一种快速取样分析系统及取样分析方法与流程

本发明涉及金属材料分析技术领域，尤其涉及一种快速取样分析系统及取样分析方法。

背景技术：

随着工业化进程的加剧，原料入库检测、产品出厂检测、废旧金属回收等很多领域要求分析系统能够快速准确的对检测材料进行分析和鉴定。

现有的快速分析系统里有一部份采用台式设计，可以实现对样品的快速分析，但是样品的制备和送样过程均需要人工完成。由于分析仪器对样品的制备和摆放有一定的要求，所以制样和送样过程成为影响整个分析时间的主要因素，这样的结果造成分析环节本身的时间很短，但是制样送样的辅助时间很长，严重影响了快速分析系统的效率。

快速分析系统里还有一类是手持快速分析设备，检测元件集成在手持设备上。这样设计的优点在于无须提前取样制样，利用手持快速分析仪器可以直接对样品进行检测。这类快速分析系统的缺点在于检测设备由于体积的限制无法采用大功率的检测元件，检测的能力和精度均收到限制；对于表面有涂镀层的样品需要对其表面进行处理；由于手持设备稳定性较差，对检测的准确性造成一定的影响。

技术实现要素：

鉴于以上的分析，为了解决上述快速分析系统存在的问题，本发明旨在提供一种快速取样分析系统，解决人工取样制样周期长速度慢的和手持设备功率小精度差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种快速取样分析系统，所述系统包括取样器、负压装置、输送管道、分离器、送样装置和检测装置，其中：所述取样器、输送管道、分离器和负压装置顺序连接，所述送样装置位于分离器和检测装置的下方。

进一步地，所述送样装置包括溜管、样品仓和连接管道，所述溜管分别与分离器和连接管道连接，所述样品仓可在连接管道内移动。

送样装置完全采用自动设计，无须人工干预，具有自动化程度高的优点。

进一步地，所述系统设有废屑收集装置，所述废屑收集装置位于连接管道尾端的下方。

系统尾端的废屑收集装置能够对完成检测后排放的样品进行收集，进而对样品进行统一的回收处理，防止对周边环境造成污染。

进一步地，所述系统还包括放散装置，所述放散装置与负压装置连接；所述放散装置内设有切屑收集器。

分离器中分离出的气体经过负压装置进入放散装置进行过滤净化，放散装置内有过滤装置，可以将气体中含有的微小颗粒进行过滤，放散装置内的切屑收集器能够将过滤剩下的微小颗粒进行统一回收，防止对周边环境造成污染。

进一步地，所述送样装置的尾端和放散装置内设有吹扫喷嘴；所述分离器底部设有反吹装置。

送样装置的尾端的吹扫喷嘴可以自动对样品仓进行清洁处理，避免残留碎屑或手动清扫对下一样品造成污染。放散装置内的喷嘴能够将残留碎屑吹至切屑收集器内，便于后续统一处理。

分离器底部的反吹装置，用来对分离器进行吹扫，确保残留的样品碎屑能够清理干净，避免对下一次检测造成干扰。对于表面有镀层或涂层的样品而言，当不需对表面层进行检测时，可以在分离器中将表面层的无效样品碎屑进行直接清除即可，而不需要进行表面层的去除处理。

进一步地，所述取样器为可移动取样器；取样器的端部设有切割刃。

系统中的取样器采用非固定的可移动设计，手持或机械臂夹持取样器进行取样，便于运动和各方向样品采集。设有切割刃的取样器只需要对样品局部进行微量的切割就能够对样品进行分析，可以无视样品本身的形貌特征，也可以无需对待测样品进行任何预处理。

进一步地，所述取样器为中空结构；

或所述切割刃周围设有捕集罩，所述捕集罩的材质为柔性材料。

中空结构的取样器能够配合负压作用将采集后的样品吸入输送管道，并通过输送管道到达分离器中。除了采用中空结构外，也可以在切割刃周围设置捕集罩对切割后的样品进行收集，捕集罩的材质为柔性材料，能够配合待采集样品的形状，与样品表面由一定的贴合度，同时捕集罩与样品表面保持一定空隙，这样的设计能够避免空抽，提高样品的捕集效率。

进一步地，所述输送管道为柔性管道。

输送管道为柔性管道，柔性管道的设计能够配合可移动的取样器，便于取样器的移动和采集工作，二者配合可以对复杂样品进行取样，也可以对样品特定区域进行单次或多次取样操作，根据样品情况实现单次单点、单次多点或多次多点取样，取样点可以预先设置也可以通过根据样品情况进行现场规划，对样品的形貌特征没有特殊要求，对于表面经过处理的材料也能进行快速准确的分析。

