一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置的制作方法

本实用新型涉及液体在线分析技术领域，具体是一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置。

背景技术：

随着自动化检测和自动化加注的需要，液体在线检测技术也得到大量应用。例如，在喷气燃料添加剂添加过程中，在线检测的作用是在添加剂加注过程中实时监测添加剂含量，将检测结果反馈给添加剂加注装置，控制添加剂加入量。如何取样并能保证样品的稳定性成为检测过程的重要步骤，这就要用到进样装置。

目前，液体在线检测分析主要取样方式是直接从主管路或从混合容器中直接取样，取样后直接进行检测，这样做的缺点是未经过整流、恒温等过程。但是，很多液体对待测样品的温度、杂质含量等有明确要求，直接取样的样品不一定能满足相应的待测样品规范。

技术实现要素：

为了达到在线检测的目的，又能提供合格的待测样品，克服现有的技术不足，本实用新型提供了一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置及方法，加以稳定取样，并对样品进行整流、恒温待处理，提高检测结果的准确性。

本实用新型按以下技术方案实现：

一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置，包括防爆计量泵、T型过滤器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、温度控制装置和嵌入式系统；所述嵌入式系统分别与防爆计量泵、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ相连，且防爆计量泵与电磁阀Ⅰ相连，用于确定进样流速和测量间隔，从而控制样品流入与排出；所述电磁阀Ⅰ又通过用于过滤样品中的杂质的T型过滤器与温度控制装置相连，所述温度控制装置又与电磁阀Ⅱ相连。

优选的是，所述温度控制装置包括壳体和位于壳体内的热交换器、半导体制冷元件、温度传感器和PID温度控制器；所述半导体制冷元件一侧利用热交换器与毛细管内样品进行热交换，加热或冷却样品；另一侧利用平面热管散热增加散热效果，或将壳体与散热片贴合，将整个壳体作为散热器；所述PID温度控制器通过连接温度传感器来获取温度控制装置内部待测样品温度；所述PID温度控制器与半导体制冷元件相连，控制半导体制冷元件驱动电路通断，从而进行制冷和加热操作，保证样品恒温。

优选的是，所述热交换器包括由底板和盖板组成，在底板上设有管线槽，所述管线槽内有不锈钢管线，并通过导热硅脂进行填充；在所述底板和盖板之间有流动比色皿及其配套光路的空间，将形成与热交换器温度一致的光路空间。

优选的是，所述管线槽为U型排布，采用U型布局好处是能够充分利用内部空间，增大热交换面积，提高交换效率。

优选的是，所述流动比色皿采用下入上出的石英流动比色皿，其光程为5mm，对样品进行整流，从而保证样品中添加剂与油品混合均匀。

优选的是，在所述热交换器两个端面连接处设有SMA905光纤接口，通过光纤接口引入光纤，进行进一步的光学分析；还包括一个针阀，该针阀的一端与电磁阀Ⅰ的输出端相连，另一端与电磁阀Ⅱ的输入端相连，当进入T型过滤器的样本流速过快时，打开针阀，起到保护T型过滤器的作用。

优选的是，所述嵌入式系统为单片机，其型号为C8051F410，该单片机具有至少两路RS232接口，能分别与PID温度控制器和上位机通讯，并能通过驱动电路控制电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和防爆计量泵工作。

一种采用微量采样与恒温装置的在线分析方法，该方包括以下步骤：

步骤一：嵌入式系统首先将电磁阀Ⅱ打开，通过防爆计量泵从管道中抽取一定量的待测样品，注入进样装置；

步骤二：样品经过电磁阀Ⅰ和T型过滤器，进入热交换器；

步骤三：嵌入式系统向PID温度控制器发送指令，PID温度控制器控制半导体制冷元件驱动电路升高或降低温度，待检测样品在10s内完成热交换，达到恒温状态，然后进入流动比色皿，采用下入上出的方式确保充满待测样品；

步骤四：嵌入式系统发布关闭电磁阀和防爆计量泵的指令，确保样品注满整个不锈钢管线，从而得到合格的待测样品；

步骤五：进样装置中的样品检测完毕后，由上位机向嵌入式系统发送命令，嵌入式系统依次打开电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、防爆计量泵，等待下次样品测量。

优选的是，所述步骤四中的关闭顺序为：先关闭电磁阀Ⅱ，然后再关闭电磁阀Ⅰ，最后关闭防爆计量泵。

优选的是，所述的嵌入式系统由单片机，该单片机具有至少两路RS232接口，能分别与PID温度控制器和上位机通讯，并能通过驱动电路控制电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和防爆计量泵工作；

在嵌入式系统中，已经预设了待测样品需要的温度，开机时能够自动向PID温度控制器发送指令，控制样品温度，使样品保持恒温；必要时，也能够在上位机上人工设定温度，修改嵌入式系统中保存的温度预设值；

