各氣路控制閥和各電路控制閥分別在220V的工作電壓下工作。
[0007]作為本發(fā)明上述方案的進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，將多路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)、底座、顯示器、鍵盤、單片機、采樣控制系統(tǒng)外圍電路安裝在帶有絕緣材料箱體內(nèi)，在絕緣材料箱體外部安裝滾輪，利用滾輪運輸羰基化合物自動采樣裝置進行移動采樣作業(yè)。
[0008]作為本發(fā)明上述方案的進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，連接各氣路控制閥、各DNPH采樣管、各三通管件、進樣總管、采樣總管的材料以及其他采樣裝置的連接管路材料均采樣聚四氟乙稀。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明裝置為一種便于搬運、拆卸、組裝、清洗的羰基化合物自動采樣裝置，能進行恒流量、連續(xù)、等時間間隔采樣，能利用程序自動控制整個過程的運行和采樣管的交換采樣；
2.本發(fā)明利用壓力流量計準確控制采樣流速，且使用流速記錄器實時校準流量，使得流量準確性和穩(wěn)定性大大提高；
3.本發(fā)明整個采樣裝置固定于帶有滾輪的木箱內(nèi)，利于運輸至野外采樣。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明實施例一羰基化合物自動采樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2為本發(fā)明實施例一采樣過程的具體流程圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳述如下:
實施例一:
在本實施例中，參見圖1和圖2，一種羰基化合物自動采樣裝置，主要由6路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)組成，每條采樣支路系統(tǒng)上串聯(lián)安裝一個氣路控制閥7和一個DNPH采樣管8，DNPH采樣管8選用Waters生產(chǎn)的Sep-Pak硅膠固相萃取空白柱，內(nèi)部涂有DNPH衍生化試劑，涂布完成后外部用涂有DNPH的濾紙包裹，并用Teflon密封袋密封。即在每條采樣支路系統(tǒng)內(nèi)，由一個氣路控制閥7的后端與一個DNPH采樣管8的前端進樣口連接，形成獨立的采樣支路裝置單元，氣路控制閥7為多個直動型兩位三通閥組合，該閥的作用是切換和改變支氣路的流向，實現(xiàn)連續(xù)、等時間間隔采樣的目的。每個采樣支路裝置單元還獨立設(shè)置一個流量記錄器3和電路控制閥6，電路控制閥6為多個繼電器組合，目的是控制支路的通斷，有選擇性地控制流量記錄器3工作。流量記錄器3使用指針走表模式，在記錄紙上實時噴墨，畫下整個采樣過程流量的軌跡圖，據(jù)此對采樣流量進行校正。每個流量記錄器3對進入所在采樣支路裝置單元的氣體采樣流速分別進行獨立的檢測和記錄，各采樣支路裝置單元的電路控制閥6和氣路控制閥7分別與單片機15的指令信號接收端連接，每個電路控制閥6對其所在采樣支路裝置單元的氣路控制閥7的通與斷的工作狀態(tài)進行切換控制，各采樣支路裝置單元的全部DNPH采樣管8—起安裝在恒溫箱23中，設(shè)置溫度傳感器24測量恒溫箱23的溫度，將溫度信號向單片機15傳輸，設(shè)置半導(dǎo)體溫控器25根據(jù)單片機15發(fā)出的控制信號，對恒溫箱23的溫度進行調(diào)節(jié)和維持控制，各采樣支路裝置單元的全部DNPH采樣管8的后端分別通過對應(yīng)的三通管件9共同與進樣總管11連通，進樣總管11與銅管10的一端連通，銅管10的另一端與羰基化合物分析檢測儀器的進氣管I連通，各采樣支路裝置單元的全部氣路控制閥7的前端共同與采樣總管14連通，待測氣體的出氣口 13通過采樣栗4與采樣總管14連通，采樣栗4置于底座18上，在采樣栗4和采樣總管14之間設(shè)有流量控制器5，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥22與單片機15的控制指令信號輸出端連接，流量控制器5通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥22來控制進入采樣總管14的流量和采樣時間，壓力調(diào)節(jié)閥22通過改變氣路尺寸的變化來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，從而控制采樣流速。流量顯示器19的兩端分別連接各連接流量記錄器3和各電路控制閥6，顯示進入各采樣支路裝置單元的時段實時流量數(shù)據(jù)，采樣栗4通過采樣控制系統(tǒng)外圍電路與單片機15的控制指令信號輸出端連接，由晶閘管20分別連接變壓器12和穩(wěn)壓器2組成采樣控制系統(tǒng)外圍電路，電源21連接晶閘管20，晶閘管20分別連接變壓器12、穩(wěn)壓器2和單片機15，晶閘管20陽極和陰極分別連接電源21和穩(wěn)壓器2，單片機15接入晶閘管的門極和陰極。實現(xiàn)單片機15控制電路通斷。單片機15的信息輸入端與鍵盤16連接，單片機15的信息輸出端與顯示器17連接。
