一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀的製作方法

2023-04-25 18:40:01

專利名稱：一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化學品快速檢測儀，具體地說，涉及一種模 塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀。
技術背景微型可攜式氣相色譜儀是為適應惡劣環境、針對突發事件複雜化 學品應急檢測和快速分析、移動等特殊要求而設計的 一種新型微d 、結 構氣相色譜儀。通過模塊的快速組合與集成，可以構成不同應用目的 的專用檢測儀和適用於常規分析的通用型氣相色i普儀。尤其對突發事 件複雜化學品應急檢測和快速分析、滿足食品安全、環境保護、石油、 化工、安全生產、國防(軍事)、國家安全(反恐)現場便攜、車載 和實驗室等應用要求具有更為重要的應用價值和廣闊應用前景。目前國際已商品化的微型可攜式氣相色譜儀有IO來種。 一類是專用型，通常針對某一類物質，檢測氣體(直接氣體進樣)居多，一般分析低沸點的高揮發性物質，柱溫一般在50-120度左右，分離柱 不用程序升溫。氣體進樣口無需溫度控制，考慮的因素較少。因此， 分析過程中不用更換分離柱或檢測器，分析條件比較固定。儀器設計 相對比較簡單，功能也比較單一，商品化儀器絕大部分(90%)是這 一類。另一類近乎通用型，這類儀器設計考慮的問題比較多，通常實驗 室的儀器的基本功能都應滿足，或基本達到。為分析多類高沸點化學 物質，根據實驗通常考慮選擇和更換不同類型的柱子和檢測器。儀器 至少三路溫度控制，而且溫度一般應達到200度以上，柱子應具備程 序升溫的功能。因而在儀器設計、性能指標和實際的應用方面都比前 者複雜得多。儘管如此，後者在野外現場複雜的環境條件下，雖然考慮了現場複雜性的特點，但未實現現場短時間快速的安裝、拆卸部件， 如更換色譜柱、檢測器等部件，安裝與拆卸也不是非常容易的事情。 最根本的是儀器設計基本參照實驗室常規儀器設計思路，滿足基本功 能，具備了常規實驗室儀器可互換的能力，而並不具有實現快速組合 與高效的能力。 實用新型內容本實用新型需要解決的技術問題就在於克服現有技術的缺陷，提 供一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀，它是針對惡劣環 境、突發事件複雜化學品應急檢測和快速分析的應用特點而設計的一種新型模塊化結構的可攜式化學品快速檢測儀，方便移動(包括便 攜、車載、機載、艦載)、小功率、快速分析與檢測，並具有快速組 合與集成等顯著特點。它整體考慮儀器框架結構與部件的模塊化設計，並且通過規範化的快速插接或迅速進行模塊間組合連接。具有現 場快速更換和集成儀器的能力，是一種微型化、模塊化，獨立密閉式 的規範化的化學品快速檢測儀，具有現場快速組合與集成特性，具有 新型、高可靠性、通用、便攜與高效的特點。為解決上述問題，本實用新型採用如下技術方案 本實用新型一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀，所 述色譜儀為一體化模塊組合結構，包括架體，所述架體上分別安裝有 進樣模塊、氣路接口、檢測器模塊、微型一體化柱分離模塊、主控制 模塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊；進樣模塊和檢測器模塊 分別接入微型一體化柱分離模塊，微型一體化柱分離模塊、檢測電路 模塊和功率驅動與事件模塊分別接入主控制模塊，各模塊之間的連接 接口均為國際標準化快速連接接口 。所述微型 一體化柱分離模塊包括一金屬殼體，所述金屬殼體內設 置有圓型加熱、導熱體，所述加熱、導熱體上緊密纏繞毛細管分離柱， 所述毛細管分離柱分別連接進樣模塊和檢測器模塊；所述加熱、導熱 體前端安裝有電風扇，金屬殼體上設置有控制接口，通過控制接口連接主控制模塊。所述進樣模塊可以為液體進樣模塊或氣體進樣模塊；液體進樣模 塊或氣體進樣模塊可快速互換。