一种基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统。属于环境监测领域，具体涉及一种对样品进行自动采样进样及反吹的装置。


背景技术：

[0002]
环境空气中挥发性有机物的检测方法主要有气相色谱法、质谱法和光谱法，由于挥发性有机物在空气中含量较低，因此需要对空气中的挥发性有机物进行良好的采集。目前最广泛的采集方法为吸附法，使用固体的吸附物对气体进行吸附收集。吸附物需要具备容纳有机物量大，吸附速度快，物质不易变化等特性。但在实际的监测分析工作中，有机物的沸点相差较大，单一的吸附物无法满足需求，因此需要混合吸附物使用。
[0003]
气相色谱法是目前测量环境空气中挥发性有机物的主流方法，但受限于电子轰击技术和色谱的分析问题，存在一定的局限性，不能实时的监测和分析，时效性较差，在对测定样品进行测定钱的处理时，需要消耗大量的溶剂和样品，在采集时需要消耗大量的人力物力进行采集，在运输时难度较大，样品可能会发生损失或者各种成分之间混合导致结果出现误差，导致监测的效果差，这种费力的监测方法导致了监测费用的上升，需要在样品采集，存储运输和提纯分离等过程花费更多的费用。
[0004]
光电离子探测器使用了一个紫外灯光源将有机物离子化，产生的正负离子可被检测器检测。检测器测量离子化的气体的电荷并将其转化为电流信号，电流在经放大电路放大后转换为ppm（百分比浓度）值。在被检测后，离子重新复合为原来的气体和蒸汽。光电离子探测器是一种非破坏性检测器，它不会改变待测气体，这样一来，经过光电离子探测器检测的气体仍可被收集做进一步的测定。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型主要是解决现有挥发性有机物在线监测系统标定及采样反吹中存在的问题，提供一种基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统，该装置可以使用三种不同的算法标定气体，可以取样待监测气体，经由光电离子探测器测出浓度并记录，提供实时浓度曲线，历史数据等供人查看，并支持多种设置，实现对测量时间，反吹间隔等的控制，让监测过程全程可控。
[0006]
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：包括气路，印刷电路板处理装置，组态屏显示操控装置；所述气路包括相互独立的采样、反吹与标定装置，光电离子探测器；所述印刷电路板处理装置通过阀控电路控制采样、反吹与标定装置；所述光电离子探测器与印刷电路板处理装置连接；所述组态屏显示操控装置通过通讯接口与印刷电路板处理装置连接。
[0007]
进一步地，所述采样、反吹与标定装置分别对应设置一个三通电磁阀。
[0008]
进一步地，所述采样装置通过一个三通电磁阀与采样泵分别采集测量两处气体ppm浓度；所述标定装置的入口通过一个三通电磁阀与标气瓶连接；所述反吹装置通过一个
三通电磁阀与反吹气泵连接。
[0009]
进一步地，所述气路中还设有流量计。
[0010]
进一步地，所述印刷电路板处理装置包括单片机，模拟信号处理电路，阀控电路，数字电路，以及各种设备接口。
[0011]
进一步地，所述数字电路包括4~20ma输出电路；设备接口包括485通讯接口，232通讯接口。
[0012]
进一步地，光电离子探测器与印刷电路板处理装置中的模拟信号处理电路连接，印刷电路板处理装置中的232通讯接口与具有232通讯接口的设备相连，4~20ma输出电路与具有4~20ma输入电路的设备相连，4~20ma输出电路输出的信号为监测气体的ppm值。
[0013]
进一步地，组态屏显示操控装置包括触摸屏以及485通讯接口，组态屏显示操控装置通过485通讯接口与印刷电路板处理装置连接。
[0014]
本实用新型的气路设置三个三通电磁阀用于不同气体的接入，包括用于切换采样气体的采样电磁阀，用于接入反吹气体的反吹电磁阀，以及用于接入样品气体的标定电磁阀。
[0015]
本实用新型的光电离子探测器（pid）用于将气体浓度转换为模拟信号。组态屏显示操控装置用于显示数据，设置参数，对系统进行手动操作等。
[0016]
本实用新型提供的基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统的方法，主要包括：
[0017]
采样三通电磁阀采样，使用采样泵采集待测气体通过光电离子探测器，印刷电路板控制采样三通电磁阀在设置的时间进行切换，采集不同的气体；
