本發(fā)明涉及液體在線分析技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種用于液體在線分析的微量采樣與恒溫裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著自動(dòng)化檢測和自動(dòng)化加注的需要，液體在線檢測技術(shù)也得到大量應(yīng)用。例如，在噴氣燃料添加劑添加過程中，在線檢測的作用是在添加劑加注過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測添加劑含量，將檢測結(jié)果反饋給添加劑加注裝置，控制添加劑加入量。如何取樣并能保證樣品的穩(wěn)定性成為檢測過程的重要步驟，這就要用到進(jìn)樣裝置。

目前，液體在線檢測分析主要取樣方式是直接從主管路或從混合容器中直接取樣，取樣后直接進(jìn)行檢測，這樣做的缺點(diǎn)是未經(jīng)過整流、恒溫等過程。但是，很多液體對待測樣品的溫度、雜質(zhì)含量等有明確要求，直接取樣的樣品不一定能滿足相應(yīng)的待測樣品規(guī)范。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了達(dá)到在線檢測的目的，又能提供合格的待測樣品，克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種用于液體在線分析的微量采樣與恒溫裝置及方法，加以穩(wěn)定取樣，并對樣品進(jìn)行整流、恒溫待處理，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于液體在線分析的微量采樣與恒溫裝置，包括防爆計(jì)量泵、T型過濾器、電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ、溫度控制裝置和嵌入式系統(tǒng)；所述嵌入式系統(tǒng)分別與防爆計(jì)量泵、電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ相連，且防爆計(jì)量泵與電磁閥Ⅰ相連，用于確定進(jìn)樣流速和測量間隔，從而控制樣品流入與排出；所述電磁閥Ⅰ又通過用于過濾樣品中的雜質(zhì)的T型過濾器與溫度控制裝置相連，所述溫度控制裝置又與電磁閥Ⅱ相連。

優(yōu)選的是，所述溫度控制裝置包括殼體和位于殼體內(nèi)的熱交換器、半導(dǎo)體制冷元件、溫度傳感器和PID溫度控制器；所述半導(dǎo)體制冷元件一側(cè)利用熱交換器與毛細(xì)管內(nèi)樣品進(jìn)行熱交換，加熱或冷卻樣品；另一側(cè)利用平面熱管散熱增加散熱效果，或?qū)んw與散熱片貼合，將整個(gè)殼體作為散熱器；所述PID溫度控制器通過連接溫度傳感器來獲取溫度控制裝置內(nèi)部待測樣品溫度；所述PID溫度控制器與半導(dǎo)體制冷元件相連，控制半導(dǎo)體制冷元件驅(qū)動(dòng)電路通斷，從而進(jìn)行制冷和加熱操作，保證樣品恒溫。

優(yōu)選的是，所述熱交換器包括由底板和蓋板組成，在底板上設(shè)有管線槽，所述管線槽內(nèi)有不銹鋼管線，并通過導(dǎo)熱硅脂進(jìn)行填充；在所述底板和蓋板之間有流動(dòng)比色皿及其配套光路的空間，將形成與熱交換器溫度一致的光路空間。

優(yōu)選的是，所述管線槽為U型排布，采用U型布局好處是能夠充分利用內(nèi)部空間，增大熱交換面積，提高交換效率。

優(yōu)選的是，所述流動(dòng)比色皿采用下入上出的石英流動(dòng)比色皿，其光程為5mm，對樣品進(jìn)行整流，從而保證樣品中添加劑與油品混合均勻。

優(yōu)選的是，在所述熱交換器兩個(gè)端面連接處設(shè)有SMA905光纖接口，通過光纖接口引入光纖，進(jìn)行進(jìn)一步的光學(xué)分析；還包括一個(gè)針閥，該針閥的一端與電磁閥Ⅰ的輸出端相連，另一端與電磁閥Ⅱ的輸入端相連，當(dāng)進(jìn)入T型過濾器的樣本流速過快時(shí)，打開針閥，起到保護(hù)T型過濾器的作用。

優(yōu)選的是，所述嵌入式系統(tǒng)為單片機(jī)，其型號(hào)為C8051F410，該單片機(jī)具有至少兩路RS232接口，能分別與PID溫度控制器和上位機(jī)通訊，并能通過驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ和防爆計(jì)量泵工作。

