具有过流过热保护功能的大气采样设备的制作方法

本发明涉及一种大气采样装置领域，尤其涉及一种安全的、防止自燃的具有过流过热保护功能的大气采样设备。

背景技术：

大气采样是采集大气中污染物样品或受污染空气样品的过程。现场采样方法有两类：一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂，将大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋等)采集含有污染物的空气。前者测得的是采样时间内大气中污染物的平均浓度；后者测得的是瞬时浓度或短时间内的平均浓度。采样的方式应根据采样的目的和现场情况而定。所采样品应有代表性。采样效率要高，操作务求简便，并便于进行随后的分析测定，以获得可靠的大气污染的基本数据。采集大气中污染物的样品或受污染空气的样品，以期获得大气污染的基本数据。

大气采样是大气环境监测的重要步骤，对于监测数据的可靠性关系极大。采集大气样品的方法，主要有两类:一类是使大量空气通过液体吸收剂或固体吸附剂,以吸收或阻留污染物，把原来大气中浓度较低的污染物富集起来，如抽气法、滤膜法。用这类方法测得的结果是采样时间内大气中污染物的平均浓度。另一类是用容器(玻璃瓶、塑料袋、橡皮球胆、注射器等)采集含有污染物的空气。这类方法适用于下述情况：大气中污染物的浓度较高；或测定方法的灵敏度较高；不易被液体吸收剂吸收或固体吸附剂吸附的污染气体和蒸汽。用此法测得的结果为大气中污染物的瞬时浓度或短时间内的平均浓度。此外，还有低温冷冻法，可用于采集挥发性气体和蒸汽，如烷基铅。采样器中的液体吸收剂主要用于吸收气态和蒸汽态物质。常用的吸收剂有：水、化合物水溶液、有机溶剂等。吸收剂必须能与污染物发生快速的化学反应或能把污染物迅速地溶解，并便于进行分析操作。例如空气中的氟化氢、氯化氢可用水作为吸收剂；二氧化硫可用四氯汞钠作为吸收剂；甲拌磷(3911)、内吸磷(1059)等有机磷农药可用5％甲醇作为吸收剂等。固体吸附剂有颗粒状吸附剂和纤维状吸附剂两种。常用的颗粒状吸附剂有硅胶、素陶瓷等，用于气态、蒸汽态和颗粒物的采样。纤维状吸附剂有滤纸、滤膜、脱脂棉、玻璃棉等，吸附作用主要是物理性的阻留，用于采集颗粒物。有时吸附剂先用某种化学试剂浸渍处理，使污染物同它发生化学作用而被吸附，主要用于采集气态或蒸汽态污染物。

大气采样要根据采样的目的和现场情况，选择合适的采样方式。如连续或瞬时采样，在地面定点采样或流动采样,用气球、飞机进行空中采样,以及环境采样、室内采样和污染源采样等。采样目的和采样方式不同，所用的采样方法和采样器也有所不同。如烟囱内颗粒物采样，可根据烟囱形状、高度，选定适当位置打孔，把采样器的收集器伸入孔内，用等动力速度抽气采集。这种方法称为等动力采样法。

大气采样所采集的样品应具有代表性。采样的效率要高，操作务求简便，并便于进行随后的化学分析测定。影响样品的代表性的因素有采样器和吸收剂的效率，采样点的位置和采样器对气流的干扰等。

近年来，大气采样技术正逐渐与分析测试技术结合起来，构成一种能够连续自动地进行采样、分析测定、记录所测结果的装置。这种装置可直接进行现场监测，称为监测分析仪。

大气采样器对于空气以及环境中有害气体的检测起到了很好的作用。随着科学技术的不断进步，大气采样器也是不断推出新品，如：智能型大气采样器、防爆大气采样器、双气路大气采样器等等产品，大大丰富了大气采样器的分类。

然而，大气采样器在采样过程中，设备发生自自燃现象的情况不在少数，如果设备发生自燃现象，则不单造成采样失败，还给设备本身带来毁灭性的损坏，更有甚者还造成更大的火灾事故，后果不堪设想。采样设备发生自燃现象很多由于加热装置温度过高造成的，因此有必要为防止加热装置温度过高而引起自燃，设计一种具有过流过热保护功能的大气采样设备。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种安全的、防止自燃的具有过流过热保护功能的大气采样设备。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种具有过流过热保护功能的大气采样设备，包括：

用于存储吸收瓶的可密封的存储舱，所述存储舱内部设置有若干用于放置吸收瓶的圆筒，还设有用于连接外界气源与所述吸收瓶的气嘴；

对所述吸收瓶进行加热的加热装置，所述加热装置设置在所述圆筒内部；

还包括保护装置，所述保护装置包括：双金属片、推杆、推杆支架、弹片、动触点及定触点，所述推杆限制在所述推杆支架内的导向孔内上下运动，所述弹片的固定端被固定而自由端与所述动触点连接，所述动触点与所述定触点在常态下是由于所述弹片的弹力而相连接的，而所述加热装置的加热电路回路经过所述双金属片、动触点和定触点，当经过所述双金属片的电流超过设定值时，由于所述双金属片各组元层的热膨胀系数不同而发生形变，所述双金属片发生形变而推动所述推杆向下运动并顶到所述弹片的自由端，并将所述动触点与所述定触点分离，而使所述加热装置的加热电路回路断路；

