專利名稱：一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及分析化學與環境檢測領域中應用的氣體分析檢測儀器，更 確切的是含光離子化檢測器，帶有自動進樣裝置的有毒、有害、痕量氣體分析 檢測儀器。 背彔技術
光離子化氣體分析儀是一種新型、高靈敏度、痕量氣體分析檢測儀器，引
入到國內已有十多年歷史了。早在91年前后，中科院生態環境研究中心在引 進消化吸收的基礎上，率先在國內研制成功光離子化氣相色譜儀，并在91年 北京展覽館舉辦的《第四屆國際分析測試展覽會》上獲得BCEIA金獎。由于各 種原因該儀器始終未能形成商品化儀器。但做為一種先進的分析方法和檢測儀 器，普遍已經得到人們的認可，不少醫藥、化工、科研院校與環境檢測部門， 都已把光離子化氣體分析儀列為必備檢測有毒有害的痕量氣體分析儀器之一。 保護環境，節約能源，降低消耗，廢水；廢物；廢氣循環回收，再生與利用， 更給分析檢測儀器現場檢測提出更高要求。
美國、英國、加拿大在中國有不少代理經銷商，推銷光離子化氣體分析儀。 國內也有一些公司相繼投入力量發展和完善這種儀器，例如2004年科技中小 企業創新基金撥款資助光離子化氣體分析儀的研發。而專利申請號-03119683. 7中公布了一種《光離子化氣體分析儀》。
但由于目前現有的光離子化氣體分析儀在進行氣體分析過程中，沒有自動 進樣裝置與數據采集處理控制功能。全都采用的是手動進樣方式，不僅給分析 結果帶來分析誤差，更無法滿足在線分析的要求。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提出一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析 儀，能夠用于解決現有光離子化氣體分析儀因沒有自動進樣裝置與數據處理功
能而帶來分析誤差、無法滿足在線分析要求的問題，可以滿足在線24小時定 時、定量、連續或循環進樣分析的要求。
為達此目的，本實用新型采用以下技術方案
一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀，包括自動進樣裝置和數據 采集處理控制單元，自動進樣裝置進一步由驅動控制部分和自動進樣閥組成， 數據采集處理控制單元進一步由計算機和單片機組成。
所述驅動控制部分為固態繼電器、電磁閥與汽缸組成。 所述驅動控制部分為單片機、控制單元與步進電機組成。 所述自動進樣閥是自動進樣六通閥，包括有6個氣路進出口接頭的閥體。
所述自動進樣閥是自動進樣十通閥，包括有io個氣路進出口接頭的閥體。
所述單片機由控制電路、驅動裝置、計算機接口組成。 為了實現定性、定時、定量、連續、循環自動進樣、在線分析的要求，先 依據樣品分析周期，編制好外部事件時間程序后，由計算機控制、六通閥(含兩 通、四通、八通、十通)進行進樣、反吹等一系列動作。同時控制完成采樣泵、 分流閥、三通閥、二通閥等部件一系列輔助動作序列。在分析檢測過程中的待 測氣體，是由固態繼電器控制電磁閥進而驅動氣缸，或者由單片機發出序列脈 沖給控制單元進而驅動步進電機控制多通閥，來完成自動進樣或取樣動作。待 測氣體通過色譜柱分離后進入到光離子化檢測器,被高能量真空紫外光電離， 轉換成電子訊號。被檢測到的氣體各種物質的組份、含量的多少、濃度的大小、 出峰的時間與峰面積等譜峰信息，由計算機和單片機自動檢測、采集、處理、 顯示和存儲、進而完成在線分析檢測和原位測量,實現定性、定時、定量、連續循環自動進樣與檢測過程。
數據處理則是通過計算機與單片機通訊來實現色譜數據釆集、控制，完成
24小時定時定量在線分析功能。
具體技術方案包括
1、 氣體自動進樣裝置由驅動控制部分與進樣多通閥所組成，
2、 驅動控制部分由固態繼電器、電磁閥、工作氣缸、步進電機組成，
3、 色譜數據采集、外部事件驅動控制由單片機接口與計算機USB接口通 訊連接。計算機發出指令通過單片機來完成色譜數據采集、處理、存儲、控制 并驅動控制單元，控制閥、泵等外部事件。驅動控制單元接受脈沖指令,使固 態繼電器閉合。固態繼電器控制電磁閥進而驅動氣缸，使得六通閥或十通的連 動軸按設置方向轉動特定角度,完成取樣進樣切換動作。而步進電機接受來自 單片機發出的序列控制脈沖轉動相應角度，帶動六通閥或多通閥轉軸轉動相應 角度,進行進樣或取樣切換。即序列控制脈沖使閥不斷從取樣狀態到進樣狀態， 再從進樣狀態到取樣狀態，周而復始進而使得進樣過程實現了自動循環。
