采样管束及具有该采样管束的采样分析设备的制作方法

本实用新型涉及气电复合采样分析设备技术领域，具体而言，涉及一种采样管束、采样分析设备及采样管束的制备方法。

背景技术：

随着出入境人员和货物的数量和多样性的增加，对海关工作人员的工作效率和质量的要求日趋严苛。目前，海关的旅检和货检通道对动物、植物、食品的快速不开箱、包的查验工作，一般是由检疫犬来完成。但是检疫犬的培训周期漫长，培训费用昂贵。且一条检疫犬每天的工作效率会随着工作时间延长大打折扣，不能长期保持高效的工作，必须工作一段时间再休息一段时间才能继续工作。因此，需要能够长时间保持稳定效率工作的仪器来辅助检疫犬进行动植食的查验工作。

应对上述需求，基于MCC-IMS技术的采样分析仪器可基本满足上述要求。但是不同于实验室环境条件下的使用条件，旅检和货检使用工况下，需要能均匀的加热保温、能传递电信号的特殊采样管束才能保证仪器的功能和性能。

例如，存在一种仪表用分析防腐采样伴热复合管，该种管束具有三根呈品字形排列的采样管和补偿电缆、仪表电源电缆，三根采样管之间安装有自限温伴热带，三根采样管和补偿电缆、仪表电源电缆外依次包裹有金属屏蔽层、保温层、金属膜层和护套层；金属屏蔽层为铝箔层；护套层为增强PE。该种管束采用多根采样管配合伴热带的结构，其保温性能、力学性能和电磁屏蔽性能均达到要求，可适应不同的工艺条件，可用于远距离环保监测时采集气样，电伴热带使采样管内的气体不冷凝，保持在露点(露点温度，Dew point temperature)以上。

然而，上述仪表用分析防腐采样伴热复合管存在一定缺陷，即加热元件采用自限温伴热带，无法实时调节温度，且温度控制误差较大(＞±℃)，不适用于MCC-IMS仪器在旅检和货检的使用工况。具体而言，该种管束的自限温伴热带在使用一段时间后，会出现功率衰减的情况从而延长仪器的准备时间。并且，加热元件的固定方式无法保证采样管均匀受热，因此高沸点的物质容易在不均匀的地方残留。再者，保温材料和护套材料硬度高，无法适应较大形变，不利于灵活采样。另外，该种管束不具有接口，无法快速方便的连接或更换。

又如，部分现有的快接柔性复合采样管通过粘合在内管上的纤维编织层为内管提供支撑而防止其扭结。该种管束配有内部保温缠绕层，因此在许多应用场合都不需要外部保温。不锈钢编织层保证了软管承压能力，并保护内管防止磨损。硅树脂外层提供光滑、无污染、易清洁的表面，并为极端温度的内部系统流体提供保温。常用于需要柔性，化学相容性和外部保温(热/冷)层的场合。该种管束可与一根单独的信号传递屏蔽电缆一起使用，完成气体采样和电信号的传递。

然而，对于上述现有的快接柔性复合采样管，仍存在以下缺陷。其中，该种管束仅设有保温层，而未设有加热元件，导致高沸点的物质极易残留。再者，该种管束内未设置电信号传输电缆，因此需要额外增加一根线缆，其集成度较低，不利于实际操作。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种同时具备加热温度调节功能和电信号传输功能的采样管束。