还包括控制系统，所述控制系统与所述加热装置连接，并用于控制所述加热装置的加热功率，此外所述控制系统还用于判断在设定的时间T的范围内若所述加热电路回路断路的次数达到设定的次数N，则所述控制系统降低所述加热装置的加热功率。

还包括脉冲调制单元及功率单元，所述控制系统内置有PID调节单元，所述控制系统通过所述PID调节单元、脉冲调制单元及功率单元与所述加热装置连接。

还包括温度传感单元、阻尼抗扰单元，所述控制系统内还设有数字滤波单元，所述温度传感单元设于所述圆筒内，并通过所述阻尼抗扰单元及所述数字滤波单元与所述控制系统连接。

所述控制系统还用于对所述加热电路回路断路的次数进行统计，所述控制系统还连接有远程通信模块，所述控制系统将所述加热电路回路断路的次数、所述加热装置的加热功率、所述温度传感单元所检测到的温度信息通过所述远程通信模块发送给远程终端。

还包括制冷装置，所述制冷装置包括用铜管连通的压缩机、冷凝器及蒸发器，所述蒸发器设置在所述存储舱内部对所述存储舱进行制冷。

所述蒸发器为柔性铜管，且缠绕圆筒的内壁设置在所述圆筒内部。

所述保护装置还包括金属壳体，所述金属壳体包括金属上壳体和金属下壳体，所述推杆支架固定在所述金属上壳体内，且所述金属上壳体的上表面贴紧所述圆筒的下表面，所述双金属片设于所述金属上壳体的下表面与所述推杆上端之间，所述弹片的固定端固定在所述金属下壳体的底部，所述定触点固定在所述推杆支架上。

所述圆筒的下表面设有一底座，所述金属上壳体的上表面贴紧所述底座的下表面。

所述底座为矩形状，且所述底座及所述金属上壳体均设有螺纹孔，通过螺栓与所述螺纹孔配合，将所述金属上壳体紧密地贴紧所述底座。

与现有技术相比，由于在本发明具有过流过热保护功能的大气采样设备中，由于具有所述保护装置，因此如果是电压、电流等因素造成所述圆筒的瞬间温度高于设定值时，所述双金属片由于其特有的物理性能而立即发生形变而推动所述推杆向下运动并顶到所述弹片的自由端，并将所述动触点与所述定触点分离，而使所述加热装置的加热电路回路断路。本发明的巧妙之处是灵活地运用了所述双金属片的受热变形的特点，使得所述加热装置的加热电路回路断路，而当所述双金属片的温度降低之后，其弹性形变变小，且由于所述弹片的弹力，使得所述动触点与所述定触点重新连接在一起，使得所述加热装置继续工作，而由于所述加热装置经历短暂的断路之后重新恢复工作，不会对所述圆筒内的温度造成很大的波动，而如果所述保护装置如果频繁地启动保护工作，所述控制系统则重新设定所述加热装置的加热功率，使其在安全的温度范围内工作，且所述控制系统还连接远程通信模块，可将所述加热电路回路断路的次数、所述加热装置的加热功率、所述温度传感单元所检测到的温度信息通过所述远程通信模块发送给远程终端，持有远程终端的工作人员则可以随时掌握设备的工作情况。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明具有过流过热保护功能的大气采样设备的一个实施例的立体结构示意图。

图2为如图1所示的具有过流过热保护功能的大气采样设备的爆炸图。

图3为如图1所示的具有过流过热保护功能的大气采样设备的模块示意图。

图4为如图1所示的具有过流过热保护功能的大气采样设备的圆筒的结构视图。

图5为如图1所示的具有过流过热保护功能的大气采样设备的电路原理模块图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1-5所示，本发明实施例提供的具有过流过热保护功能的大气采样设备100，包括：

用于存储吸收瓶2的可密封的存储舱1，所述存储舱1内部设置有十个用于放置吸收瓶2的圆筒3，还设有用于连接外界气源与所述吸收瓶2的气嘴4；

对所述吸收瓶2进行加热的加热装置5，所述加热装置5设置在所述圆筒3内部；

此外，还包括保护装置6，所述保护装置6包括：双金属片7、推杆8、推杆支架9、弹片10、动触点11及定触点12，所述推杆8限制在所述推杆支架9内的导向孔内上下运动，所述弹片10的固定端被固定而自由端与所述动触点11连接，所述动触点11与所述定触点12在常态下是由于所述弹片10的弹力而相连接的，而所述加热装置5的加热电路回路经过所述双金属片7、动触点11和定触点12，当经过所述双金属片7的电流超过设定值时，由于所述双金属片7的特有的物理性质即是所述双金属片各组元层的热膨胀系数不同而发生形变，，所述双金属片7发生形变而推动所述推杆8向下运动并顶到所述弹片10的自由端，并将所述动触点11与所述定触点12分离，而使所述加热装置5的加热电路回路断路，而当所述加热装置5的加热电路回路一旦发生断路，所述双金属片7的温度回落而由于所述弹片10具有弹性的缘故，所述动触点11与所述定触点12重新连接，而所述加热装置5的加热电路回路重新通路，设备会在极短的时间内恢复工作，而所述圆筒3内的温度也不会有很大的波动；