采用了本實用新型的技術方案，具備了自動進樣功能，可實現在線分析和 現場分析。同時還具備了數據處理、控制功能；配有計算機和單片機可對數據 自動進行采集處理、分析、對比歸納，使儀器分析檢測工作自動化，智能化， 極大方便了用戶的使用,使得在線分析成為可能，提供了完整的現場解決方案。
本儀器可以在實驗室應用，也可以拿到野外應用應對突發事件，尤其是對 污染源,具有揮發性,痕量的有毒有害氣體，液體，進行分析檢測。可廣泛應用 于環保分析，大氣污染監測，石油，化工，醫藥，涂料，油脂，農藥等領域。
由于該儀器將各部件功能模塊化，并將自動進樣、閥控等外部事件時間程 序與數據處理等各項功能有機結合于一體，操作簡單，減少了人為誤差，提高 了儀器的穩定性可靠性。既排除了手動進樣操作過程中由于人為因素帶來的分 析誤差。比如進樣量的多少與進樣時間的不一致，會造成分析結果的誤差加大;以及由于手動進樣方式不可能滿足在線24小時,定時定量、連續循環分析的需 求。
圖l是本實用新型光離子化氣體分析儀工作原理方框圖。
圖2是計算機數據采集處理控制與自動進樣周期設置示意圖。
圖2a是主程序框圖2b是外部事件設置框圖2c是數據采集處理框圖。
圖3是六通閥自動工作示意圖。
圖3a為六通閥進樣時狀態示意圖3b為六通閥氣體取樣時狀態示意圖
圖中1—載氣入口， 2--載氣出口，接色譜柱,3—定量管，4一樣氣入 口，5—樣氣出口。
圖4是十通閥自動工作示意圖。
圖4a為十通閥取樣時狀態示意圖4b是十通閥氣體進樣時狀態示意圖。
圖中卜-樣氣入口， 2—樣氣出口， 3--定量管,4--載氣入口， 5--待測氣體 出口，接檢測器；
圖中I —色譜柱I ， II —色譜柱II 。 圖5是光離子化分析儀自動進樣驅動方式框圖。 圖5a是汽缸驅動多通閥方框圖； 圖5b是步進電機驅動多通閥方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術方案。本實用新型的主要技術思想是用單片機控制不同驅動裝置，由固態繼電器 控制電磁閥進而驅動氣缸完成自動進樣或取樣動作，或由單片機發出序列脈沖 給控制單元改變步進電機旋轉角度和極性，使其正轉或反轉推動自動進樣閥完 成自動進樣或取樣動作。然后通過計算機與單片機通訊來實現自動進樣與色譜 數據采集、處理、顯示、存儲、控制工作狀態，從而實現了光離子化氣體分析 儀具有自動進樣，自動控制，在線定量分析功能。
光離子化分析儀是用于大氣中進行環境分析與監測的一種儀器。在分析檢 測過程中的被測氣體,依據樣品分析周期編制好外部事件時間程序后由計算機 控制取樣泵、進樣閥等一系列時間動作序列來實現氣體自動進樣、自動檢測、 數據自動采集、處理、顯示和存儲進而完成在線分析檢測需求，實現定時、定 量、連續循環自動取樣進樣過程。
圖1是本實用新型光離子化氣體分析儀工作原理方框圖。如圖1所示，光 離子化氣體分析儀包括四部分第一部分是過濾器，包括分子篩、活性炭凈化， 載氣干燥過濾部分；第二部分是自動進樣與檢測部分,經過干燥處理凈化的氣 體作為載氣和驅動氣，通過電磁閥驅動氣缸或通過序列脈沖控制步進電機切換 六通或十通閥，斷續或循環進樣取樣，進而自動完成，定時、定量工作；被測 氣通過采樣泵,分流閥進入定量管，進樣量由定量管來控制。經過六通閥自動進 樣,被測氣體在載氣的推動下進入填充柱或毛細管柱分離后并按順序進入光離 子化檢測器。通過峰形與譜圖判別可對被測氣體定性定量；第三部分為計算機 數據采集、處理、存儲、單片機控制驅動單元。第四部分為被測氣體與標準氣 體切換單元。
圖2是計算機數據采集處理與自動進樣周期設置示意圖。圖2a是主程序 框圖；圖2b是外部事件設置框圖；圖2c是數據采集處理框圖。如圖2所示，
計算機的設置,顯示,存儲,驅動控制為計算機領域專家公知技術，這里不在復 述。圖3六通閥工作示意圖。如圖3所示，六通閥可實現氣體自動進樣的方法， 六通閥分3組閥門，六個氣路進出口接頭，按順時針排列編號為l號至6號。1 號接頭為載氣入口， 2號接頭為載氣出口接色譜柱；3號接頭和6號接頭接定 量管；4號接頭為樣氣入口； 5號接頭為樣氣出口.
