专利名称：用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置的制作方法
技术领域：
本发明属于化学分析的微波制样领域，尤其是涉及一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置。
背景技术：
在分析化学实验室的仪器装备中，由于微波样品制备系统已经成为与原子吸收、气/液相色谱等一起的辅助设备，目前，微波制样系统中常用的有微波消解、微波萃取、微波灰化和微波水解等类型，然而现有的微波制样系统一般无有效地监测制备过程中排出的有机可燃气体(如丙酮、石油醚、己烷等)或有害气体(如酸、碱等)的装置，从而不能达到安全制备和保护环境的目的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其具有有效的高度灵敏性和快速的响应性，能够对微波制样过程中的有机和有害气体达到有效地检测和报警的目的。
本发明的用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置包括以下各部分输入稳压单元、传感检测单元、电压比较单元、控制单元和报警单元。输入稳压单元连接传感检测单元，传感检测单元连接电压比较单元，电压比较单元连接控制单元，控制单元再连接报警单元。
其中，所述的输入稳压单元用于将微波制样输入的交流电压整流为直流电压；所述的传感检测单元用于检测微波制样过程中产生的有机和有害气体的浓度变化并将其转化为电压信号传送给电压比较单元；所述的电压比较单元用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值进行比较，并将比较结果传送给控制单元；所述的控制单元根据比较结果判断微波制样过程中有机或有害气体的浓度变化的状态，并且根据不同的状态将对应的控制信息传送至报警单元；所述的报警单元根据微波制样过程中产生的有机或有害气体的状态进行报警、以及停止微波制样操作。
本发明相对于现有技术具有以下优点1.有效的高度灵敏性，可对需要的不同浓度范围的有机或有害气体进行准确检测。2.快速响应性，如果有机或有害气体的浓度超过设定的限制值时，及时发出报警信号，如果有机或有害气体的浓度超过设定安全值时，能够及时停止微波制样，以防止污染环境和引发危险事故。3.成本低廉，本发明实现的电路结构简单，从而便于大范围地推广应用。
下面参照附图和具体实施方式
对本发明的用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置作进一步详细地说明。
图1是本发明的第一实施例的电路原理图；图2是本发明的第二实施例的电路原理图。
具体实施例方式
图1所示的是本发明的第一实施例的电路原理图，如图所示，输入稳压单元主要包括整流桥B1，稳压源V1，电容C1、C2，电解电容E2、E3，其中，整流桥B1由四个二极管构成全桥整流电路，其接于电路的输入端，电解电容E3和电容C1并联之后连接于稳压源V1的输入极，电解电容E2和电容C2并联之后连接于稳压源V1的输出极，该输入稳压单元用于将微波制样输入的交流电压整流为直流电压。
传感检测单元包括气体传感器M1，检测电阻R5、R6和R7，所述的电阻R5、R6和R7连接于气体传感器M1的检测极，所述的气体传感器M1可采用MQ306A型号的二氧化锡气敏元件，当有机和有害气体的浓度变化时，检测电阻R5、R6和R7的阻值将随之变化，从而导致检测电阻上的电压降变化，因此，传感检测单元可检测微波制样过程中产生的有机和有害气体的浓度变化并将其转化为电压信号。
电压比较单元包括运算放大器U1、U2、U3、U4和负载电阻R1、R2、R3、R4、R8、R9、R14和电解电容E1，其中，运放U1的负极输入端连接电阻R1、R2，运放U2的负极输入端连接电阻R2、R3，运放U3的负极输入端连接电阻R3、R4，运放U4的负极输入端连接电阻R9、R14，运放U1、U2、U3的正极输入端相互连接于电容C3和传感检测单元的检测电阻R5，运放U4的正极输入端连接电阻R8和电解电容E1。这里，运放U1用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x1进行比较，如果超过设定的安全电压值x1，则说明有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限；运放U2用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x2进行比较，如果超过设定的安全电压值x2，则说明有机或有害气体的浓度超过安全上限；运放U3的作用是在比较对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值后，如果无有机和有害气体产生或产生的有机和有害气体浓度低于安全下限，则将比较结果传送给后面的控制单元；运放U4的作用是工作在预热状态。
控制单元包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，电阻R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R18，发光二极管D1、D2、D3、D4和内值程序的单片机IC1，其中，电阻R10的一端连接于运放U1的输出端，另一端连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接单片机IC1和发光二极管D2的负极，发光二极管D2的正极连接电阻R15；电阻R11的一端连接于运放U2的输出端，另一端连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接单片机IC1和发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极连接电阻R16；电阻R12的一端连接于运放U3的输出端，另一端连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接发光二极管D3的负极，二极管D3的正极连接电阻R17；电阻R13的一端连接于运放U4的输出端，另一端连接于三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极连接发光二极管D4的负极，二极管D4的正极连接电阻R18。