专利名称：个体采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境气体采样装置，属于环境保护中气体监测、采样领域。
背景技术：
随着科技与工业的迅速发展和人民生活水平的不断改善，与人们日常生活息息相关的空气质量问题也越来越受到人们的重视，空气污染以及对其环境监测已经成为国际上重大热点，因此，市场是出现了琳琅满目的采样器。各种采样器之间虽有标准制定其相关要求，但是由于各厂商的制造工艺不一样， 做出来的效果也各异，同时，由于采用老式的转子显示或压力反馈等测量方式，因此在控制精度上无法达到更高一级的精确度，也因此，对采样结果存在比较大的测量误差，这就使得环境监测结果不准确。而对于大多数采样器来说，其量程范围要么在0 500mL/min之间，要么在850 5000mL/min之间，并没有完全统一覆盖全流量量程的。而对于其个别进口采样器来说，声称覆盖了全流量量程其实也是需要额外加入小流量�？椴拍苁迪郑⑶沂橇街至砍谭段У幕ハ嗲谢唬⒎橇傻鳎煌保捎诎沧傲诵×髁磕？椋饫嗖裳髟诓裳逼渥陨硐允酒魃纤允镜牧髁渴莶⒎鞘导柿髁浚虼艘笤谛×髁坎裳保匦胧孪冉行Ｗ迹鹘诓裳髁髁课枇髁浚佣贾轮蟮牟裳僮髦荒馨研Ｗ际葑魑慰迹圆裳型痉⑸髁勘浠惹榭鲈蛲耆薹ㄗ龀雠卸希饩投圆僮魅嗽痹斐闪撕艽蟮牟环奖�。另外，传统的采样器内部构造基本顺序都是进气口一传感器一微型气泵一出气口 ；而对于一些廉价的产品来说，更省略了传感器这一步骤，因此，在控制精度上是非常之差的。而对于带有传感器的一些产品来说，由于采用了上述流程，在多数情况下，由于通过了采样气泵以及内部回路，气体不但产生了损失，还在采样气泵之后变成了脉动气流，而采样器显示的流量数据为气体损失前的数据，导致了所采集到的样品并不十分准确，从而对后续实验室分析工作造成了很大的误差。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种结构合理，采样准确、监测效率高的个体采样器。为解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案个体采样器包含外壳1、电池2、微型气泵3、人机交互系统4、系统测控模块5、恒流缓冲仓6。外壳1内设置有微型气泵3、恒流缓冲仓6、系统测控�？�5、质量流量传感器7、电池2。过滤器10的进气端与个体采样器的采样进气口 8相连通，其出气端与微型气泵3的进气端相连通，微型气泵3的出气端与恒流缓冲仓的进气端相连通，恒流缓冲仓6的出气端与质量流量传感器7相连通，质量流量传感器7的出气端与个体采样器的采样出气口相连通。所述恒流缓冲仓(6)为由单向阀与独立气仓相连通所组成多级结构的恒流缓冲仓。[0010]外壳1包括进气口 8、出气口 9、皮带卡扣20、三脚架支撑孔座21。皮带卡扣是悬挂在皮带上的协助器件，可以360°自由旋转；三脚架支撑孔座是螺纹孔座，可连接带螺纹支座的三角架。所述微型气泵(3)为在其流量范围OmL/min到5000mL/min内连续可调的隔膜泵， 通过设置的系统测控模块(5)把微型气泵(3)的输出流量控制在50mL/min 4000mL/min 之间并连续可调。系统测控�？�( 包含精准流量闭环控制�？�、高精度传感器采样反馈�？�、 电源转化电路、高效电源管理�？椋ü嘶换ハ低成柚貌裳奔�、采样流量，传输到系统控制�？橹校低晨刂颇？榈奈⒋砥髦校⒋砥鞯男藕攀淙攵私尤胫柿苛髁看衅� (7)，微处理器的信号输出端与微型气泵C3)相连接，控制个体采样器采样流量。该装置集成了质量流量传感器，采用后置传感器的方式进行测量，同时配备的恒流缓冲仓6，把通过微型气泵3后的脉动气流转化成恒定气流，从而获得稳定的气体收集。 把经过恒流转化后的气体通过质量流量传感器进行流量测量，这提高了流量测量的精度。在硬件设施上，本实用新型采用的微型气泵3为在其流量范围OmL/min到5000mL/ min内连续可调的隔膜泵，通过所设置的系统测控模块5把微型气泵3的输出流量控制在 50mL/min 4000mL/min之间并连续可调，从而实现了全流量量程的统一。