[0018]
光电离子探测器测量进气浓度，将浓度转化为模拟信号；
[0019]
印制电路板接受模拟信号，处理数据，转换为数字信号，发送至组态屏；
[0020]
组态屏接收数字信号，显示浓度，并提供历史数据，设置界面等功能；
[0021]
反吹三通电子阀进行反吹动作，清理气体管道；
[0022]
标定三通电磁阀接入标定气体，通过光电离子探测器输出的电压与实际浓度的关系能够建立一个关系式，从而进行气体标定，为了提高标定的准确度，本实用新型具有三种不同的算法，可自由选择以适应不同的探测器曲线。
[0023]
本实用新型由于采用了光电离子探测器监测ppm，无需对监测气体做过多处理，节约了大量资源和成本；组态屏的采用能够更加直观的监测气体的变化，并且提供历史数据、实时气体浓度、浓度曲线等供查看，能够设置包括：反吹时间、反吹间隔、标定方式、测量范围等，实现自动化过程的自由控制；采用不同的光电离子探测器，便能够实现不同浓度的测量需求，结构简约，操作方便。
[0024]
本实用新型具有如下特点：（1）用不同的三通电磁阀和气路实现采样，反吹，标定的气体接入，彼此之间相互隔离，避免干扰。（2）使用光电离子探测器进行气体监测，不需要复杂的气体处理装置，节约了成本，简化了流程，并且可通过更换不同的光电离子探测器实现对不同浓度的不同气体进行监测，适用范围广。（3）组态屏能够对监测过程进行多种设置，实现对监测过程的控制。
附图说明
[0025]
图1.是本实用新型实施例基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统的工作流程图。
[0026]
图2.是实施例的气路示意图。
[0027]
图3.是实施例基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
实施例
[0029]
以下实施例提供了一种基于光电离子探测器的挥发性有机物在线监测系统，主要包括气路，印刷电路板处理装置，组态屏显示操控装置；气路包括相互独立的采样、反吹与标定装置，光电离子探测器；印刷电路板处理装置通过阀控电路控制采样、反吹与标定装置；光电离子探测器与印刷电路板处理装置连接；组态屏显示操控装置通过通讯接口与印刷电路板处理装置连接。
[0030]
参照图1，本实用新型的工作流程为首先采集入口处的样气，并通过光电离子探测器(pid）测量气体浓度，采集一段时间后，切换采样阀，开始采集并测量出口处的样气并循环。在用户设置的时间点，打开反吹阀，开始自动反吹，自动反吹会对出入口都进行反吹。反吹结束后，继续测量出入口的样气。该流程中的各个时间点都可以由用户通过组态屏进行设定。包括：切换采样阀的时间，自动反吹的时间间隔，自动反吹的时长，以及出入口各自反吹的时间。
[0031]
参照图2，本实用新型的气路中主要部分为三个三通电磁阀，一个采样泵，一个流量计以及一个pid。三个三通电磁阀分别为标定阀，采样阀和反吹阀。当需要进行标定时，印刷电路板控制采样阀与反吹阀关闭，标定阀打开，标定气体通过标定阀进入气路，经过流量计，到达pid，pid输出电压，印刷电路板通过pid的输出电压与标气浓度的对应关系计算函数，进行标定。当系统正常工作即采样测量时，关闭标定阀，采样阀置位于入口样气入口，样气经采样阀进入气路，经过流量计，到达pid，通过标定时得到的函数与pid输出的电压计算得到样气浓度。在测量一段时间后，切换采样阀至出口样气入口，进行测量。测量一段时间后，切回入口样气进行测量并重复以上过程。在系统测量一段时间后，开始自动反吹，此时关闭标定阀，打开反吹阀，采样阀置位于入口样气入口，反吹一定时间后切换反吹阀至出口样气入口，使用反吹气体对出入口分别进行反吹，以上过程结束后，关闭反吹阀，重新进行采样测量。
[0032]
参照图3，本实用新型主要由三个部分组成，即气路，印刷板和组态屏。其中气路包括：反吹阀，采样阀，标定阀，采样泵以及pid传感器，印刷板包括单片机，模拟信号处理电路，阀控电路，485通讯接口，232通讯接口以及4~20ma输出电路。组态屏通过485通讯接口与印刷电路板连接，印刷电路板通过阀控电路控制气路中的三个三通电磁阀。气体通过气路，pid传感器输出对应气体浓度的电压，通过模拟信号处理电路由印刷电路板采集，印刷电路板将电压换算成浓度后，通过485通讯接口传输至组态屏显示，供用户查看。同时印刷电路
板也会通过4~20ma电路将浓度转化为模拟信号输出供其它设备使用。232通讯接口可用来连接其它具备232通讯接口的设备。