一種采用微量采樣與恒溫裝置的在線分析方法，該方包括以下步驟：

步驟一：嵌入式系統(tǒng)首先將電磁閥Ⅱ打開，通過防爆計(jì)量泵從管道中抽取一定量的待測樣品，注入進(jìn)樣裝置；

步驟二：樣品經(jīng)過電磁閥Ⅰ和T型過濾器，進(jìn)入熱交換器；

步驟三：嵌入式系統(tǒng)向PID溫度控制器發(fā)送指令，PID溫度控制器控制半導(dǎo)體制冷元件驅(qū)動(dòng)電路升高或降低溫度，待檢測樣品在10s內(nèi)完成熱交換，達(dá)到恒溫狀態(tài)，然后進(jìn)入流動(dòng)比色皿，采用下入上出的方式確保充滿待測樣品；

步驟四：嵌入式系統(tǒng)發(fā)布關(guān)閉電磁閥和防爆計(jì)量泵的指令，確保樣品注滿整個(gè)不銹鋼管線，從而得到合格的待測樣品；

步驟五：進(jìn)樣裝置中的樣品檢測完畢后，由上位機(jī)向嵌入式系統(tǒng)發(fā)送命令，嵌入式系統(tǒng)依次打開電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ、防爆計(jì)量泵，等待下次樣品測量。

優(yōu)選的是，所述步驟四中的關(guān)閉順序?yàn)椋合汝P(guān)閉電磁閥Ⅱ，然后再關(guān)閉電磁閥Ⅰ，最后關(guān)閉防爆計(jì)量泵。

優(yōu)選的是，所述的嵌入式系統(tǒng)由單片機(jī)，該單片機(jī)具有至少兩路RS232接口，能分別與PID溫度控制器和上位機(jī)通訊，并能通過驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥Ⅰ、電磁閥Ⅱ和防爆計(jì)量泵工作；

在嵌入式系統(tǒng)中，已經(jīng)預(yù)設(shè)了待測樣品需要的溫度，開機(jī)時(shí)能夠自動(dòng)向PID溫度控制器發(fā)送指令，控制樣品溫度，使樣品保持恒溫；必要時(shí)，也能夠在上位機(jī)上人工設(shè)定溫度，修改嵌入式系統(tǒng)中保存的溫度預(yù)設(shè)值；

溫度控制分為兩步：

1）由溫度傳感器測得樣品溫度，與預(yù)設(shè)溫度比較，當(dāng)與預(yù)設(shè)溫度相差超過40%時(shí)，PID溫度控制器控制半導(dǎo)體制冷元件驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行粗調(diào)溫度；

2）當(dāng)溫度與預(yù)設(shè)溫度相差在10%以內(nèi)時(shí)，PID溫度控制器控制半導(dǎo)體制冷元件驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行細(xì)調(diào)溫度，直到溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明提供了一種用于液體在線分析的微量采樣與恒溫裝置，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定取樣，并對樣品進(jìn)行整流、恒溫待處理，有利于消除樣品溫度波動(dòng)等偶然因素的影響，得到預(yù)設(shè)檢測條件所要求的樣品，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的溫度控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

101—管道，102—防爆計(jì)量泵，103—電磁閥Ⅰ，104—T型過濾器，105—針閥，106—溫度控制裝置，111—電磁閥Ⅱ，112—廢液容器，113—嵌入式系統(tǒng)，201—熱交換器，202—半導(dǎo)體制冷元件，203—溫度傳感器，204—PID溫度控制器，205—?dú)んw，206—散熱片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

如圖1、圖2所示，一種用于液體在線分析的微量采樣與恒溫裝置，包括防爆計(jì)量泵102、T型過濾器104、電磁閥Ⅰ103、電磁閥Ⅱ111、溫度控制裝置106和嵌入式系統(tǒng)113；嵌入式系統(tǒng)113分別與防爆計(jì)量泵102、電磁閥Ⅰ103、電磁閥Ⅱ111相連，且防爆計(jì)量泵102的出液口與電磁閥Ⅰ103的進(jìn)液口相連，用于確定進(jìn)樣流速和測量間隔，從而控制樣品流入與排出；電磁閥Ⅰ103的出液口又通過用于過濾樣品中的雜質(zhì)的T型過濾器104與溫度控制裝置106相連，T型過濾器104用于過濾樣品中的雜質(zhì)，提高檢測精度；溫度控制裝置106又與電磁閥Ⅱ111的入液口相連，電磁閥Ⅱ111的出液口又與廢液容器112相連；還包括一個(gè)針閥105，該針閥105的入液口與電磁閥Ⅰ103的出液口相連，針閥105的出液口與電磁閥Ⅱ111的入液口相連。