本发明还提供一种利用所述系统的取样分析方法，所述方法包括以下步骤：

1)取样器中的切割刃通过旋转或者振动的方式对待检样表面进行切割采样，获得需检测的样品，所述样品在负压作用下通过输送管道进入到分离器内；

2)所述样品在分离器内进行气固分离，固态样品沉至分离器下方，气体从分离器上方通过负压装置进入放散装置，所述气体经过放散装置过滤净化后，排至空气中，过滤残留的样品屑进入放散装置内部的切屑收集器中；

3)采用机械方式将分离器下方的固态样品通过溜管送至送样装置的样品仓后，分离器底部的反吹装置对分离器进行反吹清扫；所述样品仓通过连接管道送至检测装置下方进行检测；

4)检测完成后，所述样品仓通过连接管道送至系统尾端，收集装置对检测完毕后的样品进行排放回收，完成排放的样品仓经过的吹扫清洁后，通过连接管道返回至分离器下方等待下一次送样；

5)检测全部完成后，将系统内切屑收集器中的样品屑进行统一回收处理。

本方法将取样、送样、分析有机结合到一起，既可达到便携检测系统的便捷又可实现台式检测仪的准确，具有自动化程度高响应速度快的优点。

进一步地，所述步骤2)中采用重力除尘方式进行气固分离。

本方法需要对固体样品进行检测，若采用滤网方式，还需要在滤网上对样品进行二次采集，不仅费时费力，也易对样品造成二次污染，另外随着滤网的使用，采集效率会逐渐下降。与配备滤网的方式相比，重力除尘方式为自然分离，样品直接沉降至分离器的底部，可直接采集样品进行检测，不需要进行二次采集，避免污染，也不需要滤网等耗材，经济节约。

本发明有益效果如下：

本发明的快速取样分析系统将取样、送样和检测有机的结合，按照取样－输送－分离－检测的顺序组成整个系统，取代原本需要人工完成的取样、制样过程，可移动的取样器与软性输送管道的配合可实现便携检测系统的便捷；全自动的送样过程，无需人工干预即可完成，提高检测速度；同时结合分析仪器的快速分析能力实现整个快速分析过程；分析后的样品碎屑可以进行统一收集处理，对环境不产生污染。根据本发明对样品局部进行微量的切割就能够对样品进行分析，可以无视样品本身的形貌特征，也可以无需对待测样品进行任何预处理，具有自动化程度高、响应速度快的优点，可以用于大型复杂金属材料的分析。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是快速取样分析系统的结构示意图。

图2是送样装置的结构示意图。

其中：1-操作臂，2-取样器，3-输送管道，4-分离器，5-负压装置，6-放散装置，7-送样装置，7-1-溜管，7-2-样品仓，7-3-连接管道，8-检测装置，9-废屑收集装置。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明提供一种快速取样分析系统，包含取样器2、输送管道3、分离器4、送样装置7和检测装置8，按照取样－输送－分离－检测的顺序组成整个系统。

取样器2附带有切割刃，通过旋转等动作对样品表面进行切削；切削下来的切屑在负压下通过输送管道3进入分离器4进行气固分离，分离后的切屑进入样品室通过快速分析成份。其优点在于对样品局部进行微量的切割就可以对样品成份进行分析，无视样品本身的形貌特征也无需进行任何处理。本系统可以用于大型金属材料的成分分析，自动化程度高响应速度快。

自动取样器包含切割刃和捕集罩，取样器2带有切割刃，通过旋转或者振动的方式对样品表面进行切割；切割下的碎屑通过捕集罩进行收集，捕集罩为柔性材料，与样品表面有一定的贴合度，但不是完全贴在样品表面，而是与样品表面有一定空隙，这样能够提高捕集效率；捕集罩与输送管道相连。除采用捕集罩进行捕集外，也可将取样器2设为中空结构，也可进行样品的捕集。自动取样器可以放置于多自由度机械手上实现全自动取样，也可以采用手持方式进行人工取样。

