專利名稱：職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器的制作方法
職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器技術領域
本發(fā)明屬于自動空氣采樣儀技術領域，具體涉及一種采用程序控制的能夠進行恒流量、連續(xù)、等時間間隔、吸收管串聯(lián)、定點實時高精度的職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器。
背景技術：
隨著職業(yè)衛(wèi)生部門對生產現(xiàn)場及檢測與評價工作要求越來越高，在已獲取自檢授權的生產單位或技術服務機構在日常檢測或評價檢測過程中的實際檢測工作需要在一個工作日周期內對同一檢測點位進行連續(xù)跟蹤檢測或每日固定時段檢測。這些樣品是平行樣，除采樣時段外其它條件應完全相同。而現(xiàn)在人工采樣在采樣流量、時間、采樣點位置、方向、采樣體積等參數(shù)無法達到完全相同，會給檢測結果帶來較大誤差。目前，國內、國外使用及銷售的職業(yè)衛(wèi)生用的空氣采樣器進行一個工作日周期內連續(xù)采樣，需要采樣人每隔15 分鐘進行一次吸收管更換、定時、開啟和停止采樣泵、吸收管密封等操作，一個工作日周期內一個人只能進行一個采樣點的采樣工作，并且在操作過程中不可避免地使采樣器采樣方向、位置、采樣流量等發(fā)生改變，造成采樣誤差。中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01010174255. 1) 公開了一種大氣采樣器，可以在不同時段使用同一個氣路分別采集多個樣品，該采樣器主要是通過控制抽氣泵和電磁閥的開、關以實現(xiàn)采樣支氣路的轉換，來完成一個氣路分時段進行多個樣品的采集。但是利用這種大氣采樣器進行職業(yè)衛(wèi)生方面的樣品采集存在許多缺陷其一，電磁閥是用電磁鐵控制的鋼制品，職業(yè)衛(wèi)生采集現(xiàn)場大多是工廠，車間，極易存在高濃度的酸性或堿性氣體腐蝕電磁閥；其二，電磁閥對介質一般要求清潔度較高，采集粉塵樣品時，細小的粉塵容易進入電磁閥影響氣路的密閉性；其三，這種大氣采樣器所并聯(lián)的多個吸收瓶依次由同一個氣路所連接，吸收瓶之間容易交叉污染，影響采集樣品的準確性。此外，國家衛(wèi)生部發(fā)布的GB/T160. 29-2004《工作場所空氣有毒物質測定無機含氮化合物》要求利用兩個吸收瓶串聯(lián)來完成樣品的采集，而中國發(fā)明專利(申請?zhí)?01010174255. 1)公開的這種大氣采樣器無法滿足此要求。因此，設計一種真正適用于職業(yè)衛(wèi)生檢測方面的大氣采樣器就顯得尤為迫切了。發(fā)明內容
鑒于現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是要提供一種能夠進行恒流量、連續(xù)、等時間間隔、非等時間間隔定點實時高精度的自動采樣器。其系統(tǒng)密閉性優(yōu)于其它采樣器，且校準點設在吸收管入口，可以通過流量校準，大幅減小不確定度，使之更適合于采集職業(yè)衛(wèi)生大氣樣品。
如圖1，本發(fā)明所述的采樣器主要由進氣孔1、進氣連接管2、控制閥3、出氣連接管 4、吸收管(31、32、33、34、35、36、37、38)、流量控制傳感器5、抽氣泵7和控制系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)包括單片機6、鍵盤61和顯示器62。
本發(fā)明所述的連接管，其內外膠層材料采用天然橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠均可。
本發(fā)明所述的控制閥3，主體由聚四氟乙烯樹脂冷壓燒結而成的圓柱體，耐磨、耐腐蝕、密封性好?？刂崎y的作用是切斷和改變支氣路流向，實現(xiàn)連續(xù)、等時間間隔、吸收管串聯(lián)、定點實時采樣的目的。
如圖2所示，控制閥3主體上鉆有8對16個通孔，通孔貫通控制閥3的上下表面， 兩兩一對，分別為8個進氣孔(311、321、331、341、351、361、371、381)與8個出氣孔(311，、 321’、331’、341’、351’、361’、371’、381’ )，8個吸收管的進、出氣管由控制閥3底端伸入相應的通孔內并密閉。進氣連接管2的一端和樣品進氣孔1密閉連接，另一端伸入控制閥3 頂端的進氣孔(311、321、331、341、351、361、371、381)之一并密閉。
如圖2虛框內所示，在控制閥3主體的內部，出氣孔311’可與進氣孔321通過孔道連接、出氣孔331，可與進氣孔341通過孔道連接、出氣孔351，可與進氣孔361通過孔道連接、出氣孔371’可與進氣孔381通過孔道連接。每個進氣口和出氣口均可以單獨開啟和關閉，上一個吸收管的出氣口和下一個吸收管的進氣口間的孔道也可以單獨開啟和關閉， 從而實現(xiàn)各個吸收管的單獨使用或兩個吸收管的串聯(lián)。所有孔道的開啟和關閉均通過單片機控制控制閥3內部的滾輪與正反轉電機來完成(具體工作原理參考專利CN101013070的旋轉裝置)。
本發(fā)明所述的出氣連接管4的一端伸入出氣孔(311’、321’、331’、341’、351’、 361，、371，、381，)之一并密閉，連接管4的另一端與流量控制傳感器5密閉連接。
本發(fā)明所述的流量控制傳感器5，是用來測量和控制氣體或液體流量的，以達到在進氣或進液不均勻的情況下，恒流量采集樣品的目的。流量控制傳感器5的一端與連接管 4密閉連接，另一端與抽氣泵7密閉連接。