该控制单元在工作时，运放U1将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x1进行比较之后，如果超过设定的安全电压值x1，则三极管Q1导通，发光二极管D2点亮，此时说明有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限，并将信息传送至单片机IC1；运放U2将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x2进行比较之后，如果超过设定的安全电压值x2，则三极管Q2导通，发光二极管D1点亮，此时说明有机或有害气体的浓度超过安全上限，并将信息传送至单片机IC1；运放U3在比较对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值后，如果无有机和有害气体产生，则三极管Q3导通，发光二极管D3点亮；如果本发明工作在预热状态时，则三极管Q4导通，发光二极管D4点亮。
报警单元可采用蜂鸣器B1或语音芯片，如果在微波制样过程中，有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限时，单片机IC1控制报警单元发出声音讯息voice1，如果在微波制样过程中，有机或有害气体浓度超过设定的安全上限时，单片机IC1控制报警单元发出声音讯息voice2，并停止微波制样程序。
图2所示的是本发明的第二实施例的电路原理图，如图所示，输入稳压单元主要包括整流桥B2，稳压源V2，电容C11、C12，电解电容E11、E12，其中，整流桥B2由四个二极管构成全桥整流电路，其接于电路的输入端，电解电容E11和电容C11并联之后连接于稳压源V2的输入极，电解电容E12和电容C12并联之后连接于稳压源V2的输出极，该输入稳压单元用于将微波制样输入的交流电压整流为直流电压。
传感检测单元包括气体传感器M2，检测电阻R31、R32和R33，所述的电阻R31、R32和R33连接于气体传感器M2的检测极，所述的气体传感器M2可采用MQ306A型号的二氧化锡气敏元件，当有机和有害气体的浓度变化时，检测电阻R31、R32和R33的阻值将随之变化，从而导致检测电阻上的电压降变化，因此，传感检测单元可检测微波制样过程中产生的有机和有害气体的浓度变化并将其转化为电压信号。
电压比较单元包括运算放大器U11、U12、U13、U14和负载电阻R34、R35、R36、R37、R38、R42、R43和电解电容E13，其中，运放U11的负极输入端连接电阻R34、R35，运放U12的负极输入端连接电阻R35、R36，运放U13的输入端与运放U14的输入端连接，运放U11、U12的正极输入端相互连接于传感检测单元的检测电阻R33。这里，运放U11用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x1进行比较，如果超过设定的安全电压值x1，则说明有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限；运放U12用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x2进行比较，如果超过设定的安全电压值x2，则说明有机或有害气体的浓度超过安全上限；运放U13的作用是在比较对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值后，如果无有机和有害气体产生或产生的有机和有害气体浓度低于安全下限，则将比较结果传送给后面的控制单元；运放U14的作用是工作在预热状态。
控制单元包括三极管Q11、Q12，电阻R39、R40、R41，发光二极管D13、D14和内植程序的单片机IC2，其中，电阻R40的一端连接于运放U11的输出端，另一端连接于三极管Q11的基极，三极管Q11的集电极连接单片机IC2；电阻R41的一端连接于运放U12的输出端，另一端连接于三极管Q12的基极，三极管Q12的集电极连接单片机IC2；运放U13的输出端连接发光二极管D13；运放U14的输出端连接发光二极管D14。该控制单元在工作时，运放U11将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x1进行比较之后，如果超过设定的安全电压值x1，则三极管Q11导通，此时说明有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限，并将信息传送至单片机IC2；运放U12将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值x2进行比较之后，如果超过设定的安全电压值x2，则三极管Q12导通，此时说明有机或有害气体的浓度超过安全上限，并将信息传送至单片机IC2；运放U13在比较对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值后，如果无有机和有害气体产生，则发光二极管D13点亮；如果本发明工作在预热状态时，则发光二极管D14点亮。