所述氣體進樣模塊包括注射口，注射口下端連接一個定量管，定 量管下端連接一個機座，所述工作塊上分別設置有分析柱接口、載氣 入口接口、分流出口接口、隔墊吹掃接口和溫度控制口，所述進樣模 塊通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱。所述檢測器模塊包括一個檢測器的傳感部件，傳感部件底端連接 一個機座，所述機座上分別設置有分析柱接口、溫度控制口、激勵電 壓、極化電壓、信號接口、補充氣接口和尾吹接口，所述檢測器模塊 通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱。所述檢測器模塊可以是p-FID, n-PID、 ju-TCD、 m-ECD, Sn02檢測器等檢測器模塊。上述檢測器模塊採用標準的電路與氣路快速連 接接口，可快速更換。檢測器模塊通常由傳感器和信號調理電路和供電電路等部分組成o(1) 傳感器完成電信號的轉化元件，微型化結構設計，具有 統一的互換安裝尺寸，採用標準的電路與氣路快速連接接口 。(2) 信號調理電路傳感器微弱電信號(電壓或電流)的放大 與規範。(3) 供電電路傳感器供電電路，包括極化電壓，激勵電壓， 恆壓與恆流等電路。檢測器模塊依據不同類型，將傳感器的信號調理電路與供電電 路，採用膠質材料固化與獨立金屬盒體加固封裝，設計成微型化的金 屬固體的組合電路模塊，並做電磁屏蔽加工處理。各模塊通過國際標 準的快速聯結接口 (包括電路接口和氣路接口和氣路管線連接頭)。所述主控制模塊包括主控制模塊框架和主控制電路板，主控制電 路板安裝在主控制模塊框架內，所述主控制模塊框架上分別設置有電源接口、 USB接口、乙太網接口、信號接口、熱電阻接口和事件接 口，信號接口接檢測與功率驅動與事件模塊，事件接口和所述微型一 體化柱分離模塊的控制接口連接，所述信號接口和檢測與功率驅動與 事件模塊連接。所述檢測電路模塊包括檢測電路模塊框架和檢測電路板，所述檢 測電路板安裝在檢測電路模塊框架內，所述檢測電路模塊框架上分別 設置有電源接口、信號出接口、信號入接口、極化電壓接口和激勵電 壓接口，所述信號入接口、極化電壓接口和激勵電壓接口和所述檢測 器才莫塊的激勵、極化、信號接口連接，所述信號出接口和主控制模塊 的信號接口連接。所述功率驅動與事件模塊包括功率驅動與事件電路模塊框架和 功率驅動與事件電路板，所述功率驅動與事件電鴻4反安裝在功率驅動 與事件電路才莫塊框架內，所述功率驅動與事件電路衝莫塊框架上設置有 功率驅動與事件接口 ，通過所述功率驅動與事件接口與主控制模塊的事件接口連接。所述進樣模塊、氣路接口和檢測器模塊安裝在架體頂面；所述微 型 一體化柱分離模塊安裝在架體中部；所述主控制模塊安裝在架體底 部；所述檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊安裝在主控制模塊之 上。本實用新型所述微型一體化柱分離模塊的毛細管分離柱為小口 徑短柱，可有效縮短分析時間。本實用新型所述微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱選擇高p 值的色譜柱，能顯著降低目標組分的流出溫度。在低柱溫的條件下可 以完整的分離高沸點的化學物質。採用高P值的色譜柱能顯著降低目 標組分的流出溫度。本實用新型沸點為200度的化學物質在柱溫90 度左右時可以正常的分離。本實用新型是一種微型化、模塊化，獨立密閉式的規範化的化學 品快速檢測儀，具有現場快速組合與集成特性，具有新型、高可靠性、通用、便攜的特點。儀器應用於特殊與惡劣環境下的突發事件、複雜 化學品應急檢測和快速分析。滿足食品安全、環境保護、石油、化工、 安全生產、國防(軍事)、國家安全(反恐)現場便攜、車載和實驗 室等應用要求。本實用新型的應用領域包括1、 健康監測辦公大樓/居室內空氣監測、材料釋放的有毒/有害 氣體現場檢測、食品/農副產品/綠色蔬菜中農藥殘留、飲用水與水質 監測網現場檢測。2、 安全生產石油、化工、製藥、化妝品生產部門等廢水廢氣 的排放監測。石油產品油箱人口、密閉空間入口、溶劑儲存與管道運 輸。3、 公共安全毒品、刑偵、藥物現場檢測；易燃物、爆炸物及 其殘留物現場分析。4、 國土安全對戰地化學物質實時分析測試。安全保障公共 衛生及疾病現場診斷等實時快速分析。本實用新型的有益效果是本實用新型採用微型化、模塊化，獨立密閉式的結構設計。適用 於惡劣環境下化學品快速4企測和分析，具有現場快速組合與集成能力 和快速分析特點。本實用新型在通用分析儀器，尤其是在現代小型、野外現場便攜 式快速分析儀器中具有相當廣泛的用途與應用前景，具有顯著的經濟 與社會效益。