本發(fā)明所述的大氣采樣器，其抽氣泵7、流量控制傳感器5、控制閥3、進氣連接管 2、出氣連接管均與單片機6連接。用單片機6設定的程序控制抽氣泵7的開合、流量控制傳感器5的流量，進氣連接管2伸入哪個進氣孔，出氣連接管4伸入哪個出氣孔，連接出氣孔與進氣孔間的通道的通斷、每個進氣孔或出氣孔的閉合或打開以及采樣時間等。
本發(fā)明所述的吸收管，可以是大氣泡吸收管、小氣泡吸收管、多孔玻板吸收管、沖擊式吸收瓶。本發(fā)明所述的吸收管，其進氣口和出氣口的外徑為1.0士0. 1mm。
本發(fā)明所述的大氣采樣器在采樣時可以實現(xiàn)不同吸收管間的切換和兩個吸收管間串聯(lián)、非串聯(lián)的切換。本采樣器一次設置可以實現(xiàn)8個吸收管的依次采樣。
本發(fā)明所述的大氣采樣器可以用于NH3(使用大氣泡吸收管，串聯(lián)采樣)、HCl (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、SO2(使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、使用多孔玻板吸收管，串聯(lián)采樣)、Hg(使用大氣泡吸收管，串聯(lián)采樣)、03(使用大氣泡吸收管，串聯(lián)采樣)、H2O2 (使用大氣泡吸收管，非串聯(lián)采樣)、Cl2 (使用大氣泡吸收管，非串聯(lián)采樣)、 ClO2 (使用大氣泡吸收管，非串聯(lián)采樣)、Cr (使用沖擊式吸收瓶，非串聯(lián)采樣)、Sn(使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、NO (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、NO2 (使用多孔玻板吸收管，串聯(lián)采樣)、CN(使用小氣泡吸收管，串聯(lián)采樣)、NaN3(使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、H3P (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、P2O5 (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、P2S5 (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、氯化亞砜(使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、HF (使用多孔玻板吸收管，非串聯(lián)采樣)、TDI (使用沖擊式吸收瓶，串聯(lián)采樣)、MDI (使用沖擊式吸收瓶，串聯(lián)采樣)等氣體的采集。


圖1 本發(fā)明所述的職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器的結構示意圖(附圖所示的吸收管為多孔玻板吸收管)；
圖2 本發(fā)明所述的職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器控制閥的結構示意圖(附圖所示的吸收管為多孔玻板吸收管)；
圖3 本發(fā)明所述的職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器控制系統(tǒng)的軟件流程圖。
如圖1所示，各部件名稱為位于控制閥中心位置的進氣孔1、進氣連接管2、控制閥3、出氣連接管4、吸收管(31、32、33、34、35、36、37、38)、流量控制傳感器5、抽氣泵7、單片機6、鍵盤61和顯示器62。
如圖2所示，其中(a)為控制閥的俯視圖，在其上表面均勻分布8個進氣孔(311、 321、331、341、351、361、371、381)與 8 個出氣孔(311’、321’、331’、341’、351’、361’、371’、381，)，進氣孔和出氣孔兩兩一對，即311與311，、321與321，......一對；進氣孔1位于位于控制閥的中間位置，進氣連接管2在控制系統(tǒng)的控制下可以分別切換到不同的進氣孔。
如圖2(b)所示，吸收管31的進、出氣管從控制閥3底端伸入控制閥與通孔311、 311，連通并密閉，吸收管32的進、出氣管從控制閥3底端伸入控制閥與通孔321、321，連通并密閉......；出氣孔311’與進氣孔321間通過孔道連接，該圖對應孔道斷開狀態(tài)，即吸收管各自獨立工作；如圖2(c)所示，出氣孔311’與進氣孔321間通過孔道連接，該圖對應孔道閉合狀態(tài)，即吸收管串聯(lián)工作；
如圖3所示，為本發(fā)明所述采樣品控制系統(tǒng)的軟件流程圖，其工作過程如實施例所述。在進行采集大氣樣品前，將吸收管依次相應插入控制閥3上的進氣孔與出氣孔，根據(jù)實際情況設定單片機6的程序。
具體實施方式
實施例1