本实用新型的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种采样传输安全可靠且具有较高的采样性能的采样分析设备。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供一种采样管束。其中，所述采样管束包括管束本体以及接头组件。所述管束本体包括气体采样管、金属编织层、加热垫、阻燃带、多根信号传输线及外皮。所述气体采样管用以传输采样气体。所述金属编织层包覆于所述气体采样管外周。所述加热垫包括包覆于所述金属编织层外周的伴热电缆，用以加热所述气体采样管内的采样气体。所述阻燃带缠绕于所述加热垫外周。多根所述信号传输线沿周向间隔布置在所述阻燃带之外。所述外皮包覆于所述信号传输线外周。所述接头组件设于所述管束本体的端部，用以连接于分析设备或采样设备。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述气体采样管的材质为聚四氟乙烯。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述金属编织层由镀锡铜丝编织。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述伴热电缆为自控温伴热电缆，所述加热垫设有温度传感器，以根据所述温度传感器的测量结果利用PID控制法控制伴热电缆的加热温度。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述温度传感器位于与所述气体采样管的轴向上的中间位置对应的位置。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述温度传感器具有铂电阻，所述铂电阻的规格为Pt1000。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述加热垫包括伴热电缆。所述伴热电缆缠绕于所述金属编织层外周。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述加热垫还包括定距绝缘带。所述定距绝缘带与所述伴热电缆以双螺旋的方式均匀缠绕于所述金属编织层外周。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述定距绝缘带的材质为氟塑料。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述阻燃带的材质为低烟无卤电缆料。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述信号传输线的导体类型为抗衰减导体。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述采样管束还包括信号线绝缘层。所述信号线绝缘层包覆于所述阻燃带外周。其中，多根所述信号传输线分布于所述信号线绝缘层内。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述信号线绝缘层的材质为氟塑料。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述外皮包括由内至外依次设置于所述信号传输线外侧(或包覆于信号线绝缘层外周)的防火层、保温层和编织网。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述防火层的材质为玻璃纤维。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述保温层的材质为环保级硅胶。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述编织网的材质为阻燃材料。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述接头组件包括管束接头、气路接头以及电路接头。所述管束接头连接于所述管束本体的端部。所述气路接头设于所述管束接头且连通于所述气体采样管，用以与所述分析设备或所述采样设备的气路接口连接。所述电路接头设于所述管束接头且电连接于所述信号传输线，用以与所述分析设备或所述采样设备的电路接口连接。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述管束接头为非标螺纹快接头。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述管束接头的材质为聚醚醚酮。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述气路接头为卡套式快接头。

根据本实用新型的其中一个实施方式，所述气路接头的材质为不锈钢。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种采样分析设备，包括气相色谱仪和离子迁移谱仪中的至少其中之一以及气体收集采样器。其中，所述气体收集采样器与所述气相色谱仪之间通过上述实施方式所述的采样管束连接。和/或，所述气相色谱仪与所述离子迁移谱仪之间通过上述实施方式所述的采样管束连接。

由上述技术方案可知，本实用新型提出的采样管束及具有该采样管束的采样分析设备的优点和积极效果在于：

本实用新型提出的采样管束，通过在加热垫内设置温度传感器，利用信号传输线及其相关线束结构的设计，提供电信号的传输功能，从而实现管束的气电复合的功能，相比于现有管束更加适用于MCC-IMS仪器在旅检和货检的使用工况。

本实用新型提出的采样分析设备，通过采用本实用新型提出的采样管束连接采样设备或分析设备，使得采样传输更加安全可靠，且具有较高的采样性能。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施方式的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种采样管束的管束截面图；

图2是图1示出的采样管束的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

100.管束本体；

110.气体采样管；

120.金属编织层；

130.加热垫；

131.温度传感器；

132.伴热电缆；

133.定距绝缘带；

140.阻燃带；

150.信号传输线；

160.防火层；

170.保温层；

180.编织网；

190.信号线绝缘层；

200.接头组件；

210.管束接头；

220.气路接头；

230.电路接头。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在对本实用新型的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本实用新型的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“上端部”、“下端部”、“之间”、“侧”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。

