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专利名称：气体自动进样装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种气体自动进样装置及使用方法，更具体的说，本发明涉及一种用于气体分析仪器进样口前端的负压气体自动进样装置。
背景技术：
气相色谱技术是一种高效、灵敏、快速的分离分析技术，可以在很短的时间内分离几十种甚至上百种组分的混合物，因此它是分析气体诸多方法中的佼佼者，是气体分析的主要手段和方法之一。采用气相色谱仪分析气体中组分含量，一般有气体进样注射器手动进样或六通阀自动进样两种进样方式。注射器进样方法简单、灵活，但存在密封性差、存在反冲和渗透、进样稳定性较差等缺点。当分析对象压力低于大气压时，注射器手动进样会混入空气组分使得测试结果的准确性受到影响。商品化的阀进样系统采用流动方式进样，虽 然操作方便、重现性好，但不适用于常压/负压样品分析，且气体消耗量大。因此，通过研究形成一套适用于气体样品的负压自动化进样装置，该装置对于气体分析具有重要的意义。

发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供解决一种将压力传感技术，真空泵和电磁自动切换阀结合，用于样品分析仪器前端，并通过与样品分析仪器之间的数据传输，通过气路中的压强变化和与计算机控制系统之间的数据传输，将气体样品自动导出进样，同时监测记录样品进样压力的自动进样装置及其使用方法。为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案—种气体自动进样装置，包括壳体；其特征在于所述壳体内部包括气路系统和电路系统；所述气路系统包括样品分析仪器、连接装置、抽气装置、样品容器，所述样品容器、抽气装置和样品分析仪器三者通过连接装置连接；所述连接装置上设置有至少一个电磁阀；所述电路系统包括用于测量气路系统中压强大小的传感器、计算机控制系统，用于监测和控制气路系统；所述传感器信号输出端与计算机控制系统连接；所述电磁阀与计算机控制系统连接。更进一步的技术方案是连接装置包括一个三通接头；所述三通接头的第一接口通过第一根导管与抽气装置连接，所述第一根导管上设置一个用于控制第一根导管开路和断路的第一电磁阀；所述三通接头的第二接口通过第二根导管与样品分析仪器连接；所述三通接头的第三接口与传感器信号输入端连接；所述连接装置还包括用于连接样品容器和样品分析仪器的第三根导管，第三根导管上设置一个用于控制第三根导管开路和断路的第二电磁阀。更进一步的技术方案是计算机控制系统包括1/0开关控制单元、模/数转换器；所述I/o开关控制单元与第一电磁阀和第二电磁阀电连接；所述模/数转换器与传感器电连接，用于读取并记录所述传感器的测量值。更进一步的技术方案是连接装置是物化性质稳定的材料。更进一步的技术方案是传感器是压力传感器。更进一步的技术方案是样品分析仪器是气相色谱仪。更进一步的技术方案是抽气装置是真空泵。更进一步的技术方案是一种负压气体自动进样装置的使用方法，包括以下步骤设置自动进样装置；确认样品容器开关处于关闭状态下，所述第一电磁阀和第二电磁阀打开，启动所述抽气装置；当所述气路系统中为真空时，关闭所述第一电磁阀； 开启样品容器开关，所述气路系统中压强稳定后，关闭所述第二电磁阀；通过所述样品分析仪器，转动样品分析仪器中的六通阀，所述六通阀的定量环中样品进入检测仪器，同时所述计算机控制系统通过所述压力传感器读取并存储气路系统压强值；进样结束后，所述六通阀回到进样前状态，所述第一电磁阀打开，启动抽气装置将所述气路系统中样品抽去后，关闭所述第一电磁阀。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明气路系统的连接装置均采用物化稳定的材料，可以有效减少样品中组分在气路上的吸附。本发明样品气路系统上的压力传感器可测定气路系统中的压强，并可将压强值传输至计算机控制系统保存用于定量计算。本发明气路系统上的第一电磁阀和第二电磁阀的开、合可以将样品导入进样系统，实现了对压强低于大气压的样品的检测，避免了环境气体的干扰。本发明电路系统实现了各部件与计算机控制系统的数据通讯，通过调节第一电磁阀、第二电磁阀的开合和样品分析仪器上六通阀的转动，实现了自动进样。有效避免了环境气体对待测样品的干扰，提高了样品的利用率。不仅能满足负压气体样品的分析，而且能自动化进样，实现分析仪器无人值守操作，节约人力资源。