檢測大氣中氯化氫含量工作時，將吸收管依次相應插入控制閥3上的進氣孔與出氣孔，在單片機6的控制下，程序開始運行，數(shù)據(jù)初始化完畢后，進氣連接管2自動切換到 (該切換過程由單片機通過控制控制閥3內部的滾輪與正反轉電機來完成)進氣孔311，出氣連接管4自動切換到出氣孔311’，單片機6控制進氣孔311開通，啟動抽氣泵7(JH-606 型電動氣泵)采集數(shù)據(jù)，采集大氣樣品的同時利用流量傳感器5(JKY/4008-50SLpm/3147M 型流量傳感器)計算并控制采樣流量為0. 5L/min,樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管31內得到采樣樣品；然后，單片機6控制進氣孔311和出氣孔311’關閉、進氣孔 321和出氣孔321’開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔321，出氣連接管4自動切換到出氣孔321’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管32內得到采樣樣品； 然后，單片機6控制進氣孔321和出氣孔321’關閉、進氣孔331和出氣孔331’開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔331，出氣連接管4自動切換到出氣孔331’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集 15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管33內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔331和出氣孔331，關閉、進氣孔341出氣孔341，開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔341，出氣連接管4自動切換到出氣孔341’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器 5計算并控制采樣流量為0. 5L/min,大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管 34內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔341和出氣孔341’關閉、進氣孔351和出氣孔351，開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔351，出氣連接管4自動切換到出氣孔351，， 開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/ min,大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管35內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔351和出氣孔351，關閉、進氣孔361和出氣孔361，開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔361，出氣連接管4自動切換到出氣孔361’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管36內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔361和出氣孔361’ 關閉、進氣孔371和出氣孔371’開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔371，出氣連接管4 自動切換到出氣孔371’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min,大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管37內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔371和出氣孔371’關閉、進氣孔381和出氣孔381’開啟、進氣連接管2自動切換到進氣孔381，出氣連接管4自動切換到出氣孔381’，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min,大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管38內得到采樣樣品；最后，控制閥控制進氣孔381和出氣孔381’關閉，程序停止運行。8個吸收管所測得的氯化氫含量的不確定度小于5 %，而常規(guī)采樣器的采樣體積由于系統(tǒng)漏風導致不確定度通常在15 %左右。
實施例2
檢測大氣中NH3含量工作時，將吸收管依次相應插入控制閥3上的進氣孔與出氣孔，在單片機6的控制下，進氣連接管2不與進氣孔321、341、361、381相連通，而進氣孔 321、341、361、381 分別出氣孔 311，、331，、351，和 371，相連通，出氣孔 311’、331’、351’ 和 371’與大氣的連通處關閉。程序開始運行，數(shù)據(jù)初始化完畢后，進氣連接管2自動切換到進氣孔311，出氣連接管4自動切換到出氣孔321，，控制閥3控制進氣孔311和出氣孔321， 開通，吸收管31和吸收管32串聯(lián)，啟動抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集大氣樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min,樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管31和吸收管32內得到采樣樣品；然后，控制閥3控制進氣孔311和出氣孔321’關閉，進氣孔331和出氣孔341’開啟，進氣連接管2自動切換到進氣孔331，出氣連接管4自動切換到出氣孔341’，吸收管33和吸收管34串聯(lián)，啟動抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管33和吸收管34內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔331和出氣孔341’ 