[0013]在本實施例中，參見圖1，單片機15能分別同時控制電路控制閥6和氣路控制閥7，實現(xiàn)采樣和流量記錄同步進行。
[0014]在本實施例中，參見圖1，單片機15通過晶閘管20控制電源21的通斷，使單片機15在5V的穩(wěn)定工作電壓下，控制采樣栗4、各氣路控制閥7和各電路控制閥6分別在220V的工作電壓下工作，使得不高于5V小電流控制220V大電流得以實現(xiàn)。
[0015]在本實施例中，參見圖1，連接各氣路控制閥7、各DNPH采樣管8、各三通管件9、進樣總管11、采樣總管14的材料以及其他采樣裝置的連接管路材料均采樣聚四氟乙烯，對待采樣測試的揮發(fā)性有機物的吸附性差，避免過程羰基化合物的損失。
[0016]在本實施例中，參見圖1和圖2，一種羰基化合物自動采樣裝置的各氣路控制閥7分別為并聯(lián)的第一氣路控制閥71、第二氣路控制閥72、第三氣路控制閥73、第四氣路控制閥74、第五氣路控制閥75和第六氣路控制閥76。各DNPH采樣管8采樣管均為涂布2，4-二硝基苯肼DNPH的硅膠管，各DNPH采樣管8分別為并聯(lián)的第一 DNPH采樣管81、第二 DNPH采樣管82、第三DNPH采樣管83、第四DNPH采樣管84、第五DNPH采樣管85和第六DNPH采樣管86。各電路控制閥6分別為并聯(lián)的第一電路控制閥61、第二電路控制閥62、第三電路控制閥63、第四電路控制閥64、第五電路控制閥65和第六電路控制閥66。各流量記錄器3分別為并聯(lián)的第一流量記錄器31、第二流量記錄器32、第三流量記錄器33、第四流量記錄器34、第五流量記錄器35和第六流量記錄器36。
[0017]如圖2所示，本裝置的具體工作過程如下:
將銅管10的一端接入羰基化合物分析檢測儀器的進氣管I，另一端接入各DNPH采樣管8;各DNPH采樣管8依次接入相應(yīng)多路的各三通管件9的出氣口和各氣路控制閥7的進氣口并密封。接通電源21，穩(wěn)壓器2和變壓器12開始工作，壓力穩(wěn)定后控制單片機15，運行程序，數(shù)據(jù)初始化完畢后，單片機15控制第一氣路控制閥71和第一電路控制閥61閉合，啟動采樣栗4采集樣品，控制流量控制器5和壓力調(diào)節(jié)閥22，穩(wěn)定流量為lL/min，此時流量記錄器開始記錄流量，采樣2h后，第一DNPH采樣管81得到采集樣品；單片機15自動控制第一氣路控制閥71和第一電路控制閥61斷開，同時接通第二氣路控制閥72和第二電路控制閥62，啟動采樣栗4采集樣品，控制流量控制器5和壓力調(diào)節(jié)閥22，穩(wěn)定流量為lL/min，此時流量記錄器開始記錄流量，采樣2h后，第二DNPH采樣管82得到采集樣品；單片機15自動控制第二氣路控制閥72和第二電路控制閥62斷開，所有采樣管采集工作按上述步驟循環(huán)執(zhí)行，直至第六DNPH采樣管86得到采集樣品；單片機自動控制第六氣路控制閥76和第六電路控制閥66斷開，同時輸出一逆向電流，使得晶閘管20處于斷開狀態(tài)，至此整個電路斷電，所有樣品采集完畢，本實施例自動采樣裝置處于待機狀態(tài)。
[0018]本實施例采樣裝置能實現(xiàn)分時段多個樣品的恒流采樣，且操作簡單、流量控制精確、節(jié)省勞動力。
[0019]實施例二:
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于:
在本實施例中，將多路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)、底座18、顯示器17、鍵盤16、單片機15、采樣控制系統(tǒng)外圍電路安裝在帶有絕緣材料箱體內(nèi)，在絕緣材料箱體外部安裝滾輪，利用滾輪運輸羰基化合物自動采樣裝置進行移動采樣作業(yè)。本實施例整個采樣裝置固定于帶有滾輪的木箱內(nèi)，利于運輸至野外采樣。