溫度控制裝置106包括殼體205和位于殼體205內(nèi)的熱交換器201、半導(dǎo)體制冷元件202、溫度傳感器203和PID溫度控制器204；半導(dǎo)體制冷元件202一側(cè)利用熱交換器201與毛細(xì)管內(nèi)樣品進(jìn)行熱交換，加熱或冷卻樣品；另一側(cè)利用平面熱管散熱增加散熱效果，或?qū)んw205與散熱片206貼合，將整個(gè)殼體205作為散熱器；PID溫度控制器204通過連接溫度傳感器203來獲取溫度控制裝置106內(nèi)部待測樣品溫度，與根據(jù)預(yù)設(shè)值比較，頻率為30次/min；PID溫度控制器204與半導(dǎo)體制冷元件202相連，控制半導(dǎo)體制冷元件202驅(qū)動(dòng)電路通斷，從而進(jìn)行制冷和加熱操作，保證樣品恒溫。

熱交換器201包括由底板和蓋板組成，在底板上設(shè)有管線槽，管線槽為U型排布，管線槽內(nèi)有不銹鋼管線，并通過導(dǎo)熱硅脂進(jìn)行填充，保證高導(dǎo)熱性；在底板和蓋板之間有流動(dòng)比色皿及其配套光路的空間，將形成與熱交換器201溫度一致的光路空間，在熱交換器201兩個(gè)端面連接處設(shè)有SMA905光纖接口。熱交換器材質(zhì)為鋁。流動(dòng)比色皿采用下入上出的石英流動(dòng)比色皿，其光程為5mm，對樣品進(jìn)行整流，從而保證樣品中添加劑與油品混合均勻。

嵌入式系統(tǒng)113為單片機(jī)，該單片機(jī)具有至少兩路RS232接口，能分別與PID溫度控制器204和上位機(jī)通訊，并能通過驅(qū)動(dòng)電路控制電磁閥Ⅰ103、電磁閥Ⅱ111和防爆計(jì)量泵102工作。

在嵌入式系統(tǒng)113中，已經(jīng)預(yù)設(shè)了待測樣品需要的溫度，開機(jī)時(shí)可自動(dòng)向PID溫度控制器204發(fā)送指令，控制樣品溫度，使樣品保持恒溫。必要時(shí)，也可在上位機(jī)上人工設(shè)定溫度，修改嵌入式系統(tǒng)113中保存的溫度預(yù)設(shè)值。

實(shí)施例：

噴氣燃料添加劑在線檢測進(jìn)樣與恒溫裝置的工作時(shí)序是：嵌入式系統(tǒng)113首先將電磁閥Ⅱ111打開，通過防爆計(jì)量泵102從管道101中抽取一定量的待測樣品，注入進(jìn)樣裝置；樣品經(jīng)過電磁閥Ⅰ103和T型過濾器104，進(jìn)入熱交換器201；嵌入式系統(tǒng)113向PID溫度控制器204發(fā)送指令，PID溫度控制器204控制半導(dǎo)體制冷元件202驅(qū)動(dòng)電路升高或降低溫度，待檢測樣品在10s內(nèi)完成熱交換，達(dá)到恒溫狀態(tài)，然后進(jìn)入流動(dòng)比色皿，采用下入上出的方式確保充滿待測樣品；然后由嵌入式系統(tǒng)113發(fā)布關(guān)閉電磁閥和防爆計(jì)量泵102的指令，關(guān)閉順序?yàn)橄汝P(guān)閉電磁閥Ⅱ111，然后再關(guān)閉電磁閥Ⅰ103，最后關(guān)閉防爆計(jì)量泵102，確保樣品注滿整個(gè)不銹鋼管線，從而得到合格的待測樣品。

進(jìn)樣裝置中的樣品檢測完畢后，由上位機(jī)向嵌入式系統(tǒng)113發(fā)送命令，嵌入式系統(tǒng)113依次打開電磁閥Ⅰ103、電磁閥Ⅱ111、防爆計(jì)量泵102，等待下次樣品測量。

本發(fā)明在樣品注入進(jìn)樣裝置后，能在進(jìn)樣裝置中進(jìn)行整流和溫度控制，達(dá)到樣品檢測所要求的狀態(tài)，然后進(jìn)行恒溫保持，確保在整體在線檢測過程中樣品的恒溫，能提高在線檢測的準(zhǔn)確度，提高檢測效率。

以上所術(shù)僅是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干修改和改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。