圖1為本實用新型所述模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀結構示意圖。圖2為本實用新型所述^t型一體化柱分離^^塊結構示意圖。 圖3為本實用新型所述進樣模塊結構示意圖。 圖4為本實用新型所述檢測器模塊結構示意圖。圖5為本實用新型所述主控制模塊結構示意圖。 圖6為本實用新型所述檢測電路模塊結構示意圖。圖7為本實用新型所述功率驅動/事件模塊結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種模塊化組合結構的可攜式化學品快 速檢測儀，所述檢測儀為一體化模塊組合結構，包括架體l,架體頂面安裝有進樣模塊2、氣路接口 3和檢測器模塊4;架體中部安裝有 微型一體化柱分離模塊5;架體底部安裝有主控制模塊6;主控制模 塊之上安裝有檢測電路模塊7和功率驅動與事件模塊8。進樣模塊和 檢測器模塊分別接入微型 一體化柱分離模塊，微型 一體化柱分離模 塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊分別接入主控制模塊，各模 塊之間的連接接口均為國際標準化快速連接接口 。如圖2所示，所述微型一體化柱分離模塊5包括一金屬殼體51, 所述金屬殼體內設置有圓型加熱、導熱體52,所述加熱、導熱體上 緊密纏繞毛細管分離柱53，所述毛細管分離柱分別連接進樣模塊和 檢測器模塊；所述加熱、導熱體前端安裝有電風扇54，金屬殼體上 設置有控制接口 55,通過控制接口連接主控制模塊。所述進樣模塊可以為液體進樣模塊或氣體進樣才莫塊；液體進樣衝莫 塊或氣體進樣模塊可快速互換。如圖3所示，所述氣體進樣模塊2包括注射口 21，注射口下端 連接一個定量管22,定量管下端連接一個機座23,所述機座上分別 設置有分析柱接口 27、載氣入口接口 24、分流出口4矣口25、隔墊吹 掃接口 26和溫度控制口 28，所述進樣模塊通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱。如圖4所示，所述檢測器模塊4包括一個檢測器的傳感部件41， 檢測器的傳感部件底端連接一個機座42，所述機座上分別設置有分 析柱接口 43、溫度控制口 44、激勵電壓、極化電壓、信號接口 45、 補充氣接口 46和尾吹接口 47，所述檢測器模塊通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱。所述檢測器模塊可以是(i-FID、 n-TCD、 m-ECD、 (i-PID和Sn02檢測器等檢測器模塊。上述檢測器模塊採用標準的電路與氣路快速連 接接口，可快速更換。檢測器模塊通常由傳感器和信號調理電路和供電電路等部分組成。(1) 傳感器完成電信號的轉化元件，微型化結構設計，具有 統一的互換安裝尺寸，採用標準的電路與氣路快速連接接口 。(2) 信號調理電路傳感器微弱電信號(電壓或電流)的放大 與規範。(3) 供電電路傳感器供電電路，包括極化電壓，激勵電壓， 恆壓與恆流等電路。檢測器模塊依據不同類型，將傳感器的信號調理電路與供電電 路，採用膠質材料固化與獨立金屬盒體加固封裝，設計成微型化的金 屬固體的組合電路模塊，並做電磁屏蔽加工處理。各模塊通過國際標 準的快速聯結接口 (包括電路接口和氣路接口和氣路管線連接頭)。如圖5所示，所述主控制模塊6包括主控制模塊框架61和主控 制電路板，主控制電路板安裝在主控制模塊框架內，所述主控制模塊 框架上分別設置有電源接口 62、 USB接口 63、乙太網接口 64、信號 接口 65、熱電阻接口 66和事件接口 67，信號接口接檢測與功率驅動 與事件模塊，事件接口和所述微型一體化柱分離模塊的控制接口連 接，所述信號接口和檢測與功率驅動與事件模塊連接。