采样管束实施方式

参阅图1，图1中代表性地示出了能够体现本实用新型的原理的采样管束的管束截面图。在该示例性实施方式中，本实用新型提出的采样管束是以应用于MCC-IMS系统(即快速气相色谱-离子迁移谱联用谱仪)的管束为例，进一步地，是以连接在MCC-IMS系统的气相色谱仪与离子迁移谱仪之间的管束为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本实用新型提出的采样管束的设计应用于其他类型的设备中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本实用新型提出的采样管束的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本实用新型提出的采样管束主要包括管束本体以及两组接头组件。配合参阅图2，图2中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的采样管束的剖视图。另外，以下内容中有关“轴向”和“径向”的方向定义具体是指采样管束的轴线方向和径向方向。以下结合上述附图，对本实用新型提出的采样管束的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1和图2所示，在本实施方式中，管束本体100主要包括气体采样管110、金属编织层120、加热垫130、阻燃带140、多根信号传输线150、信号线绝缘层190以及外皮。

具体而言，如图1和图2所示，在本实施方式中，气体采样管110呈管状结构且用于采样气体的传递。较佳地，气体采样管110的材质优选为聚四氟乙烯(PTFE)，该种材质具有耐高温、耐腐蚀和高温环境下放气率较低的特点，适于高温、腐蚀性的采样气体的传递，且不易影响对采样气体的检验。在其他实施方式中，气体采样管110亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，气体采样管110外周包覆有金属编织层120，可由金属丝编织而成，用于保护和支撑气体采样管110，同时可作为回路。较佳地，金属编织层优选为采用镀锡铜丝编织，该镀锡铜丝具有表面耐氧化的特点。在其他实施方式中，金属编织层120亦可由其他材质的金属丝编织，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，加热垫130包覆在金属编织层120之外，用于对气体采样管110内的采样气体进行加热保温，且加热垫130内设有温度传感器131，温度传感器131可例如粘接在金属编织层120上，而使加热垫130能够(例如通过一控制器)根据温度传感器131的测量结果控制加热垫130的加热温度。据此，加热垫130对气体采样管110的保温方式体现为PID(比例、proportion；积分、integral；微分、derivative)模式的控温方式，即形成一套闭环自动控制系统，其控制原理是基于反馈的概念以减少不确定性，反馈控制要素主要包括测量、比较和执行三个部分。据此，本实用新型实现了温度可调节的传感器反馈式伴热带的设计，实现温度的实时调节，加热更加均匀且温度控制误差较小。通过上述设计，本实用新型能够利用加热垫130调节不同的采样温度，从而能够去除不同沸点的物质的残留。

进一步地，如图2所示，在本实施方式中，温度传感器131优选地位于与气体采样管110的轴向位置上的中间位置对应的位置，从而能够使温度传感器131的测量结果达到最佳。再者，温度传感器131亦可具有多个并沿轴向分布在气体采样管110外的多个不同位置的多个，使得闭环自动控制系统根据能够多个测量结果的平均值进行控温，进一步优化控温效果。

进一步地，在本实施方式中，温度传感器131具有铂电阻，且铂电阻的规格优选为Pt1000，从而能够实现精度高和热惯性小的技术效果。

如图1和图2所示，在本实施方式中，加热垫130主要是由伴热电缆132和定距绝缘带133缠绕形成，且温度传感器131位于定距绝缘带133的缠绕间隙中，另在未设置定距绝缘带的实施方式中，温度传感器131亦可位于伴热电缆132的缠绕间隙中。具体而言，伴热电缆132与定距绝缘带133是以双螺旋的方式均匀缠绕在金属编织层120的外周。其中，定距绝缘带133能够在结构上对伴热电缆132进行隔离，且双螺旋的缠绕方式使伴热电缆132能够均匀缠绕在气体采样管110之外，从而对气体采样管110各个位置的加热效果更加均匀。在其他实施方式中，亦可仅利用伴热电缆132缠绕在金属编织层120的外周或配合其他结构形成加热垫130，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，定距绝缘带133的材质优选为氟塑料，该种氟塑料具有耐高温、耐腐蚀的特点。在其他实施方式中，定距绝缘带133亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，阻燃带140紧密缠绕在加热垫130的外周，用于对加热垫130提供阻燃和绝缘的效果。较佳地，阻燃带140的材质优选为低烟无卤电缆料，该种电缆料具有环保无卤、绝缘性能良好的特点。在其他实施方式中，阻燃带140亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，信号传输线150平行于轴向延伸，且多根信号传输线150沿周向间隔布置在阻燃带140之外。据此，本实用新型通过信号传输线150的设置，赋予了采样管束传输电信号的功能，从而将气体的传输、保温与电信号的传输集成在同一采样管束上，实现采样管束的气电复合功能。信号传输线可在分析设备(例如离子迁移谱仪)与采样设备之间传递电信号，例如，可包括连接到采样设备上的指示灯的信号线、用于控制加热采样设备的部件的电线。