在人机交互系统4上采用了液晶显示，菜单化界面，按键输入的操作方式，方便对任意使用人员都能快速上手操作，而人性化的操作方式也使得流量控制起来更为方便。恒流缓冲仓6为由单向阀与独立气仓相连通所组成多级结构的恒流缓冲仓，其内部进气端设置有第一单向阀(15)，连接第一气仓(11)，第一气仓(11)的出气端连接三向导通管(19)的第一端，三向导通管(19)的第二端与第二气仓(1 相连，三向导通管(19)的第三端和第二单向阀(16)的进气端相连，第二单向阀(16)的出气端与第三气仓(1 进气端相连接，第三气仓(1 的出气端与第三单向阀(17)的进气端相连接，第三单向阀(17) 的出气端与第四气仓(14)的进气端相连接，第四气仓(14)的出气端与质量流量传感器(7) 相连接，微型气泵将气体从外壳(1)上所设的进气口(8)传送到恒流缓冲仓(6)，通过恒流缓冲仓(6)恒流后的气体流过系统测控�？�(5)中的质量流量传感器(7)进行测量，最后送至外壳(1)的出气口(9)。恒流缓冲仓内各级气仓之间均采用弹性橡胶膜连接，其作为恒流缓冲部件，用于把脉动气流转化成稳定气流。第四气仓(14)上底面和下底面是弹性橡胶膜，第四气仓(14) 内部设置有弹簧(18)，弹簧(18)两端分别与第四气仓(14)的上底面和下底面相连接。本实用新型的个体采样器与现有技术相对比，其有益效果是，可实现全流量量程精确控制、恒流采样，并提供了多种模式智能采样模式。本实用新型具有成本低、体积尺寸小、便于携带方便在任意环境下进行采样收集等特点，为各种检测机构提供了便利，具有广阔的运用前景。
图1为个体采样器系统组成示意图；图2为个体采样器前置吸附方式气路走向示意图；图3为个体采样器后置收集方式气路走向示意4[0022]图4为恒流缓冲仓的内部结构组合方案一的示意图。图5为恒流缓冲仓的内部结构组合方案二的示意图。图6为恒流缓冲仓的内部结构组合方案三的示意图。图7为恒流缓冲仓的内部结构组合方案四的示意图。图8为个体采样器没有安装恒流缓冲仓时的气流的图像；图9为个体采样器安装上恒流缓冲仓后的气流的图像；图10为个体采样器背面皮带卡扣示意图；图11为个体采样器底部三脚架支撑孔座示意图。图中1.外壳；2.电池；3.微型气泵；4.人机交互系统；5.系统测控�？椋�6.恒流缓冲仓；7.质量流量传感器；8.采样器进气口 ；9.采样器出气口 ；10.过滤器；11.第一气仓；12.第二气仓；13.第三气仓；14.第四气仓；15.第一单向阀；16.第二单向阀；17.第三单向阀；18.弹簧；19.三向导向通管；20.皮带卡扣；21.三脚架支撑孔座；22.第五气仓； 23.第六气仓；24.第七气仓；
具体实施方式
以下结合附图，详细介绍本实用新型实施例。个体采样器的组成如图1所示，它包含外壳1、电池2、微型气泵3、人机交互系统 4、系统测控�？�5、恒流缓冲仓6。如图2所示，本采样器前置吸附方式气路走向外界环境一吸收器具一采样器进气口 8 —内部过滤器10 —微型气泵3 —恒流缓冲6 —传感器7 —采样器出气口 9 —环境大气。如图3所示，本采样器后置吸附方式气路走向外界环境一采样器进气口 8—内部过滤器10 —微型气泵3 —恒流缓冲6 —传感器7 —采样器出气口 9 —收集器具。其中，从采样器进气口到采样器出气口之间的各环节均放置在外壳1内，而各环节之间均采用气管连接，使之组成一体。在微型气泵3环节，所述系统测控�？�5采用微处理器进行全程控制，为了节约成本，利用微处理器输出的PWM(脉冲宽度调制)信号通过积分电路转化成模拟DA(数模转换)输出；通过电源转化电路把模拟DA控制电压转化成用于直接改变微型气泵流量的恒压恒流电源，供给微型气泵工作。如图4所示，本采样器缓冲仓由气仓，单向阀，薄膜，弹簧组成。恒流缓冲仓6内部进气端设置有第一单向阀15，连接第一气仓11，第一气仓11的出气端连接三向导通管19 的第一端，三向导通管19的第二端与第二气仓12相连，三向导通管19的第三端和第二单向阀16的进气端相连，第二单向阀16的出气端与第三气仓13进气端相连接，第三气仓13 的出气端与第三单向阀17的进气端相连接，第三单向阀17的出气端与第四气仓14的进气端相连接，第四气仓14的出气端与质量流量传感器相连接。