图I为本发明一个实施例气路系统结构示意图。图2为本发明一个实施例结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步阐述。如图I所示，图I示出了本发明一个实施例的气路系统结构示意图。本发明的一个实施例负压气体自动进样装置包括壳体，壳体内部包括气路系统和电路系统；气路系统结构示意图如图I所示，包括样品分析仪器7，本实施例的样品分析仪器是气体样品分析仪器，可以是气体分析仪或气体检测仪；作为优选的实施方案，本实施例的样品分析仪器是气相色谱仪，气相色谱仪包括一个六通阀8，六通阀的定量环一端通过导管与抽气装置9连接，六通阀的定量环的另一端通过另一根导管与样品容器5上的开关阀6连接。本实施例的抽气装置可以是真空泵或具有抽气功能的装置，本实施的抽气装置是真空泵。抽气装置通过第一根导管连接三通接头4的第一个接口，作为优选的实施方案，本实施例在第一根导管上设置有第一电磁阀1，第一电磁阀I可以通过数据线与计算机控制系统电连接，计算机控制系统自动控制其打开或关闭，实现了第一根导管开路和闭合的自动化；三通接头的第二个接口通过第二根导管与气相色谱仪上的六通阀的定量环一端连接。三通接头的第三个接口与用于测量气路系统压强大小的传感器3连接。气相色谱仪上六通阀的定量环的另一端通过第三根导管与样品容器5上的开关阀6的一个阀门端口连接，开关阀6的另一个端口与样品容器口连接。样品容器5在本实施例中是一个气体采样罐。作为优选的实施方案，本实施例用于连接定量环一端和样品容器的第三根导管上设置有用于控制第三根导管开路和闭合的第二电磁阀2，第二电磁阀2通过数据线与计算机控制系统电连接，计算机控制系统自动控制第二电磁阀的打开和关闭，实现了第三根导管的自动化开路和闭合。气路系统有样品气体进入时，气相色谱仪7控制六通阀8转动，六通阀8的定量环中气体样品被气相色谱仪中的载气A带入检测仪器，进行后续分析。作为优选的实施方案，本实施例中的导管、连接接头以及样品容器均采用物化性质稳定材料，如玻璃、不锈钢材料等，其中以不锈钢材料为优。本实施例的气路系统部件均严格密封，以保持气体样品的原有特性，并且尽量缩短气体样品输送的管路。如图2所示，图2示出了本发明一个实施例的结构示意图，是本实施例的气路系统·与电路系统结合的结构示意图。本实施例的电路系统包括用于测量气路系统中压强大小的传感器3、计算机控制系统10，用于监测和控制气路系统；本实施中传感器3是能够实现测量气路系统压强大小的传感器，更具体的说是压力传感器。压力传感器3信号输入端与三通接头4连接，压力传感器3信号输出端与计算机控制系统连接。本实施例中的计算机控制系统包括I/O开关控制单元、模/数转换器；I/O开关控制单元与第一电磁阀I和第二电磁阀2分别通过数据线电连接；模/数转换器与传感器3通过数据线电连接，模/数转换器用于读取并记录所述传感器的测量值。本实施例中的计算机控制系统还可以是PLC或集成电路块，又或者是其他可以实现数据处理和显示功能的装置。本实施例的工作过程是气路系统在进气阶段，由真空泵将六通阀定量环和连接管路中的压强降低至最低，这样采样罐中的气体样品就可以进入到六通阀定量环和连接管路中。当气路系统有样品气体进入时，气相色谱仪7控制六通阀8转动，六通阀8定量环中气体样品被气相色谱仪中的载气A带入检测仪器，进行后续分析。整个进样过程样品气体与外部气体隔离，不会受到污染。具体的，本实施例负压气体自动进样装置的使用方法包括以下步骤(I)首先，打开第一电磁阀和第二电磁阀，保持采样罐的开关阀6位处于关闭状态。启动真空泵，使得气相色谱仪上六通阀的定量环和连接管路中的压强降低至真空。(2)保持第二电磁阀处于打开状态，关闭第一电磁阀，打开米样罐的开关阀，由于米样罐内的气体压强大于六通阀的定量环和连接管路中的气体压强，使得采样罐中的气体样品能够顺利导出。压力传感器读数稳定后，关闭第一电磁阀I。(3)气相色谱仪控制六通阀转动，六通阀定量环中气体样品被气相色谱仪中的载气带入检测仪器，进行后续分析，同时所述计算机通过压力传感器3读取并存贮气路系统压强值。(4)进样结束后，六通阀回到进样前状态，第一电磁阀打开，将气路系统中气体样品抽去后，关闭第一电磁阀。上述4个过程结束后，即完成一次进样过程。下次进样时，按照(2) (3) (4)步操作即可。本实施例的整个负压气体自动进样系统操作简易、占用空间小、维护方便、运行成本低，具有广阔的市场前景。在不引入二次污染物的前提下可以有效提高气体样品气体的利用率，实现准确检测的目的。不仅能满足负压气体样品的分析，而且能自动化进样，实现分析仪器无人值守操作，节约人力资源。本发明对于科研院校的科学研究、政府部分的常规检测、厂矿企业的过程检测等实验室中进行的气体分析而言，不仅能满足气体样品的分析，而且能自动化进样，实现分析仪器无人值守操作，节约人力资源。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本 领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