關閉，進氣孔351和出氣孔361’開啟，進氣連接管2自動切換到進氣口 351，出氣連接管4 自動切換到出氣孔361’，吸收管35和吸收管36串聯(lián)，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)，采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管35和吸收管36內得到采樣樣品；然后，控制閥控制進氣孔351和出氣孔361’關閉，進氣孔371和出氣孔381’開啟，進氣連接管2自動切換到進氣孔371，出氣連接管4自動切換到出氣孔381’，吸收管37和吸收管38串聯(lián)，開啟抽氣泵7采集數(shù)據(jù)， 采集樣品的同時利用流量傳感器5計算并控制采樣流量為0. 5L/min，大氣樣品采集15min后，停止抽氣泵7，從而在吸收管37和吸收管38內得到采樣樣品；最后，控制閥控制進氣孔 371和出氣孔381’關閉，程序停止運行。利用普通采樣器進行采樣，單管吸收效率為80% 90%。將本例兩兩串聯(lián)的前后吸收管中吸收液(吸收液在吸收管內，用來吸收采集的大氣樣品，在本例中，具體的吸收液是硫酸溶液，其濃度為0. 01mol/L)等體積混合進行測定，串聯(lián)采樣吸收效率可達96 % 99 %。
權利要求
1.一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于由進氣孔(1)、進氣連接管(2)、控制閥(3)、出氣連接管(4)、吸收管(31、32、33、34、35、 36、37、38)、流量控制傳感器(5)、抽氣泵(7)和控制系統(tǒng)組成；控制系統(tǒng)包括單片機(6)、鍵盤(61)和顯示器(62)；控制閥⑶鉆有8對16個通孔，通孔貫通控制閥(3)的上下表面，兩兩一對，分別為 8 個進氣孔(311、321、331、341、351、361、371、381)與 8 個出氣孔(311，、321，、331，、341，、 351，、361，、371，、381，)，8 個吸收管(31、32、33、34、35、36、37、38)的進、出氣管由控制閥 (3)的底端伸入相應的通孔內并密閉；進氣連接管O)的一端和樣品進氣孔(1)密閉連接，另一端伸入控制閥C3)頂端的進氣孔(311、321、331、341、351、361、371、381)之一并密閉；出氣連接管(4)的一端伸入出氣孔(311’、321’、331’、341’、351’、361’、371’、381’ )之一并密閉，另一端與流量控制傳感器 (5)密閉連接，流量控制傳感器(5)的另一端與抽氣泵(7)密閉連接；進氣連接管O)、控制閥(3)、出氣連接管G)、流量控制傳感器( 和抽氣泵(7)均與單片機(6)連接，由單片機(6)設定的程序控制抽氣泵(7)的開合、流量控制傳感器(5)的流量、進氣連接管⑵和出氣連接管⑷與進氣孔和出氣孔的連接、每個進氣孔或出氣孔的閉合或打開以及采樣時間。
2.如權利要求1所述的一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于在前一個吸收管的出氣孔和下一個吸收管的進氣孔間設置有孔道，孔道在單片機(6)的控制下可以單獨開啟或關閉，從而實現(xiàn)吸收管的串聯(lián)。
3.如權利要求1或2所述的一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于進氣連接管⑵和出氣連接管⑷的材料為天然橡膠、丁苯橡膠或順丁橡膠。
4.如權利要求1或2所述的一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于控制閥(3)是由聚四氟乙烯樹脂冷壓燒結而成的圓柱體。
5.如權利要求1或2所述的一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于用于 NH3> HCUSO2^H2S, Hg、O3> H2O2, Cl2, ClO2, Cr、Sn、NO、NO2, CN、NaN3> H3P> P2O5, P2S5、氯化亞砜、 HF、TDI或MDI的采集。
6.如權利要求5所述的一種職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器，其特征在于吸收管為大氣泡吸收管、多孔玻板吸收管、沖擊式吸收管或小氣泡吸收管。
全文摘要
本發(fā)明屬于自動空氣采樣儀技術領域，具體涉及一種采用程序控制的能夠進行恒流量、連續(xù)、等時間間隔、吸收管串聯(lián)、定點實時高精度的職業(yè)衛(wèi)生用智能空氣自動采樣器。該智能空氣自動采樣器主要由進氣連接管、出氣連接管、具有進氣孔和出氣孔的控制閥、吸收管、流量控制傳感器、單片機和抽氣泵等幾部分組成。由單片機設定的程序控制抽氣泵的開合、流量控制傳感器的流量、進氣連接管和出氣連接管與進氣孔和出氣孔的連接、每個進氣孔或出氣孔的閉合或打開以及采樣時間。該采樣器還可以實現(xiàn)相鄰兩個吸收管間的串聯(lián)，從而滿足不同種類職業(yè)衛(wèi)生樣品的采集要求。
文檔編號G01N1/24GK102507274SQ201110360489
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者張赫, 朱寶余, 楊曉瑛, 林海丹 申請人:吉林省電力有限公司電力科學研究院, 吉林省電力科學研究院有限公司