需要说明的是，所述双金属片7发生形变的温度是可以通过对所述双金属片7的材料的成份进行试验和选择得到的。

还包括控制系统40，所述控制系统40与所述加热装置5连接，并用于控制所述加热装置5的加热功率，此外所述控制系统40还用于判断在设定的时间T的范围内若所述加热电路回路断路的次数达到设定的次数N，则所述控制系统40降低所述加热装置5的加热功率。示例性地，在设定的时间60秒中内，若所述加热回路断路的次数达到3次，则所述控制系统40降低所述加热装置的加热功率0.5-5瓦。

如图5所示，还包括脉冲调制单元41及功率单元44，所述控制系统40内置有PID调节单元42，所述控制系统40通过所述PID调节单元42、脉冲调制单元41及功率单元44与所述加热装置5连接。具体地，所述脉冲调制单元41还包括脉冲宽度调制单元410和脉冲频率调制单元411，所述PID调节单元42通过所述脉冲宽度调制单元410和脉冲频率调制单元411与所述功率单元44连接。

如图5所示，还包括温度传感单元461、阻尼抗扰单元462，所述控制系统40内还设有数字滤波单元463，所述温度传感单元461设于所述圆筒3内，并通过所述阻尼抗扰单元462及所述数字滤波单元463与所述控制系统40连接。具体地，所述阻尼抗扰单元462内包括有阻抗匹配单元4621和差分抗扰传输单元4622。通过所述阻抗匹配单元462能够使所述温度传感单元461所检测到的温度信息进行阻抗匹配，而所述差分抗扰传输单元4622能够增强在传输过程中的抗干扰能力。

一个实施例中，所述控制系统40还用于对所述加热电路回路断路的次数进行统计，所述控制系统40还连接有远程通信模块50，所述控制系统40将所述加热电路回路断路的次数、所述加热装置5的加热功率、所述温度传感单元461所检测到的温度信息通过所述远程通信模块50发送给远程终端，持有远程终端的工作人员则可以随时掌握设备的工作情况。

一个实施例中，如图3所示，还包括制冷装置，所述制冷装置包括用铜管连通的压缩机13、冷凝器14及蒸发器15，所述蒸发器15设置在所述存储舱1内部对所述存储舱1进行制冷。

具体地，如上述实施例中，所述蒸发器15为柔性铜管，且缠绕圆筒3的内壁设置在所述圆筒3内部。

一个实施例中，如图3所示，所述保护装置6还包括金属壳体，所述金属壳体包括金属上壳体16和金属下壳体17，所述推杆支架9固定在所述金属上壳体16内，且所述金属上壳体16的上表面贴紧所述圆筒3的下表面，所述双金属片7设于所述金属上壳体16的下表面与所述推杆8上端之间，所述弹片10的固定端固定在所述金属下壳体17的底部，所述定触点12固定在所述推杆支架9上。

一个实施例中，如图3、4所示，所述圆筒3的下表面设有一底座31，所述金属上壳体16的上表面贴紧所述底座31的下表面。所述底座31与所述圆筒3为可拆卸连接结构，且所述底座31为导热性能良好的金属制成。

如上述实施例中，所述底座31为矩形状，且所述底座31及所述金属上壳体16均设有螺纹孔，通过螺栓与所述螺纹孔配合，将所述金属上壳体16紧密地贴紧所述底座。

与现有技术相比，结合图1-4，由于在本发明具有过流过热保护功能的大气采样设备100中，由于具有所述保护装置6，因此如果是电压、电流等因素造成所述圆筒3的瞬间温度高于设定值时，所述双金属片7由于其特有的物理性能而立即发生形变而推动所述推杆8向下运动并顶到所述弹片10的自由端，并将所述动触点11与所述定触点12分离，而使所述加热装置5的加热电路回路断路。本发明的巧妙之处是灵活地运用了所述双金属片7的受热变形的特点，使得所述加热装置5的加热电路回路断路，而当所述双金属片7的温度降低之后，其弹性形变变小，且由于所述弹片10的弹力，使得所述动触点11与所述定触点12重新连接在一起，使得所述加热装置5继续工作，而由于所述加热装置5经历短暂的断路之后重新恢复工作，不会对所述圆筒3内的温度造成很大的波动，而如果所述保护装置6如果频繁地启动保护工作，所述控制系统40则重新设定所述加热装置5的加热功率，使其在安全的温度范围内工作，且所述控制系统40还连接远程通信模块50，可将所述加热电路回路断路的次数、所述加热装置5的加热功率、所述温度传感单元461所检测到的温度信息通过所述远程通信模块50发送给远程终端，持有远程终端的工作人员则可以随时掌握设备的工作情况。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。