权利要求
1.一种气体自动进样装置，包括壳体；其特征在于所述壳体内部包括气路系统和电路系统； 所述气路系统包括样品分析仪器(7)、连接装置、抽气装置(9)、样品容器(5)，所述样品容器(5)、抽气装置(9)和样品分析仪器(7)三者通过连接装置连接；所述连接装置上设置有至少一个电磁阀； 所述电路系统包括用于测量气路系统中压强大小的传感器(3)、计算机控制系统(10)，用于监测和控制气路系统；所述传感器(3)—端与连接装置连接，所述传感器(3)信号输出端与计算机控制系统(10)连接；所述电磁阀与计算机控制系统(10)连接。
2.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的连接装置包括一个三通接头(4);所述三通接头(4)的第一接口通过第一根导管与抽气装置(9)连接，所述第一根导管上设置一个用于控制第一根导管开路和断路的第一电磁阀(I);所述三通接头(4)的第二接口通过第二根导管与样品分析仪器(7)连接；所述三通接头(4)的第三接口与传感器(3)连接；所述连接装置还包括用于连接样品容器(5)和样品分析仪器(7)的第三根导管，第三根导管上设置一个用于控制第三根导管开路和断路的第二电磁阀(2)。
3.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的计算机控制系统包括1/0开关控制单元、模/数转换器；所述I/O开关控制单元与第一电磁阀(I)和第二电磁阀(2)电连接；所述模/数转换器与传感器(3)电连接，用于读取并记录所述传感器的测量值。
4.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的连接装置是物化性质稳定的材料。
5.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的传感器(3)是压力传感器。
6.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的样品分析仪器(7)是气相色谱仪。
7.根据权利要求I所述的一种气体自动进样装置，其特征在于所述的抽气装置(9)是真空泵。
8.根据权利要求I至7中任一项权利要求所述的一种气体自动进样装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤设置自动进样装置； 确认样品容器开关处于关闭状态下，所述第一电磁阀和第二电磁阀打开，启动所述抽气装置；当所述气路系统中为真空时，关闭所述第一电磁阀； 开启样品容器开关，所述气路系统中压强稳定后，关闭所述第二电磁阀； 通过所述样品分析仪器，转动样品分析仪器上的六通阀，所述六通阀的定量环中样品进入检测仪器，同时所述计算机控制系统通过所述压力传感器读取并存储气路系统压强值； 进样结束后，所述六通阀回到进样前状态，所述第一电磁阀打开，启动抽气装置将所述气路系统中样品抽去后，关闭所述第一电磁阀。
全文摘要
本发明涉及一种气体自动进样装置及其使用方法，本发明的装置包括一个壳体，壳体内部设置有气路系统和电路系统，气路系统包括第一电磁阀，第二电磁阀，压力传感器，三通接头，六通阀，真空泵；电路系统包括第一、第二电磁阀，压力传感器和计算机。第一、第二电磁阀与计算机的I/O开关控制单元电连接，压力传感器与计算机的模/数转换器电连接。本发明可广泛用于气体样品的气相色谱仪分析的自动进样，避免了环境对被测样品气体的污染，有效提高了样品气体和分析仪器的利用率。
文档编号G01N30/24GK102879506SQ201210388090
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者王新锋, 余堃, 孙杰, 罗宏, 余凤湄, 刘宁, 王蔺 申请人:中国工程物理研究院化工材料研究所