一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统及应用方法与流程

本发明属于气路流量实时调节监控系统技术领域，特指一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统及应用方法。

背景技术：
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目前，传统技术中气相色谱仪用于检测器气体流路的控制大都采用机械阀系统，该系统在气相色谱仪检测器的气路流量调节过程中，需要不断通过皂沫/电子流量计等外界辅助设备进行人工流量测量及调整，调节过程不仅复杂繁琐，而且存在较大的操作误差，大大提升初级用户的操作及使用难度。此外，在气相色谱仪不同分析需求的调试过程中，往往需要多次调节各辅助气路的流量大小，而在实际应用中很难保障多次流量调整的重复性，从而影响多次分析的数据重复性，大幅增加重复工作量。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种监测精度高、响应速度快、操作简单便捷的用于气相色谱仪的流量调节监测系统。

本发明是这样实现的：

一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统，包括有辅助气路、补充气路，辅助气路的一端与压力控制装置连接、另一端与流量监测装置连接，补充气路的一端与压力控制装置连接、另一端通过流量控制装置与流量监测装置连接，流量监测装置将监测的数据发送至信号控制系统，所述信号控制系统中预先设置有流量控制—AD值—压力控制之间的自校正数学模型，由信号控制系统根据流量控制—AD值—压力控制之间的自校正数学模型获得监测数据并实时传输到气相色谱仪显示单元和工作站中。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，所述流量监测装置包括有本体，在本体内设置有与补充气路、辅助气路一一对应的流路，在每个流路上设置有用于监测气路内压力的压力传感器。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，所述每个流路上还设置有微型精密气阻。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，所述辅助气路设置有两路，补充气路设置有一路。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，其中一路辅助气路与补充气路经流量监测装置后通过混合三通进行预混合。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，所述压力控制装置包括有阀体，在阀体上设置有进气通道与出气通道，进气通道与出气通道通过阀体的阀腔连通，联动杆的内端位于阀腔内、外端位于阀腔外，联动杆上设置有调节杆，调节杆对准进气通道的出口，调节杆的位置由调节旋钮与弹性件调节，调节杆的不同位置用于控制气体输入的压力大小。

在上述的一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统中，所述流量控制装置包括有阀体，在阀体上设置有进气管路与出气管路，进气管路与出气管路通过阀体的阀腔连通，阀杆的一端位于阀腔内并对准进气管路的出口，阀杆的位置由调节旋钮与弹性件调节，阀杆的不同位置用于调节气体流量的大小。

本发明的另一个目的是提供一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统的应用方法，包括如下步骤：

(1)自校正数学模型的建立：

a、在信号处理系统中设定常规气体类型；

b、调整压力控制装置及流量控制装置的开启量；

c、流量监测装置测定真实流量；

d、读取当前相应AD值；

e、建立实际流量-AD值之间的校正关系，同时关联AD值与压力传感器之间的分配关系，建立流量控制-AD值-压力控制之间的自校正数学模型，并内置于信号处理系统的控制电路中；

(2)流量实时监测：

a、选择所需气体类型；

b、调节压力控制装置及流量控制装置；

c、实时检测反馈流路压力；

d、通过流量控制-AD值-压力控制之间的自校正数学模型计算，获取所监测流路的数据信息；

e、实时显示输出。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明通过压力控制装置及流量控制装置的组合调节，并辅助微型精密气阻、高精度/可补偿压力传感单元、流量-AD值-压力数学关系模型等流量监测系统，通过压力/流量控制装置的调节，可监测流路的实时压力变化信息并作模型自校正计算，从而快速获取流路流量的可靠信息，并传输到气相色谱仪的显示单元和工作站中，通过简洁的人机交互界面帮助用户实现流量的简单、快速及精确调整，同时大幅提高气相色谱仪分析结果的准确性和重复性。

2、本发明监测精度高、响应速度快、操作简单便捷，它可以实现对检测器各流路流量的实时监测，为传统色谱分析过程中气体流量调整过程复杂、操作误差大、重复性差等问题提供了良好的解决方法，为色谱分析条件的优化、再现和自动化提供了更可靠更完善的技术支持。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖面示意图；

图3是本发明的压力控制装置的示意图；

图4是本发明的流量控制装置的示意图；

图5是本发明的自校正数学模型建立的流程图；

图6是本发明的流量实时监测的流程图。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—6：

一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统，包括有辅助气路1、补充气路2，辅助气路1的一端与压力控制装置3连接、另一端与流量监测装置4连接，补充气路2的一端与压力控制装置3连接、另一端通过流量控制装置5与流量监测装置4连接，流量监测装置4将监测的数据发送至信号处理系统6，所述信号处理系统6中预先设置有流量控制—AD值—压力控制之间的自校正数学模型，由信号处理系统6根据流量控制—AD值—压力控制之间的自校正数学模型获得监测数据并实时传输到气相色谱仪显示单元和工作站中，极大程度上的简化了气相色谱仪的气路流量调整过程，人机对话形式及数据结果获取更直接方便，同时，利用高分辨率的压力传感器和高精度微型精密气阻对流量进行监测计算，保证了气体控制的良好重复性和分析数据结果的准确性和一致性。