进一步地，在本实施方式中，信号传输线150的导体类型优选为抗衰减导体，该种类型的导体具有信号传输效率高的特点。在其他实施方式中，信号传输线150亦可选择其他导体类型，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，信号线绝缘层190包覆在阻燃带140的外周，且多根信号传输线150实质上是分布在信号线绝缘层190之内，从而通过信号线绝缘层190对信号传输线150提供绝缘防护。在其他实施方式中，亦可采用其他方式提供信号传输线150以绝缘防护，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，信号线绝缘层190的材质优选为氟塑料，该种氟塑料具有耐高温、耐腐蚀的特点。在其他实施方式中，信号线绝缘层190亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

如图1和图2所示，在本实施方式中，外皮主要包括由内致外依次包覆在信号传输线150(或信号绝缘层190)外周的防火层160、保温层170和编织网180，即防火层160包覆在信号传输线150(信号线绝缘层190)的外周，保温层170包覆在防火层160的外周，编织网180包覆在保温层170的外周。其中，防火层160能够提供防火和隔热的功能，且在制程中可利用防火层160将设有信号传输线150的信号线绝缘层190缠绕固定在阻燃带140的外周。保温层170能够提供绝热保温的功能，且编织网180能够提供固定和保护采样管束的功能。

进一步地，在本实施方式中，防火层160的材质优选为玻璃纤维，该种材质具有不可燃、耐高温和隔热的特点。在其他实施方式中，防火层160亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，保温层170的材质优选为环保级硅胶，例如中等密度的食品级硅胶，该种材质具有无味、无干扰源产生、热传导系数低的特点。在其他实施方式中，保温层170亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，编织网180的材质为阻燃材料，以进一步提供采样管束以阻燃保护。

如图2所示，在本实施方式中，两组接头组件200分别设置在管束本体100的两端，用以连接于分析设备或采样设备。

具体而言，如图2所示，在本实施方式中，每组接头组件200主要包括管束接头210、气路接头220以及电路接头230。其中，管束接头210连接在管束本体100的端部，且其部分接头结构是固定在管束本体100端部的防火层160与保温层170之间。气路接头220设置在管束接头210上且连通于管束本体100的气体采样管110，用以与分析设备或采样设备的气路接口连接。电路接头230设置在管束接头210上且电连接于管束本体100的信号传输线150，用以与分析设备或采样设备的电路接口连接。

进一步地，在本实施方式中，管束接头210优选为非标螺纹快接头。

进一步地，在本实施方式中，管束接头210的材质优选为聚醚醚酮(polyetheretherketone，简称PEEK)材质，该种材质具有耐高温的特点。在其他实施方式中，管束接头210亦可选择其他材质，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，气路接头220优选为卡套式快接头的接头形式，该种快接头具有密封性好和连接紧密的特点。在其他实施方式中，气路接头220亦可选择其他具有上述至少一种特性的接头形式，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，气路接头220的材质优选为不锈钢，该种材质具有耐高温和耐腐蚀的特点。在其他实施方式中，气路接头220亦可选择其他具有上述至少一种特性的材质，并不以本实施方式为限。

