氧气检测仪的制作方法

本实用新型涉及一种气体分析装置，具体地，涉及一种氧气检测仪。

背景技术：

在事故应急处理以及从事密闭空间作业的情况下，需要对空气中氧气的含量进行检测。现有的氧气检测仪分为电化学传感器检测仪和气相色谱仪两种。

电化学传感器检测仪是通过传感器中的化学物质与氧气发生反应并产生与氧气浓度成正比的电信号的原理来工作的。但是电化学传感器检测仪测定氧气的结果误差较大，传感器使用寿命短，使得测定结果不精确；同时其只能直接读取数据，不能保留原始测定数据，使得原始测定数据容易丢失、无法溯源。

而气相色谱仪是基于气相色谱分离原理设计的检测仪器。现有的气相色谱仪如图1所示，其包括有进样模块20、分离模块30、检测模块40、数据处理模块50和显示模块60；其中，进样模块20包括有高压气体钢瓶，高压气体钢瓶用于向进样模块20中充入惰性气体；分离模块30包括有色谱柱31，用于将气体样品中的氧气分离出来；进样模块20用于将气体样品匀速而定量地加到色谱柱31上端；检测模块40用于将分离模块30分离出来的氧气转化成电信号；数据处理模块50用于对检测模块40输出的电信号进行数据分析处理得到气体样品的色谱图；显示模块60用于显示气相色谱仪的检测结果。

虽然气相色谱仪与不分光红外氧气测定仪相比，其对氧气的测定精度高，并且能够永久保留原始测定数据。但是现有的气相色谱仪的进样模块20配置的高压气体钢瓶用于容纳较多的惰性气体，以便能够长期使用，使得其体积较大无法携带，因此通常需要现场采集气体样品后带回实验室分析，导致其不适合做快速分析以及事故应急处理使用。

技术实现要素：

为了改善现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供了一种氧气检测仪，以解决现有技术中存在的电化学传感器检测仪的检测精度不高；气相色谱仪的体积较大无法携带，无法携带到事故应急处理现场检测氧气的问题。

在本实用新型的实施例中提供了一种氧气检测仪，氧气检测仪用于检测气体样品中氧气的含量，其包括进样模块、分离模块和检测模块，进样模块包括有惰性气体源，惰性气体源用以提供载气，载气用于以一定的流速载带待检测的气体样品输入到分离模块中，分离模块用于将气体样品中的氧气分离，检测模块用于检测分离出的氧气在气体样品中的含量，惰性气体源为一次性的。

优选地，惰性气体源的容积不超过0.5升。

优选地，分离模块包括色谱柱，色谱柱中填充有分子筛，色谱柱的长度不超过1.5米，色谱柱盘绕成环形的直径不超过50毫米。

优选地，氧气检测仪还包括有显示模块，显示模块用于显示氧气检测仪的检测结果。

优选地，检测模块包括热导检测器和色谱工作站，热导检测器用于将气体样品中分离出的氧气转换为电信号输入色谱工作站，色谱工作站用于对热导检测器输出的电信号进行数据分析处理得到气体样品的色谱图；色谱工作站通过USB接口与显示模块连接。

优选地，检测模块包括热导检测器和色谱工作站，热导检测器用于将气体样品中分离出的氧气转换为电信号输入色谱工作站，色谱工作站用于对热导检测器输出的电信号进行数据分析处理得到气体样品的色谱图；色谱工作站通过无线传输的方式与显示模块连接。