报警单元可采用蜂鸣器B2或语音芯片，如果在微波制样过程中，有机或有害气体开始泄漏并且其浓度超过安全下限时，单片机IC2控制报警单元发出声音讯息voice1，如果在微波制样过程中，有机或有害气体浓度超过设定的安全上限时，单片机IC2控制报警单元发出声音讯息voice2，并停止微波制样程序。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些变化也应视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于包括输入稳压单元、传感检测单元、电压比较单元、控制单元和报警单元。输入稳压单元连接传感检测单元，传感检测单元连接电压比较单元，电压比较单元连接控制单元，控制单元再连接报警单元；其中，所述的输入稳压单元用于将微波制样输入的交流电压整流为直流电压；所述的传感检测单元用于检测微波制样过程中产生的有机和有害气体的浓度变化并将其转化为电压信号传送给电压比较单元；所述的电压比较单元用于将对应有机和有害气体浓度的电压值与微波制样设定的安全电压值进行比较，并将比较结果传送给控制单元；所述的控制单元根据比较结果判断微波制样过程中有机或有害气体的浓度变化的状态，并且根据不同的状态将对应的控制信息传送至报警单元；所述的报警单元根据微波制样过程中产生的有机或有害气体的状态进行报警、以及停止微波制样操作。
2.如权利要求1所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的输入稳压单元主要包括整流桥B1，稳压源V1，电容C1、C2，电解电容E2、E3，其中，整流桥B1由四个二极管构成全桥整流电路，其接于电路的输入端，电解电容E3和电容C1并联之后连接于稳压源V1的输入极，电解电容E2和电容C2并联之后连接于稳压源V1的输出极。
3.如权利要求2所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的传感检测单元包括气体传感器M1，检测电阻R5、R6和R7，所述的电阻R5、R6和R7连接于气体传感器M1的检测极。
4.如权利要求3所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的电压比较单元包括运算放大器U1、U2、U3、U4和负载电阻R1、R2、R3、R4、R8、R9、R14和电解电容E1，其中，运放U1的负极输入端连接电阻R1、R2，运放U2的负极输入端连接电阻R2、R3，运放U3的负极输入端连接电阻R3、R4，运放U4的负极输入端连接电阻R9、R14，运放U1、U2、U3的正极输入端相互连接于电容C3，运放U4的正极输入端连接电阻R8和电解电容E1。
5.如权利要求3所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的电压比较单元包括运算放大器U11、U12、U13、U14和负载电阻R34、R35、R36、R37、R38、R42、R43和电解电容E13，其中，运放U11的负极输入端连接电阻R34、R35，运放U12的负极输入端连接电阻R35、R36，运放U13的输入端与运放U14的输入端连接，运放U11、U12的正极输入端相互连接。
6.如权利要求4所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的控制单元包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，电阻R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R18，发光二极管D1、D2、D3、D4和内植程序的单片机IC1，其中，电阻R10的一端连接于运放U1的输出端，另一端连接于三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极连接单片机IC1和发光二极管D2的负极，发光二极管D2的正极连接电阻R15；电阻R11的一端连接于运放U2的输出端，另一端连接于三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接单片机IC1和发光二极管D1的负极，发光二极管D1的正极连接电阻R16；电阻R12的一端连接于运放U3的输出端，另一端连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接发光二极管D3的负极，二极管D3的正极连接电阻R17；电阻R13的一端连接于运放U4的输出端，另一端连接于三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极连接发光二极管D4的负极，二极管D4的正极连接电阻R18。
7.如权利要求5所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的控制单元包括三极管Q11、Q12，电阻R39、R40、R41，发光二极管D13、D14和内植程序的单片机IC2，其中，电阻R40的一端连接于运放U11的输出端，另一端连接于三极管Q11的基极，三极管Q11的集电极连接单片机IC2；电阻R41的一端连接于运放U12的输出端，另一端连接于三极管Q12的基极，三极管Q12的集电极连接单片机IC2；运放U13的输出端连接发光二极管D13；运放U14的输出端连接发光二极管D14。
8.如权利要求1所述的一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，其特征在于所述的报警单元可采用蜂鸣器B1或语音芯片。
全文摘要
一种用于微波制样的有机和有害气体检测的报警装置，包括输入稳压单元、传感检测单元、电压比较单元、控制单元和报警单元。输入稳压单元连接传感检测单元，传感检测单元连接电压比较单元，电压比较单元连接控制单元，控制单元再连接报警单元，本发明具有以下优点1.有效的高度灵敏性，可对需要的不同浓度范围的有机或有害气体进行准确检测。2.快速响应性，如果有机或有害气体的浓度超过设定的限制值时，及时发出报警信号，如果有机或有害气体的浓度超过设定安全值时，能够及时停止微波制样，以防止污染环境和引发危险事故。3.成本低廉，本发明实现的电路结构简单，从而便于大范围地推广应用。
文档编号G08B21/12GK1869635SQ200610089599
公开日2006年11月29日 申请日期2006年7月5日 优先权日2006年7月5日
发明者卜玉兰, 郭振库, 姚家彪, 任新宇, 郭奥青 申请人:北京瑞利分析仪器公司