[發(fā)明專利]一種氫同位素在線分析微色譜測(cè)控系統(tǒng)及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110314824.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN113189260A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳俊光;安永濤;姜飛;張志;胡俊;陳軍;姚勇;陳克琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院材料研究所
• 主分類號(hào): G01N30/88
• 分類號(hào): G01N30/88;G01N30/66;G05B19/042
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 曹洋苛

本發(fā)明公開了一種氫同位素在線分析微色譜測(cè)控系統(tǒng)及其控制方法，該系統(tǒng)包括依次電相連的上位機(jī)、嵌入式處理器、模擬量輸入模塊、熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器，所述嵌入式處理器、模擬量輸入模塊、熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器設(shè)于待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端，所述上位機(jī)設(shè)于遠(yuǎn)程端。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、通用性低、自動(dòng)化程度低、操作麻煩、有輻射風(fēng)險(xiǎn)等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微色譜過程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種氫同位素在線分析微色譜測(cè)控系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

低溫氣相色譜在分析同位素方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，具有技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單、系統(tǒng)建造費(fèi)用低廉、能夠?qū)崿F(xiàn)在線分析的優(yōu)點(diǎn)。尤其是高性能、快速、小體積、低功耗和低物耗的微色譜儀，將之改造后應(yīng)用于同位素及雜質(zhì)氣體分析，得以廣泛應(yīng)用。

氫同位素氕、氘、氚在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、核能、軍事上已得到廣泛應(yīng)用。氫同位素準(zhǔn)確快速的定量分析技術(shù)對(duì)于氫同位素應(yīng)用有著非常重要的意義。然而，目前市場(chǎng)上沒有用于氫同位素分析的專業(yè)化微色譜儀，國(guó)內(nèi)外氫同位素實(shí)驗(yàn)室近年來大都通過改裝通用微色譜儀來實(shí)現(xiàn)低溫色譜對(duì)氫同位素氣體的分析檢測(cè)，但通用微色譜儀使用場(chǎng)景較為固定、難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，且不具備數(shù)據(jù)交換接口、難以集成到其它系統(tǒng)，通用性低；用于測(cè)量的TCD檢測(cè)器也需搭配專用的二次儀表，價(jià)格昂貴、自動(dòng)化程度低，而且需要經(jīng)常現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作、觀察、調(diào)整二次儀表，由于氫同位素具有放射性，日常操作對(duì)使用人員不友好，操作麻煩且有輻射風(fēng)險(xiǎn)。這些特點(diǎn)均限制了氫同位素分析色譜的研制，限制了氫同位素氣體的在線分析要求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氫同位素在線分析微色譜測(cè)控系統(tǒng)及其控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、通用性低、自動(dòng)化程度低、操作麻煩、有輻射風(fēng)險(xiǎn)等問題。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：

一種氫同位素在線分析微色譜測(cè)控系統(tǒng)，包括依次電相連的上位機(jī)、嵌入式處理器、模擬量輸入模塊、熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器，所述嵌入式處理器、模擬量輸入模塊、熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器設(shè)于待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端，所述上位機(jī)設(shè)于遠(yuǎn)程端。

上位機(jī)與嵌入式處理器電相連，上位機(jī)用于運(yùn)行應(yīng)用程序，遠(yuǎn)距離接收數(shù)據(jù)、發(fā)送指令，接收嵌入式處理器信息并發(fā)送指令給嵌入式處理器；嵌入式處理器接收現(xiàn)場(chǎng)端熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器通過模擬量輸入模塊處理并傳輸?shù)男盘?hào)，模擬量輸入模塊用于接收熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器的信號(hào)并將信號(hào)處理后傳輸給嵌入式處理器，熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器用于檢測(cè)待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)的氫同位素的濃度，并輸出電信號(hào)傳輸給模擬量輸入模塊。由于所述嵌入式處理器、模擬量輸入模塊、熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器設(shè)于待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端，所述上位機(jī)設(shè)于遠(yuǎn)程端，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，而且嵌入式處理器、模擬量輸入模塊便于集成多個(gè)模塊及數(shù)據(jù)交換接口等，便于與現(xiàn)場(chǎng)端設(shè)備進(jìn)行通信和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，也方便集成到其它系統(tǒng)，通用性強(qiáng)，可移植能力強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，僅需遠(yuǎn)程操作即可，操作便捷，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中需要搭配專用的需要操作人員經(jīng)常現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作、觀察、調(diào)整的二次儀表，大幅降低了操作人員受輻射的風(fēng)險(xiǎn)；另外，也便于采用總線方式進(jìn)行多處場(chǎng)景、多套設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括與模擬量輸入模塊電相連的溫度傳感器，所述溫度傳感器設(shè)于待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端。

溫度傳感器用于檢測(cè)待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端的溫度，并將其通過模擬量輸入模塊傳輸給嵌入式處理器，嵌入式處理器與上位機(jī)通信，以便于分析現(xiàn)場(chǎng)溫度信息。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括與嵌入式處理器電相連的數(shù)字量輸入輸出模塊、分別與數(shù)字量輸入輸出模塊電相連的電磁閥、真空泵，所述數(shù)字量輸入輸出模塊、電磁閥、真空泵設(shè)于待測(cè)氫同位素氣體現(xiàn)場(chǎng)端。

電磁閥便于控制現(xiàn)場(chǎng)端的管路等部件的方向及通斷，真空泵便于使待測(cè)氣體依靠氣壓差進(jìn)入熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器，從而使氣體與熱導(dǎo)濃度檢測(cè)器接觸更充分，且測(cè)量速度快；而通過數(shù)字量輸入輸出模塊，嵌入式處理器則便于接收現(xiàn)場(chǎng)儀表的信息并控制現(xiàn)場(chǎng)儀表，自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。