优选地，所述显示模块为便携显示器。

优选地，所述便携显示器为平板电脑。

优选地，进样模块还包括充气组件、第一调节组件、第二调节组件、流量调节组件和进样组件；充气组件包括充气接头和充气开关，充气组件与第一调节组件连接，充气组件用于向惰性气体源内充气；第一调节组件包括第一气体调节阀和第一压力表，第一调节组件的一端与惰性气体源连接，第一调节组件的另一端与充气组件连接，第一气体调节阀用于调节惰性气体源的压力，第一压力表用于显示惰性气体源的压力；第二调节组件包括第二气体调节阀和第二压力表，第二调节组件的一端与充气组件连接，第二调节组件的另一端与流量调节组件连接，第二气体调节阀用于稳定所述氧气检测仪的系统压力，第二压力表用于显示氧气检测仪的压力；流量调节组件包括转子流量计和流量调节阀，转子流量计用于测量气体样品进入氧气检测仪的速率，流量调节阀用于调节气体样品进入氧气检测仪的速率；进样组件包括进样六通阀和定量进样管，进样组件的一端与流量调节组件连接，进样组件的另一端与分离模块连接；气体样品通过进样六通阀充入氧气检测仪中，定量进样管用于确定气体样品的实际进样量。

优选地，氧气检测仪还包括温度控制模块，温度控制模块与检测模块连接，用于控制氧气检测仪的系统温度。

本实用新型提供的氧气检测仪，进样模块包括有惰性气体源，惰性气体源用以提供载气，载气用于以一定的流速载带待检测的气体样品输入到分离模块中，惰性气体源为一次性的。由于提供载气的惰性气体源为一次性使用的，容积较小，因此氧气检测仪的体积较小，使得其便于携带，能够随身携带到事故处理现场等地方进行现场检测。因此，氧气检测仪解决了现有的气相色谱仪的载气模块配置的高压气体钢瓶用于容纳较多的惰性气体，以便能够长期使用，导致其体积较大无法携带，无法携带到现场做快速分析以及事故应急处理使用的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的气相色谱仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的氧气检测仪的结构示意图；

图3为图2所示的氧气检测仪的第一种替代实施例的结构示意图；

图4为图2所示的氧气检测仪的进样模块的结构示意图；

图5为图2所示的氧气检测仪的第二种替代实施例的结构示意图。

其中，附图标记为：

20：进样模块；

30：分离模块；

40：检测模块；

50：数据处理模块；

60：显示模块；

21：惰性气体源；

22：充气组件；

220：充气接头；

221：充气开关；

23：第一调节组件；

230：第一气体调节阀；

231：第一压力表；

24：第二调节组件；

240：第二气体调节阀；

241：第二压力表；

25：转子流量计；

26：进样组件；

260：进样六通阀；

261：定量进样管；

31：色谱柱；

70：温度控制模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种氧气检测仪，并给出其实施方式。如图2所示，所述氧气检测仪用于检测气体样品中氧气的含量，其包括进样模块20、分离模块30和检测模块40，进样模块20包括有惰性气体源21，惰性气体源21用以提供载气，载气用于以一定的流速载带待检测的气体样品输入到分离模块30中，分离模块30用于将气体样品中的氧气分离，检测模块40用于检测分离出的氧气在气体样品中的含量，惰性气体源21为一次性的。载气的作用是以一定的流速载带气体样品一起进入分离模块30进行分离，再将被分离后的各组分载入检测模块40进行检测。由于提供载气的惰性气体源21为一次性使用的，容积较小，因此氧气检测仪的体积较小，使得其便于携带，能够随身携带到事故处理现场等地方进行现场检测。因此，氧气检测仪能够解决现有的气相色谱仪的载气模块配置的高压气体钢瓶用于容纳较多的惰性气体，以便能够长期使用，导致其体积较大无法携带，无法携带到现场做快速分析以及事故应急处理使用的问题。

具体地，惰性气体源21的容积不超过0.5升。当惰性气体源21的容积不超过0.5升时，此时的氧气检测仪至少可以对气体样品进行一次检测。现有的气相色谱仪的载气模块所配置的高压气体钢瓶的容积通常为40升，而氧气检测仪的惰性气体源21的容积与之相比要小得多，使得氧气检测仪更加便于随身携带。惰性气体源21可以为小型高压气体钢瓶，同时依据检测模块40工作原理的不同，惰性气体源21所提供的载气参与检测模块40将组分含量转换为电信号的作用程度也不同。因此，载气对于氧气检测仪的正常操作有极其重要的作用，惰性气体源21中的气体可以为氦气。