整个系统采用负压输送，能够避免管道泄漏造成环境影响。采集后的碎屑在负压作用下通过输送管道3进入到分离器4；分离器4一端通过负压装置5与放散装置6连接，另一端与送样装置7连接；在分离器4中样品与输送气体分离后进入到送样装置7内，分离的气体进入放散装置。分离器4底部带有反吹喷嘴，用来对分离器4进行吹扫，确保样品碎屑能够清理干净，避免对检测造成干扰，同时也可以对无效样品碎屑进行直接清除，例如对表面有镀层或图层的待测样品而言，如果不需要对表面进行检测，以往的样品采集方法需要人工对待测样品表面进行预处理，去除表层后在进行取样检测工作，耗费人力物力，而本系统可将获取的表面样品进行清除后，直接进行下层样品的采集检测流程，无需人为干预，具有自动化高的优点。所有的气体经过净化后通过放散装置6进行排放。

送样装置7包含溜管7-1、样品仓7-2和连接管道7-3，溜管7-1分别与分离器和连接管道7-3连接，样品仓7-2可在连接管道7-3内移动。样品仓7-2用来盛放分离器4中分离的固态样品，样品随样品仓7-2移动。连接管道7-3包括等待位、检测位和清洁位，样品仓7-2可以在三个位置之间移动，等待位在分离器4的下方，检测位在检测装置8的下方，清洁位在废屑收集装置9的上方，连接管道7-3的清洁位底部为开放的。在检测完成后，废屑收集装置9能够对检测后的样品碎屑进行排放，送样装置的尾端设置有吹扫的喷嘴可以对样品仓7-2进行清洁处理，避免残留碎屑对下一样品造成污染。排放的样品及残留碎屑进入到废屑收集装置9内，统一进行处理，避免对环境造成污染。

检测装置8采用但不限于x射线荧光光谱仪、激光诱导击穿光谱仪等快速分析仪器。

整个系统中取样器采用手持或夹持设计便于运动和各方向样品采集；输送管道3连接取样器2和分离器4，管道采用柔性设计便于取样器2工作；其它部分采用固定设计，不受体积限制同时为整个分析系统提供稳定可靠的工作环境。

具体操作如下：

(1)样品送来后操作臂1带动取样器2对样品进行采样；取样器2本身带有切割刃和捕集罩，捕集罩与输送管道3相连；切割下来的样品通过捕集罩吸入到输送管道3中并随管道进入分离器4；其中操作臂1可以是多自由度机械手，也可以是人工手持；

(2)样品进入分离器4后进行气固分离，分离器4上方为气体排放口，气体从排放口通过负压装置5进入放散装置6，样品分离器4下方对接送样装置7，分离器4下部还设有反吹装置，可以将无效的样品碎屑进行清扫；

(3)气体通过负压装置5被抽走，经由放散装置6进行排放；放散装置6带有过滤装置，可以将气体中含有的微小颗粒进行过滤防止对周边环境造成污染；

(4)样品由送样装置7送至检测装置8下方进行成份分析；送样装置包含溜管7-1、样品仓7-2和连接管道7-3，待检样品通过溜管7-1进入到样品仓7-2内，样品仓7-2移动至检测位，检测装置8对成份进行分析。检测成份后的样品随样品仓7-2移动到清洁位，连接管道7-3的清洁位底部为开放的，清洁位上方的吹扫喷嘴喷射出高压气体对样品仓7-2进行吹扫；废弃的碎屑随气体落入废屑收集装置9中，样品仓7-2返回至等待位，等待下一次样品进入，整个过程样品仓7-2始终在连接管道7-3内移动。

(5)连接管道7-3的清洁位对接废屑收集装置9，分析完毕后样品排放至废屑收集装置9集中回收处理。

现有的快速分析设备仅仅是通过改变分析方法加速分析过程本身，而样品的制备和送样过程均需要人工完成。这种情况下取样制样和送样过程成为影响整个分析时间的限制环节。与现有分析设备相比，本发明涉及的快速分析系统是对现有快速分析仪的扩展，系统集成自动取样和送样装置取代原本需要人工完成的取样、制样和送样过程，极大的缩短了整个分析过程，提高了效率。

目前的手持快速分析仪采用便携设计，可以灵活对物品进行分析，但是受体积限制检测功率不可能太大，另外由于手持设备缺乏稳定的支撑，对检测效率造成一定的影响，对于外表有涂镀层的样品，手持设备可能无法对其准确的检测。与手持快速分析仪相比，本发明涉及的快速分析系统可以对接大型台式快速分析设备，分析速度和准确度都得到极大的提升。由于系统采用取样的方法进行检测，对于表面有涂镀层的情况尤为适用。

本发明涉及的快速取样分析系统可以设计的非常小巧，配合采样机械手可以对流水线的样品进行全方位自动采样。分析设备与采样器通过软管相连，可以根据实际情况灵活布置不受空间限制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。