圖3a中，六通閥設置為進樣狀態，待測氣體由樣氣入口 4進入到定量管3 中保存，多余氣體從樣氣出口5排出；當步進電機或繼電器帶動六通閥轉動， 變換一個角度時，六通閥切換成圖3b氣體取樣狀態，定量管3中的氣體,在載 氣入口 1的帶動下,通過載氣出口 2，注入色譜柱，通過計算機設置自動取樣時 間，取樣次數，實現自動進樣過程。
圖4是十通閥工作示意圖。如圖4所示，十通閥實現氣體自動進樣與外部 氣路連接的方法，可以實現雙色譜柱自動進樣。十通閥分5組閥門，有十個氣 路進出口接頭，按順時針排列編號為1號至10號，l號接頭為樣氣入口； 2 號接頭為樣氣出口； 3號和10號接頭安裝氣體分析用的取樣定量管；4號接頭 為載氣入口； 5號接頭為分析儀器色譜柱I進口； 6號接頭在圖4a與圖4b中 分別為色譜柱II出口。 7號接頭接光離子化檢測器。8號接頭在圖4a中表示載 氣通過入口 4進入雙色譜柱,通過色譜柱I和色譜柱II流入光離子化檢測器； 圖4b中表示帶有載氣的樣氣通過雙色譜柱II與I流入光離子化檢測器。9號 接頭為載氣與樣氣通過雙色譜柱I和色譜柱II時進行變換接頭。通過閥的切換, 帶動雙色譜柱順序轉換，實現雙色譜柱進樣功能。
圖4a中，十通閥設置為取樣狀態，待測氣體由樣氣入口 1進入,通過定量 管3中保存，多余氣體從樣氣出口 2排出，當步進電機或繼電器帶動十通閥一 起轉動變換一個角度時，十通閥成圖4b氣體進樣狀態，從載氣入口4進入到 定量管3中的氣體,在載氣的帶動下，樣氣通過雙色譜柱I與II進入到檢測器 入口5，被測氣體，通過計算機設置自動取樣時間，取樣次數，實現循環自動 進樣過程。圖5是光離子化分析儀自動進樣與數據處理框圖。 圖5a是汽缸驅動多通閥方框圖。
在圖5a中計算機通過單片機控制驅動單元，給出驅動信號，控制固態繼電 器工作狀態。給繼電器線圈加一個脈沖信號，通過繼電器閉合，驅動氣缸帶動 六通閥或多通閥切換，進而使定量管內的待測氣體在載氣的帶動下進入色譜 柱，通過色譜柱的分離后使被測物質進入光離子化檢測器。
當固態繼電器線圈處于閉狀態，在脈沖信號驅動下繼電器控制氣缸，帶動 六通自動進樣閥中心轉軸轉動一個角度切換成合狀態，給定量管通待測氣體， 六通自動進樣閥復原呈圖3a氣體取樣狀態，通過繼電器的不斷閉合，推動六
通閥不斷循環切換，實現自動采樣。
圖5b是步進電機驅動多通閥方框圖。
在圖5b中，僅不同的是不用繼電器和汽缸來控制驅動六通閥工作，而是 步進電機轉軸與六通閥轉軸相連，單片機控制驅動步進電機發生器發送脈沖信 號，步進電機順時針或逆時針轉動，變換一個角度時，步進電機帶動六通閥轉 動相同角度，使閥不斷從取樣狀態切換到進樣狀態，再從進樣狀態切換到取樣 狀態，實現自動采樣過程。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范 圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本實用新型所揭露的技術范圍內，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實 用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1、一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀，其特征在于，包括自動進樣裝置和數據采集處理控制單元，自動進樣裝置進一步由驅動控制部分和自動進樣閥組成，數據采集處理控制單元進一步由計算機和單片機組成。
2、 根據權利要求1所述的一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀， 其特征在于，所述驅動控制部分為固態繼電器、電磁閥與汽缸組成。
3、 根據權利要求1所述的一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀, 其特征在于，所述驅動控制部分為單片機、控制單元與步進電機組成。
4、 根據權利要求2或者3所述的一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體 分析儀，其特征在于，所述自動進樣閥是自動進樣六通閥，包括有6個氣路 進出口接頭的閥體。
5、 根據權利要求2或者3所述的一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體 分析儀，其特征在于，所述自動進樣閥是自動進樣十通閥，包括有IO個氣路 進出口接頭的閥體。
6、 根據權利要求1所述的一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀, 其特征在于，所述單片機由控制電路、驅動裝置、計算機接口組成。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有自動進樣裝置的光離子化氣體分析儀，用于解決現有光離子化氣體分析儀因沒有自動進樣裝置與數據處理功能而帶來分析誤差、無法滿足在線分析要求的問題，由固態繼電器控制電磁閥進而驅動氣缸自動進樣閥，或由步進電機控制器驅動自動進樣閥來完成自動進樣動作，然后通過計算機與單片機通訊來實現自動進樣與色譜數據采集、處理、顯示、存儲、控制工作狀態，從而實現了光離子化氣體分析儀具有自動進樣，自動控制，在線定量分析功能。本儀器可以在實驗室應用，也可以拿到野外應用應對突發事件，尤其是對污染源，具有揮發性，痕量的有毒有害氣體，進行分析檢測，可廣泛應用于環保分析，大氣污染監測等領域。
文檔編號G01N30/24GK201237586SQ20072030906
公開日2009年5月13日 申請日期2007年12月25日 優先權日2007年12月25日
發明者夏恩林, 馬如森 申請人:馬如森;夏恩林