本发明所述的实时显示输出的方式是将压力监测信息转化为数字信息直接显示，方便用户在气相色谱仪的显示单元和工作站中直观地读取当前气路系统流量值，从而大幅缩短分析周期。极大程度上简化了气相色谱仪的气路流量调整过程，人机对话形式及数据结果获取更直接方便，用户无需再通过电子流量计等辅助设备完成气路流量的人工测量，大大降低了操作上的繁琐性及使用难度。同时，利用高分辨率的压力传感器和高精度微型精密气阻对流量进行监测计算，保证了气体控制良好的重复性和分析数据结果的准确性、一致性。

其中，自校正数学模型中的AD值为分辨率对应的数字信号，AD分辨率2²¹-2²⁵。

进一步地，所述流量监测装置4包括有本体7，在本体7内设置有与补充气路2、辅助气路1一一对应的流路8，在每个流路8上设置有用于监测气路内压力的压力传感器9。本发明的压力传感器9采用高精度/可补偿的压力传感器。具备高分辨率、低响应时间及环境温度漂移补偿功能，0-100psi的宽量程控制范围，可实现对流路中气体的实时变化进行快速及时的准确检测反馈。

进一步地，所述每个流路8上还设置有微型精密气阻10，是一种高精度、高稳定性阻力控制单元。被均匀的密封悬置于流路铝块出口内部，可靠的中空石英结构保障了微型精密气阻10的长期稳定性和批量一致性。

其中，压力传感器9处于微型精密气阻10的前端。利用高分辨率的压力传感器9和高精度微型精密气阻10对流量进行调节及监测计算，具有精度高的效果，监控精度可达0.01-0.05ml/min。

具体地，本发明所述辅助气路1设置有两路，补充气路2设置有一路，且其中一路辅助气路1与补充气路2经流量监测装置4后通过混合三通11进行预混合。

本发明所述压力控制装置3的结构如下：包括有阀体12，在阀体12上设置有进气通道13与出气通道14，进气通道13与出气通道14通过阀腔连通，联动杆15的内端位于阀腔内、外端位于阀腔外，联动杆15的内端设置有调节杆16，调节杆16对准进气通道13的出口处，调节杆16的位置由调节旋钮17与弹性件18调节，弹性件18的一端顶紧在调节旋钮17上、另一端顶在调节杆16上，在阀体12外的调节杆16外套装有波纹管19。通过调节旋钮17的调节，调节杆16端与进气通道13出口的空隙得到适当的调整，以形成对气体流路压力的稳定控制，并实现控制气体输入的压力大小。

当然，压力控制装置3除了上述结构，也可以采用膜片式稳压装置，主要由阀芯、弹性单元、膜片三大部分组成，当流体持续输入时，膜片受上方弹性单元及下方流体压力的双重作用，形成稳定的间隙结构，从而维持流路的压力平衡。

本发明所述流量控制装置5包括有阀体20，在阀体20上设置有进气管路21与出气管路22，进气管路21与出气管路22通过阀腔连通，阀杆23的一端为针形调节端24，针形调节端24位于阀腔内，针形调节端24对准进气管路21的出口，由调节旋钮25与弹性件26使针形调节端24与进气管路21出口的空隙得到适当的调整，以完成对气体流路流量的精确控制。

当然，流量控制装置5除了上述结构，也可以采用如下结构：

在腔体中具有隔膜阀，并以此将腔体分成上下两个互不连通气室，主要由气室、针形推杆、阀门、弹性单元、橡胶隔离单元五大部分组成，弹性单元提供上下气室的压力差值，使得橡胶隔离单元保持一个较稳定的状态，从而形成稳定的流量输出。

本发明的工作原理：

检测器补充气依次通过从压力控制装置3和流量控制装置5，再进入流量监测装置4中，与此同时，另外两路辅助气从压力控制装置3直接进入到流量监测装置4中，压力控制装置3和流量控制装置5与流量监测装置4通过固定螺帽27以及气路接头28相连接，当三路气体进入流量监测装置4后，压力传感器10实时监测压力变化情况，并将其输入到信号处理系统6中，信号处理系统6进行流量控制-AD值-压力控制的数据校正分析处理后，将校正所得的流量信息传输到气相色谱仪的显示单元和工作站中，流量监测装置4中具有微型精密气阻10，用于提供稳定的精密阻力，当补充气和辅助气经过流量监测装置4后，通过混合三通11进行预混合，与另一辅助气同时进入检测器中，从而形成完整的检测器气路控制系统。

压力传感器10可将检测到的压力数据传输出至自校正模型中，相关数据信息经过处理后实时反馈到气相色谱仪的显示单元中以及工作站中，数据反馈过程迅速快捷，微小的瞬时气路流量波动均可被实时记录，时效性突出。

本发明的另一个目的是提供一种用于气相色谱仪的流量调节监测系统的应用方法，包括如下步骤：

(1)自校正数学模型的建立：

a、在信号处理系统中设定常规气体类型；

b、调整压力控制装置及流量控制装置的开启量，开启量(0.0-100.0)；

c、流量监测装置4测定真实流量；

d、读取当前相应AD值(AD分辨率2²¹-2²⁵)；

e、建立实际流量-AD值之间的校正关系，同时关联AD值与压力传感器之间的分配关系，建立流量控制-AD值-压力控制之间的自校正数学模型，并内置于信号处理系统的控制电路中；

(2)流量实时监测：

a、选择所需气体类型；

b、调节压力控制装置及流量控制装置；

c、实时检测反馈流路压力；

d、通过流量控制-AD值-压力控制之间的自校正数学模型计算，获取所监测流路的数据信息；

e、实时显示输出：传输到气相色谱仪显示单元和工作站中。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。