具体地，分离模块30包括色谱柱31，色谱柱31中填充有分子筛，色谱柱31的长度不超过1.5米，色谱柱31盘绕成环形的直径不超过50毫米。分离模块30的核心在于色谱柱31，色谱柱31的作用是将多组分的气体样品分离为单个组分输入检测模块40。在对气体样品进行分离时，待检测的气体样品在载气的作用下注入色谱柱31顶端，气体样品在色谱柱31中得以分离是基于热力学性质的差异。硅胶与气体样品中的各组分具有不同的亲合力，当载气带着气体样品连续地通过色谱柱31时，亲合力大的组分在色谱柱31中移动速度慢，因为亲合力大意味着硅胶拉住它的力量大；亲合力小的则移动快。例如，气体样品是由3个组分A、B、C组成的混合物。在载气刚将它们带入色谱柱31时，三者是完全混合的；经过一定时间，即载气带着它们在色谱柱31中走过一段距离后，三者开始分离；再继续前进，三者便分离开。硅胶对它们的亲合力是A>B>C，故移动速度是C>B>A。走在最前面的组分C首先进入紧接在色谱柱31后的检测模块40，而后B和A也依次进入检测器。

氧气检测仪选用的色谱柱31的直径范围为3-6毫米，将色谱柱31盘绕成环形的目的在于减小色谱柱31所占用的体积，同时也有利于载气在色谱柱31中流动。现有的气相色谱仪所选用的色谱柱31的长度通常在2米以上，色谱柱31盘绕成的环形的直径不小于150毫米，所占用的体积很大，而氧气检测仪的色谱柱31盘绕成的环形的直径不超过50毫米，这样很大程度上减小了氧气检测仪的体积，使得其更加便于携带。

具体地，如图3所示，氧气检测仪还包括有显示模块60，显示模块60用于显示氧气检测仪的检测结果。显示模块60与检测模块40相连，用于将检测模块40的检测结果在显示模块60显示出来，所述检测结果为所检测的气体样品的色谱图，使用者可以直接读取检测结果，而且能够保留原始的检测结果，使得原始的检测结果不容易丢失。

具体地，检测模块40包括热导检测器和色谱工作站，热导检测器用于将气体样品中分离出的氧气转换为电信号输入色谱工作站，色谱工作站用于对热导检测器输出的电信号进行数据分析处理得到气体样品的色谱图。热导检测器是基于不同气体具有不同的热导率的原理制作而成的，其包括有热导池和热丝，热导池可分为参比池和测量池。热导检测器的热丝具有电阻随温度变化的特性，当有一恒定直流电通过热导池时，热丝被加热。由于载气的热传导作用使热丝的一部分热量被载气带走，一部分传给池体。当热丝产生的热量与散失热量达到平衡时，热丝温度就稳定在一定数值。此时，热丝阻值也稳定在一定数值。由于参比池和测量池通入的都是纯载气，同一种载气有相同的热导率，因此两臂的电阻值相同，电桥平衡，无信号输出，热导检测器输出的是一条直线。当有气体样品进入检测器时，纯载气流经参比池，载气携带着气体样品的不同组分气流经测量池，由于载气和待检测的组分二元混合气体的热导率和纯载气的热导率不同，测量池中散热情况因而发生变化，使参比池和测量池孔中热丝电阻值之间产生了差异，电桥失去平衡，热导检测器有电压信号输出，色谱工作站画出相应组分的色谱峰。载气中待检测的组分的浓度越大，测量池中气体热导率改变就越显著，温度和电阻值改变也越显著，电压信号就越强。此时输出的电压信号与气体样品的浓度成正比，这正是热导检测器的定量基础。热导检测器对每个组分所给出的信号，在色谱工作站上表现为一个个的峰，称为色谱峰。色谱峰上的极大值是定性分析的依据，而色谱峰所包罗的面积则取决于检测组分的含量，故峰面积是定量分析的依据。因此，分析色谱图就可以得到气体样品的定性分析和定量分析结果。

色谱工作站通过USB接口与显示模块60连接。现有的气相色谱仪的色谱工作站需要通过两条较长的数据线通过串行口与显示模块60相连，接线比较繁琐，而氧气检测仪的色谱工作站通过USB接口与显示模块60连接，接线相对更加简单，而且所占的体积更小了，使得氧气检测仪更加便于携带。