温度控制分为两步：

1）由温度传感器测得样品温度，与预设温度比较，当与预设温度相差超过40%时，PID温度控制器控制半导体制冷元件驱动电路进行粗调温度；

2）当温度与预设温度相差在10%以内时，PID温度控制器控制半导体制冷元件驱动电路进行细调温度，直到温度达到预设值。

本实用新型有益效果：

本发明提供了一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置，能实现稳定取样，并对样品进行整流、恒温待处理，有利于消除样品温度波动等偶然因素的影响，得到预设检测条件所要求的样品，提高检测结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图；

图2是本实用新型的温度控制装置结构示意图；

101—管道，102—防爆计量泵，103—电磁阀Ⅰ，104—T型过滤器，105—针阀，106—温度控制装置，111—电磁阀Ⅱ，112—废液容器，113—嵌入式系统，201—热交换器，202—半导体制冷元件，203—温度传感器，204—PID温度控制器，205—壳体，206—散热片。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、图2所示，一种用于液体在线分析的微量采样与恒温装置，包括防爆计量泵102、T型过滤器104、电磁阀Ⅰ103、电磁阀Ⅱ111、温度控制装置106和嵌入式系统113；嵌入式系统113分别与防爆计量泵102、电磁阀Ⅰ103、电磁阀Ⅱ111相连，且防爆计量泵102的出液口与电磁阀Ⅰ103的进液口相连，用于确定进样流速和测量间隔，从而控制样品流入与排出；电磁阀Ⅰ103的出液口又通过用于过滤样品中的杂质的T型过滤器104与温度控制装置106相连，T型过滤器104用于过滤样品中的杂质，提高检测精度；温度控制装置106又与电磁阀Ⅱ111的入液口相连，电磁阀Ⅱ111的出液口又与废液容器112相连；还包括一个针阀105，该针阀105的入液口与电磁阀Ⅰ103的出液口相连，针阀105的出液口与电磁阀Ⅱ111的入液口相连。

温度控制装置106包括壳体205和位于壳体205内的热交换器201、半导体制冷元件202、温度传感器203和PID温度控制器204；半导体制冷元件202一侧利用热交换器201与毛细管内样品进行热交换，加热或冷却样品；另一侧利用平面热管散热增加散热效果，或将壳体205与散热片206贴合，将整个壳体205作为散热器；PID温度控制器204通过连接温度传感器203来获取温度控制装置106内部待测样品温度，与根据预设值比较，频率为30次/min；PID温度控制器204与半导体制冷元件202相连，控制半导体制冷元件202驱动电路通断，从而进行制冷和加热操作，保证样品恒温。

热交换器201包括由底板和盖板组成，在底板上设有管线槽，管线槽为U型排布，管线槽内有不锈钢管线，并通过导热硅脂进行填充，保证高导热性；在底板和盖板之间有流动比色皿及其配套光路的空间，将形成与热交换器201温度一致的光路空间，在热交换器201两个端面连接处设有SMA905光纤接口。热交换器材质为铝。流动比色皿采用下入上出的石英流动比色皿，其光程为5mm，对样品进行整流，从而保证样品中添加剂与油品混合均匀。

嵌入式系统113为单片机，该单片机具有至少两路RS232接口，能分别与PID温度控制器204和上位机通讯，并能通过驱动电路控制电磁阀Ⅰ103、电磁阀Ⅱ111和防爆计量泵102工作。

在嵌入式系统113中，已经预设了待测样品需要的温度，开机时可自动向PID温度控制器204发送指令，控制样品温度，使样品保持恒温。必要时，也可在上位机上人工设定温度，修改嵌入式系统113中保存的温度预设值。

实施例：

喷气燃料添加剂在线检测进样与恒温装置的工作时序是：嵌入式系统113首先将电磁阀Ⅱ111打开，通过防爆计量泵102从管道101中抽取一定量的待测样品，注入进样装置；样品经过电磁阀Ⅰ103和T型过滤器104，进入热交换器201；嵌入式系统113向PID温度控制器204发送指令，PID温度控制器204控制半导体制冷元件202驱动电路升高或降低温度，待检测样品在10s内完成热交换，达到恒温状态，然后进入流动比色皿，采用下入上出的方式确保充满待测样品；然后由嵌入式系统113发布关闭电磁阀和防爆计量泵102的指令，关闭顺序为先关闭电磁阀Ⅱ111，然后再关闭电磁阀Ⅰ103，最后关闭防爆计量泵102，确保样品注满整个不锈钢管线，从而得到合格的待测样品。

进样装置中的样品检测完毕后，由上位机向嵌入式系统113发送命令，嵌入式系统113依次打开电磁阀Ⅰ103、电磁阀Ⅱ111、防爆计量泵102，等待下次样品测量。

本实用新型在样品注入进样装置后，能在进样装置中进行整流和温度控制，达到样品检测所要求的状态，然后进行恒温保持，确保在整体在线检测过程中样品的恒温，能提高在线检测的准确度，提高检测效率。

以上所术仅是本实用新型的一种实施方式，应当说明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干修改和改进，这些修改和改进也应视为本实用新型的保护范围。