恒流缓冲仓内各级气仓之间均采用弹性橡胶膜连接，其作为恒流缓冲部件，用于把脉动气流转化成稳定气流。第四气仓14 上底面和下底面是特制的薄膜底面，第四气仓14内部设置有弹簧18，弹簧18两端分别与第四气仓14的上底面和下底面相连接。各个气仓之间体积的比例为第一气仓第二气仓 第三气仓第四气仓=3 :1:2: 4。在具体生产产品时，可以根据个体采样器的实际工作情况，通过合理安排单向阀和气仓的数量，选择不同级别的缓冲仓，如图5所示的二级缓冲仓，二级缓冲仓由两个单向阀、三个气仓和一个弹簧组成，各个气仓体积的比例为第五气仓第六气仓第七气仓=2 1 3。还可以使用不同级别缓冲仓如图6所示的四级缓冲仓和图7所示的五级缓冲仓。在没有安装恒流缓冲仓时，如图8所示，通过微型气泵的3气流为脉冲气流。恒流缓冲仓6作用是把经过微型气泵3后，因气泵的影响而变成脉动气流的气体进行恒流转化。 由于隔膜泵本身构造，在运转时会不断地做反复推拉运动，导致事前基本恒流的气体经过气泵后变成了脉动气流。根据所测气流脉动的特性，构造出一个恒流缓冲仓6，其为多级缓冲容器构造，每级缓冲容器体积不一，采用弹性橡胶膜封固。根据气体脉动特性按一定比例构造，并按一定的规律进行分布连接。弹性橡胶膜在气流脉动波峰时会膨胀鼓起，存储气泵在推动时所产生的过多气体，使之气流平滑减缓；在脉动波谷时弹性橡胶膜会复原，把在波峰所存储的气体放出，补偿气泵回拉时所造成的气流回收，使之流出气体得以补充，气流稳定输出；通过多级缓冲，如图9所示，最终把脉动气流转化成恒定气流。如图10所示，外壳1包括进气口 8、出气口 9、皮带卡扣20。皮带卡扣与采样器壳体相连接。皮带卡扣是悬挂在皮带上的协助器件，可以360°自由旋转。如图11所示，在采样器底部设置三脚架支撑孔座21是螺纹孔座，可连接带螺纹支座的三角架。在传感器环节，所述高精度质量流量传感器7则把流量的物理量信息转化成电信号，通过高精度AD采样，量化成可用于微处理器(MCU)识别的数字信息，供给微处理器 (MCU)进行分析计算。通过MCU的计算结果，可以很方便得得到反馈控制量参数，用于MCU 对微型气泵[3]进行闭环控制；同时，根据需求，本实用新型引入了积分计算功能，把所采样的气体进行总体积积分，大大地方便了后续实验室分析工作。整体控制上，本实用新型采用实时操作系统作为核心架构，根据各�？榈目刂铺砑硬煌娜挝窠蹋佣苁迪肿钣呕刂�。考虑到各种实际采样需求，本实用新型在软件上设计了多种采样模式，如手工操作、定时采样、多次循环采样、任意时刻定点启动采样、定量体积积分采样等，基本覆盖了大多数情况的采样需求；而采样器预留有系统升级接口，可根据特殊要求进行功能升级，从而实现了全面自动化采样控制。本实用新型的主要技术参数指标1.采样流量50 4000sccm2.测量分辨率Isccm3.流量精确度< 1 % F. S3.流量稳定性< 1 % F. S4.连续工作时间彡Shi最大流量/彡24hi最大流量(外置电池�？�)5.工作环境温度-5 +45°C湿度< 90%6.软件功能(1)标况数据换算、质量流量/体积流量转化、采样总体积积分(2)定时单次自动采样/多次自循环采样(3) 24小时内任意时刻自启动采样/多组设置自动采样(4)定量体积采样
权利要求1.一种个体采样器包含了外壳(1)、电池( 、微型气泵C3)、人机交互系统(4)、系统测控�？�(5)、恒流缓冲仓(6)，其特征是外壳(1)内设置有微型气泵(3)、恒流缓冲仓(6)、系统测控�？�(5)、质量流量传感器(7)、电池O)；所述过滤器(10)的进气端与个体采样器的采样进气口相连通，其出气端与微型气泵C3)的进气端相连通，微型气泵C3)的出气端与恒流缓冲仓(6)的进气端相连通，恒流缓冲仓(6)的出气端与质量流量传感器(7)相连通， 质量流量传感器(7)的出气端与个体采样器的采样出气口相连通；所述恒流缓冲仓(6)为由单向阀与独立气仓相连通所组成多级结构的恒流缓冲仓。
