[發明專利]低濃度惡臭氣體在線濃縮儀及在線檢測方法

有效

• 申請號: 201710200600.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN107063834B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 張思祥;趙業佳;李俊成;周琪;王曉辰;李志東;周圍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N1/40
• 分類號: G01N1/40;G01N30/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群;付長杰

1.一種低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于該濃縮儀包括箱體、進樣單元、濃縮單元和控制單元；進樣單元、濃縮單元和控制單元均安裝在箱體內，樣氣經進樣單元和濃縮單元處理后進入檢測單元，控制單元控制進樣單元和濃縮單元動作；

所述進樣單元包括進樣器，所述進樣器具有十個接口，分別為進樣氣接口(S1)、出樣氣接口(S2)、兩個進載氣接口(S3～S4)、兩個檢測氣接口(S5～S6)、兩個濃縮管接口(S7～S8)和兩個定量管接口(S9～S10)；十個接口之間相互連通，且兩兩之間均連接有換向閥；進樣器共有a、b兩個位置，處于a位置時，S1與S9連通，S4與S6連通，S10與S2連通，S8與S5連通，S3與S7連通；處于b位置時S1與S7連通，S9與S4連通，S6與S10連通，S2與S8連通，S5與S3連通；

所述濃縮單元包括濃縮管、濃縮管加熱模塊和風扇；濃縮管的兩端通過聚四氟管連接在進樣器的兩個濃縮管接口(S7～S8)上，濃縮管加熱模塊為濃縮管加熱，所述風扇的出風口朝向濃縮管加熱模塊；

所述控制單元包括固態繼電器、開關電源、溫控儀以及控制板；所述溫控儀的兩個控制輸入接口分別接在固態繼電器的相應接口上；所述溫控儀與濃縮管加熱模塊、固態繼電器通過導線連接；所述開關電源為整個儀器供電，開關電源與接線端子連接；所述控制板分別與進樣器的換向閥、風扇、固態繼電器和溫控儀電連接；

所述箱體上設有樣氣進氣口、載氣進氣口、出氣口、電源接口、壓力表和穩流閥，所述樣氣進氣口與進樣器的進樣氣接口(S1)通過管路連接；所述載氣進氣口通過聚四氟管與壓力表、穩流閥相連，再連接到進樣器的進載氣接口(S3)；所述出氣口與兩個檢測氣接口(S5～S6)連接；所述電源接口通過導線與開關電源相連，通過電源接口將開關電源與外部電源連接，為整個儀器供電；

所述濃縮管內的填充材料為活性炭、硅膠或氮化硼。

2.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述控制板外接上位機。

3.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述開關電源為5/12V電源，通過接線端子擴展為5V、12V以及GND端子，控制板的工作電壓為5V，由接線端子提供，隨后通過控制板自身的電源電路，產生3.3V電壓輸出，將產生的3.3V電壓接在接線端子上，在接線端子上擴展多個3.3V電壓。

4.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述控制板采用STM32單片機。

5.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述濃縮管加熱模塊包括鋁塊、Pt100和加熱棒；在鋁塊中上部開有通孔，用于插放濃縮管，在該通孔下方5mm和10mm處分別有兩個孔，孔的深度為30mm，分別安裝有Pt100和加熱棒；所述加熱棒通過固態繼電器與溫控儀連接，同時溫控儀與Pt100直接通過導線連接。

6.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述箱體的尺寸為410mm*410mm*140mm，該箱體內分為上下兩層，上層放置濃縮單元，下層放置進樣單元和控制單元。

7.根據權利要求1所述的低濃度惡臭氣體在線濃縮儀，其特征在于所述控制板的程序流程是：首先進行氣體濃縮，換向閥接通一個進載氣接口，此時進樣器處于b位置，通過控制板設定相應的濃縮時間，設定的時間到達之后，預示著濃縮完成，控制板給進樣器發送信號，此時進樣器由b位置切換到a位置，開始進行檢測；檢測完成之后，加大載氣流量，開始對濃縮管進行吹掃，吹掃完成之后，控制板發送指令給風扇，風扇開始進行工作，給濃縮管加熱模塊降溫。

8.一種低濃度惡臭氣體在線檢測方法，該方法使用權利要求1-7任一所述的濃縮儀，具體步驟如下：

第一步，氣體濃縮：在16℃～25℃下，將低濃度的待測樣氣與質量流量控制器通過聚四氟管路連接，樣氣流量設定為100～500mL/min，進樣器處于b位置，即樣氣通過進樣氣接口(S1)進入到濃縮管，此時出樣氣接口(S2)擰死，通過控制板設定濃縮的時間為15-25min，等達到設定的時間之后，濃縮階段結束，此時進樣器由b位置自動切換到a位置；

第二步，程序升溫：開啟電源，通過溫控儀設定相應的解吸溫度，解吸溫度為180℃～260℃；待溫度達到設定的解吸溫度后，再等待溫度穩定之后開始進行解吸；

第三步，氣體檢測：首先對檢測單元進行標定，通過出峰時間判斷惡臭氣體的成分，通過峰高以及濃縮倍數判斷惡臭氣體的濃度；其次，將出氣口與檢測單元相連，載氣經由載氣進氣口與進樣器相連，通過壓力表、穩流閥控制載氣的壓力和流量；在載氣的帶動下，樣氣進入到分離裝置內進行分離，再經過氣體傳感器以及數據處理單元進行處理，并將處理結果在顯示界面中進行顯示，從而實現低濃度惡臭氣體的在線檢測；最后，在檢測完成之后，將出氣口與外部氣袋連接，廢氣由氣袋進行回收處理。