如圖6所示，所述檢測電路模塊7包括檢測電路模塊框架71和 檢測電路板，所述檢測電路板安裝在檢測電路模塊框架內，所述檢測 電路模塊框架上分別設置有電源接口 72、信號出接口 73、信號入接 口 74、極化電壓接口 75和激勵電壓接口 76,所述信號入接口、極化 電壓接口和激勵電壓接口和所述^r測器模塊的激勵、極化、信號接口連接，所述信號出接口和主控制模塊的信號接口連接。如圖7所示，所述功率驅動與事件^t塊8包括功率驅動與事件電路模塊框架81和功率驅動與事件電路板，所述功率驅動與事件電路板安裝在功率驅動與事件電3各模塊框架內，所述功率驅動與事件電路模塊框架上設置有功率驅動與事件接口 82，通過所述功率驅動與事 件接口與主控制模塊的事件接口連接。所述模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀性能為進樣 口分流/不分流；溫度控制範圍環境+l(TC ~ 260°C;溫度控制精 度S0.rC。柱分離系統溫度控制範圍環境+l(TC ~ 260°C;程序 段10段；溫度控制精度SO. 05°C;升溫速率最大50。C/min;可 配置毛細管柱最大口徑0.5mm;纏繞柱最大長度60M。；險測器(可 選配)i-FID、 n-PID、 |i-TCD、 m-ECD或Sn02檢測器)溫度控制範圍 環境+10。C ~ 260。C;溫度控制精度SO. 1 。C 。通訊接口 USB接口 、 乙太網接口；供電交流/電池；220V.AC/24V.DC;電池供電可連續 工作4小時。整才幾功率<150W 。工作環境溫度0~40°C;工作 環境溼度0-95%。單一氣源或多氣源(視不同檢測器)。主機重量 約5kg。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而並非限制 本實用新型所描述的技術方案；因此，儘管本說明書參照上述的各個 實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術 人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換；而一切 不脫離本實用新型的精神和範圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在 本實用新型的權利要求範圍中。
權利要求1、一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀，其特徵在於所述可攜式化學品快速檢測儀為一體化模塊組合結構，包括架體，所述架體上分別安裝有進樣模塊、氣路接口、檢測器模塊、微型一體化柱分離模塊、主控制模塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊；進樣模塊和檢測器模塊分別接入微型一體化柱分離模塊，微型一體化柱分離模塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊分別接入主控制模塊，各模塊之間的連接接口均為國際標準化快速聯結接口。
2、 如權利要求1所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述微型一體化柱分離模塊包括一金屬殼體，所 述金屬殼體內設置有圓型加熱、導熱體，所述加熱、導熱體上緊密纏 繞毛細管分離柱，所述毛細管分離柱分別連接進樣模塊和檢測器模 塊；所述加熱、導熱體前端安裝有電風扇，金屬殼體上設置有控制接 口 ，通過控制接口連接主控制模塊。
3、 如權利要求2所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測 儀，其特徵在於所述進樣模塊為液體進樣模塊或氣體進樣模塊；所述氣體進樣it塊包括注射口，注射口下端連接一個定量管，定 量管下端連接一個機座，所述工作塊上分別設置有分析柱接口、載氣 入口接口、分流出口接口、隔墊吹掃接口和溫度控制口，所述進樣才莫 塊通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細管分離柱。