2.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是所述外壳(1)包括进气口(8)、出气口 (9)、皮带卡扣、三脚架支撑孔座；皮带卡扣是悬挂在皮带上的协助器件，可以360°自由旋转；三脚架支撑孔座是螺纹孔座，可连接带螺纹支座的三角架。
3.根据权利要求1所述个体采样器，其特征是所述微型气泵C3)为在其流量范围OmL/ min到5000mL/min内连续可调的隔膜泵，通过设置的系统测控�？�(5)把微型气泵(3)的输出流量控制在50mL/min 4000mL/min之间并连续可调。
4.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是所述人机交互系统(4)为包含液晶显示、按键输入的输入输出系统。
5.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是系统测控�？�( 包含精准流量闭环控制模块、高精度传感器采样反馈�？�、电源转化电路、高效电源管理�？椋ü嘶换ハ低成柚貌裳奔�、采样流量，传输到系统控制�？橹校低晨刂颇？榈奈⒋砥髦校⒋砥鞯男藕攀淙攵私尤胫柿苛髁看衅�(7)，微处理器的信号输出端与微型气泵(3)相连接，控制个体采样器采样流量。
6.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是所述恒流缓冲仓(6)内部进气端设置有第一单向阀(15)，连接第一气仓(11)，第一气仓(11)的出气端连接三向导通管(19)的第一端，三向导通管(19)的第二端与第二气仓(1 相连，三向导通管(19)的第三端和第二单向阀(16)的进气端相连，第二单向阀(16)的出气端与第三气仓(1 进气端相连接， 第三气仓(13)的出气端与第三单向阀(17)的进气端相连接，第三单向阀(17)的出气端与第四气仓(14)的进气端相连接，第四气仓(14)的出气端与质量流量传感器(7)相连接，微型气泵将气体从外壳⑴上所设的进气口⑶传送到恒流缓冲仓㈩)，通过恒流缓冲仓(6) 恒流后的气体流过系统测控�？�( 中的质量流量传感器(7)进行测量，最后送至外壳(1) 的出气口(9)。
7.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是恒流缓冲仓(6)是根据微型气泵输出脉动气流特性而构造出的一个缓冲容器，缓冲容器为多级结构，各级气仓之间均采用弹性橡胶膜连接，其作为恒流缓冲部件，用于把脉动气流转化成稳定气流。
8.根据权利要求1所述的个体采样器，其特征是所述的第四气仓(14)上底面和下底面是弹性橡胶膜，第四气仓(14)内部设置有弹簧(18)，弹簧(18)两端分别与第四气仓(14) 的上底面和下底面相连接。
专利摘要一种个体采样器，属于环境保护中气体监测、采样领域。该装置包含了外壳、电池、微型气泵、人机交互系统、系统测控模块、恒流缓冲仓。外壳内设置、电池、微型气泵、系统测控�？椤⒑懔骰撼宀�、质量流量传感器；过滤器的进气端与个体采样器的采样进气口相连通，其出气端与微型气泵的进气端相连通，微型气泵的出气端与恒流缓冲仓的进气端相连通，恒流缓冲仓的出气端与流量传感器相连通，传感器的出气端与个体采样器的采样出气口相连通。该装置可实现全流量量程精确控制、恒流采样，并提供了多种模式智能采样模式。该装置具有成本低、体积尺寸小、便于携带方便在任意环境下进行采样收集等特点，为各种检测机构提供了便利，具有广阔的运用前景。
文档编号G01N1/24GK202210049SQ20112020448
公开日2012年5月2日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者朱平, 梁杰, 董宁, 郭冰 申请人:深圳国技仪器有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