[0020]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行了說明，但本發(fā)明不限于上述實施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明羰基化合物自動采樣裝置的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種羰基化合物自動采樣裝置，其特征在于:主要由多路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)組成，每條所述采樣支路系統(tǒng)上串聯(lián)安裝一個氣路控制閥(7)和一個DNPH采樣管(8)，即在每條所述采樣支路系統(tǒng)內(nèi)，由一個所述氣路控制閥(7)的后端與一個所述DNPH采樣管(8)的前端進樣口連接，形成獨立的采樣支路裝置單元，每個采樣支路裝置單元還獨立設(shè)置一個流量記錄器(3)和電路控制閥(6)，每個所述流量記錄器(3)對進入所在采樣支路裝置單元的氣體采樣流速分別進行獨立的檢測和記錄，各采樣支路裝置單元的所述電路控制閥(6)和所述氣路控制閥(7)分別與所述單片機(15)的指令信號接收端連接，每個所述電路控制閥(6)對其所在采樣支路裝置單元的所述氣路控制閥(7)的通與斷的工作狀態(tài)進行切換控制，各采樣支路裝置單元的全部所述DNPH采樣管(8)—起安裝在恒溫箱(23)中，設(shè)置溫度傳感器(24)測量所述恒溫箱(23)的溫度，將溫度信號向單片機(15)傳輸，設(shè)置半導(dǎo)體溫控器(25)根據(jù)所述單片機(15)發(fā)出的控制信號，對所述恒溫箱(23)的溫度進行調(diào)節(jié)和維持控制，各采樣支路裝置單元的全部所述DNPH采樣管(8)的后端分別通過對應(yīng)的三通管件(9)共同與進樣總管(11)連通，所述進樣總管(11)與銅管(10)的一端連通，所述銅管(10)的另一端與羰基化合物分析檢測儀器的進氣管(I)連通，各采樣支路裝置單元的全部所述氣路控制閥(7)的前端共同與采樣總管(14)連通，待測氣體的出氣口(13)通過采樣栗(4)與所述采樣總管(14)連通，所述采樣栗(4)置于底座(18)上，在所述采樣栗(4)和所述采樣總管(14)之間設(shè)有流量控制器(5)，所述調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥(22)與所述單片機(15)的控制指令信號輸出端連接，所述流量控制器(5)通過調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥(22)來控制進入所述采樣總管(14)的流量和采樣時間，流量顯示器(19)的兩端分別連接各所述連接流量記錄器(3)和各所述電路控制閥(6)，顯示進入各采樣支路裝置單元的時段實時流量數(shù)據(jù)，所述采樣栗(4)通過采樣控制系統(tǒng)外圍電路與所述單片機(15)的控制指令信號輸出端連接，由晶閘管(20)分別連接變壓器(12)和穩(wěn)壓器(2)組成采樣控制系統(tǒng)外圍電路，電源(21)連接所述晶閘管(20)，所述晶閘管(20)分別連接變壓器(12)、穩(wěn)壓器(2)和單片機(15)，所述單片機(15)的信息輸入端與鍵盤(16)連接，所述單片機(15)的信息輸出端與顯示器(17)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述羰基化合物自動采樣裝置，其特征在于:所述單片機(15)能分別同時控制電路控制閥(6)和氣路控制閥(7)，實現(xiàn)采樣和流量記錄同步進行。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述羰基化合物自動采樣裝置，其特征在于:所述單片機(15)通過晶閘管(20)控制所述電源(21)的通斷，使所述單片機(15)在不高于5V的穩(wěn)定工作電壓下，控制所述采樣栗(4)、各所述氣路控制閥(7)和各所述電路控制閥(6)分別在220V的工作電壓下工作。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述羰基化合物自動采樣裝置，其特征在于:將所述多路并聯(lián)的采樣支路系統(tǒng)、所述底座(18)、所述顯示器(17)、所述鍵盤(16)、所述單片機(15)、采樣控制系統(tǒng)外圍電路安裝在帶有絕緣材料箱體內(nèi)，在絕緣材料箱體外部安裝滾輪，利用滾輪運輸羰基化合物自動采樣裝置進行移動采樣作業(yè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述羰基化合物自動采樣裝置，其特征在于:連接各所述氣路控制閥(7)、各所述DNPH采樣管(8)、各所述三通管件(9)、所述進樣總管(11)、所述采樣總管(14)的材料以及其他采樣裝置的連接管路材料均采樣聚四氟乙烯。
【文檔編號】G01N1/24GK106053154SQ201610399477
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】姜知明, 馮艷麗, 仇奕沁, 陳豐, 張文盛
【申請人】上海大學(xué)