可替代地，色谱工作站通过无线传输方式与显示模块60连接，这样的连接方式不需要携带接线，使得氧气检测仪更加便于携带。

具体地，显示模块60为便携显示器。现有的气相色谱仪的显示模块60为计算机，计算机所占的体积较大，使得现有的气相色谱仪无法随身携带，而氧气检测仪的显示模块60为便携显示器，大大减小了显示模块60所占的体积，使得氧气检测仪更加便于携带。便携显示器可以为平板电脑。

具体地，如图4所示，进样模块20还包括充气组件22、第一调节组件23、第二调节组件24、流量调节组件和进样组件26，进样模块20用于向氧气检测仪中充入气体样品。充气组件22包括充气接头220和充气开关221，充气组件22与第一调节组件23连接，充气组件22用于向惰性气体源21内充气，虽然惰性气体源21的容积较小，但是通过充气组件22可以给惰性气体源21充气，使得氧气检测仪可以反复利用，充气开关221是一个转换开关，充气时气路连向惰性气体源21，向惰性气体源21充气，充气结束后扭转充气开关221使得气路连向检测模块40；第一调节组件23包括第一气体调节阀230和第一压力表231，第一调节组件23的一端与惰性气体源21连接，第一调节组件23的另一端与充气组件22连接，第一气体调节阀230用于调节惰性气体源21的压力，第一压力表231用于显示惰性气体源21的压力；第二调节组件24包括第二气体调节阀240和第二压力表241，第二调节组件24的一端与充气组件22连接，第二调节组件24的另一端与流量调节组件连接，第二气体调节阀240是稳压阀，具有稳定氧气检测仪系统压力的功能，第二压力表241用于显示氧气检测仪的压力；流量调节组件包括转子流量计25和流量调节阀，转子流量计25用于测量气体样品进入氧气检测仪的速率，流量调节阀用于调节气体样品进入氧气检测仪的速率；进样组件26包括进样六通阀260和定量进样管261，进样组件26的一端与流量调节组件连接，进样组件26的另一端与分离模块30连接；气体样品通过进样六通阀260充入氧气检测仪中，定量进样管261用于确定气体样品的实际进样量。

具体地，如图5所示，氧气检测仪还包括温度控制模块70，温度控制模块70与检测模块40连接，用于控制氧气检测仪的系统温度。温度模块用于控制和测量氧气检测仪的温度，是氧气检测仪的重要组成部分，使整个检测过程处于一定的温度下。

可替代地，可以将氧气检测仪的各个模块设置于一个机箱内，使得其更加方便携带。

氧气检测仪的工作过程为：气体样品通过进样模块20进入氧气检测仪，在载气的作用下是以一定的流速载带气体样品一起进入分离模块30进行分离，当多组份的气体样品进入到分离模块30的色谱柱31时，由于气体样品的各组分与色谱柱31中的硅胶的亲和力不同，因此各组份在色谱柱31的运行速度也就不同，经过一定的柱长后，各组分顺序离开色谱柱31进入检测模块40，经检测模块40中的热导检测将气体样品中分离出的各组分转换为电信号输入色谱工作站，从而完成了对气体样品的定性定量分析。

综上所述，本实用新型提供的氧气检测仪，用于检测气体样品中氧气的含量，其包括进样模块20、分离模块30和检测模块40，进样模块20用于将待检测的气体样品输入到分离模块30中，分离模块30用于将气体样品中的氧气分离，检测模块40用于检测分离出的氧气在气体样品中的含量，进样模块20包括有惰性气体源21，惰性气体源21为一次性的，用于提供载气。由于提供载气的惰性气体源21为一次性使用的，容积较小，因此氧气检测仪的体积较小，使得其便于携带，能够随身携带到事故处理现场等地方进行现场检测。因此，氧气检测仪能够解决现有的气相色谱仪的载气模块配置有高压气体钢瓶，导致其体积较大无法携带，无法携带到现场做快速分析以及事故应急处理使用的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。