进一步地，在本实施方式中，电路接头230可以优选具有插入损耗和接触电阻小的特点的接头形式。

承上所述，在本实施方式中，采样管束的外径不大于3cm，长度介于0.8m～2m。采样管束的最高维持温度为120℃，最高暴露温度为200℃，最低环境温度为-20℃。当采样管束最高维持温度下工作时，采样管束的外皮温度(即编织网180的温度)不大于40℃。采样管束的供电电压约为12V，功率约为40W。采样管束可耐受各种酸、碱介质的腐蚀，且耐压强度约为1.0Mpa二保证不发生泄漏。采样管束各层包覆的材料均为柔性材料，而具有易于弯折，缠绕，曲率半径小的特点。采样管束的气体采样管110的内径可以为大约2.2mm，外径约为4mm。采样管束加热到最高维持温度(例如120℃)所需时间不大于15min。

需说明的是，以上关于本实用新型提出的采样管束各参数的介绍，仅为基于一种现有MCC-IMS系统的示例性说明。为适应不同检验需要，或为将采样管束应用于其他类型的采样分析设备时，采样管束的各参数均可分别进行调整，互不影响，且不以本实施方式为限。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的采样管束仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种采样管束中的一个示例。应当清楚地理解，本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的采样管束的任何细节或采样管束的任何部件。

综上所述，本实用新型提出的采样管束，通过在加热垫内设置温度传感器，实现了温度可调节的传感器反馈式伴热带的设计，实现温度的实时调节，加热更加均匀且温度控制误差较小，相比于现有管束更加适用于MCC-IMS仪器在旅检和货检的使用工况。同时，本实用新型利用信号传输线及其相关线束结构的设计，提供电信号的传输功能，从而实现管束的气电复合的功能。

采样分析设备实施方式

在本实施方式中，本实用新型提出的采样分析设备是以MCC-IMS系统(即快速气相色谱-离子迁移谱联用谱仪)为例，进一步地，是以具有气相色谱仪和离子迁移谱仪的采样分析系统为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本实用新型提出的采样分析设备的设计应用于其他相似的系统中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本实用新型提出的采样分析设备的原理的范围内。

在本实施方式中，本实用新型提出的采样分析设备主要包括气体收集采样器、气相色谱仪和离子迁移谱仪。其中，气体收集采样器与气相色谱仪之间通过本实用新型提出的采样管束连接，且气相色谱仪与离子迁移谱仪之间通过本实用新型提出的采样管束连接。在其他实施方式中，本实用新型提出的采样管束亦可仅连接在气体收集采样器与气相色谱仪之间或气相色谱仪与离子迁移谱仪之间，并不以本实施方式为限。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的采样分析设备仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种采样分析设备中的一个示例。应当清楚地理解，本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的采样分析设备的任何细节或采样分析设备的任何部件。

综上所述，本实用新型提出的采样分析设备，通过采用本实用新型提出的采样管束连接采样设备或分析设备，使得采样传输更加安全可靠，且具有较高的采样性能。

基于上述对本实用新型提出的采样管束的示例性说明，上述采样管束的制备方法主要包括以下步骤：

提供一气体采样管；

在气体采样管外周编织包覆金属编织层；

在金属编织层上黏贴温度传感器；

在金属编织层外周缠绕伴热电缆；

在伴热电缆外周缠绕阻燃带；

利用防火层将多根信号传输线缠绕固定在阻燃带外周，并在管束端部连接接头组件；

在防火层外周包覆保温层；以及

在保温层外周编织包覆编织网。

其中，在本实施方式中，对于缠绕伴热电缆的相关步骤，进一步是将伴热电缆和定距绝缘带以类似双螺旋的方式缠绕在金属编织层的外周，从而形成具有伴热电缆的加热垫。

在此应注意，本说明书中描述的采样管束的制备方法仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种制备方法中的一个示例。应当清楚地理解，本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的采样管束的制备方法的任何细节或制备方法的任何步骤。

以上详细地描述和/或图示了本实用新型提出的采样管束及具有该采样管束的采样分析设备的示例性实施方式。但本实用新型的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

虽然已根据不同的特定实施例对本实用新型提出的采样管束及具有该采样管束的采样分析设备进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本实用新型的实施进行改动。