4、 如權利要求3所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述檢測器模塊包括一個檢測器的傳感部件，傳 感部件底端連接一個機座，所述機座上分別設置有分析柱接口、溫度 控制口、激勵電壓、極化電壓、信號接口、補充氣接口和尾吹接口， 所述檢測器模塊通過分析柱接口連接微型 一體化柱分離模塊的毛細 管分離柱。
5、 如權利要求4所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速4企 測儀，其特徵在於所述主控制模塊包括主控制模塊框架和主控制電路板，主控制電路板安裝在主控制模塊框架內，所述主控制模塊框架 上分別設置有電源接口、 USB接口、乙太網接口、信號接口、熱電阻 接口和事件接口，信號接口接檢測與功率驅動與事件模塊，事件接口 和所述微型一體化柱分離模塊的控制接口連接，所述信號接口和檢測 與功率驅動與事件^t塊連接。
6、 如權利要求5所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述檢測電路模塊包括檢測電路模塊框架和檢測 電路板，所述檢測電路板安裝在檢測電路模塊框架內，所述檢測電路 模塊框架上分別設置有電源接口、信號出接口、信號入接口、極化電 壓接口和激勵電壓接口 ，所述信號入接口 、極化電壓接口和激勵電壓 接口和所述檢測器模塊的激勵電壓、極化電壓、信號接口連接，所述 信號出接口和主控制模塊的信號接口連接。
7、 如權利要求6所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述功率驅動與事件模塊包括功率驅動與事件電 路模塊框架和功率驅動與事件電路板，所述功率驅動與事件電路板安 裝在功率驅動與事件電贈4莫塊框架內，所述功率驅動與事件電路模塊 框架上設置有功率驅動與事件接口 ，通過所述功率驅動與事件接口與 主控制模塊的事件接口連接。
8、 如權利要求1-7之任一所述的模塊化組合結構的可攜式化學品 快速檢測儀，其特徵在於所述進樣模塊、氣路接口和檢測器模塊安 裝在架體頂面；所述微型一體化柱分離模塊安裝在架體中部；所述主 控制模塊安裝在架體底部；所述檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊 安裝在主控制模塊之上。
9、 如權利要求8所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述微型一體化柱分離模塊的分離柱為小口徑短 柱。
10、 如權利要求8所述的模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢 測儀，其特徵在於所述微型一體化柱分離模塊為高P值的色譜柱。
專利摘要本實用新型公開了一種模塊化組合結構的可攜式化學品快速檢測儀，包括架體，所述架體上分別安裝有進樣模塊、氣路接口、檢測器模塊、微型一體化柱分離模塊、主控制模塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊；進樣模塊和檢測器模塊分別接入微型一體化柱分離模塊，微型一體化柱分離模塊、檢測電路模塊和功率驅動與事件模塊分別接入主控制模塊，各模塊之間的連接接口均為國際標準化快速連接接口。它是針對惡劣環境、突發事件複雜化學品應急檢測和快速分析的應用特點而設計的一種新型模塊化結構的可攜式化學品快速檢測儀化學品快速檢測儀，具有方便移動(包括便攜、車載、機載、艦載)、小功率、快速分析與高效的特點，並具有快速組合與集成等特點。
文檔編號G01N30/16GK201173918SQ20082000491
公開日2008年12月31日 申請日期2008年3月14日 優先權日2008年3月14日
發明者張西鹹, 蓮 陳 申請人:張西鹹