一种气质联用仪故障检测装置及检测方法与流程

本发明涉及气质联用仪，具体为一种气质联用仪故障检测装置及检测方法。

背景技术：

1、气质联用仪是指将气相色谱仪和质谱仪联合起来使用的仪器。质谱法可以定性分析，而色谱法可以对有机化合物进行分离分析，但是由于气相色谱仪和质谱仪结构复杂，内部器件较多，气质联用仪在使用过程中会发生故障的情况，因此需要借助气质联用仪故障检测装置对气质联用仪进行故障排查。

2、现有技术中的气质联用仪故障排查方法是借助多种仪器设备，对可能出现的故障原因逐一排查确认，然而由于导致气质联用仪结构复杂且内部器件较多，使得造成故障的原因同样较多，进而导致排障时间长、排查步骤繁琐，在故障检测方面操作量大且极为不便。

3、同时经检索，根据中国专利公开号为cn115951002a的发明专利中公开了一种气质联用仪故障检测装置，该发明专利中的气质联用仪故障检测装置是通过真空计、电压传感器以及通信装置等设备对气质联用仪进行真空度和电压数据检测，并将检测的数据和获取的质量色谱图数据通过构建的故障模型进行故障优先级排序，但是由于气质联用仪故障原因较多，该气质联用仪故障检测装置仅通过真空计和电压传感器难以获取较为全面的故障数据，因此该故障检测装置的故障排查精确性还有待进一步改进，故而提出一种气质联用仪故障检测装置及检测方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种气质联用仪故障检测装置及检测方法，具备多方面采集故障数据，通过构建训练模型进行故障快速排查的优点，解决了上述背景技术中的气质联用仪故障检测装置采集数据范围较小，无法实现全面故障排查的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述多方面采集故障数据，通过构建训练模型进行故障快速排查的目的，本发明提供如下技术方案：一种气质联用仪故障检测装置，包括计算机处理器和控制电源，所述计算机处理器数据连接有温度检测组件，所述计算机处理器数据连接有气密性检测组件，所述计算机处理器数据连接有压力检测组件，所述控制电源电性连接有电压检测组件。

5、优选的，所述控制电源通过线缆电性连接有气质联用仪本体，所述计算机处理器包括数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块，所述气质联用仪本体包括离子源和分析检测器，所述分析检测器接收离子并生成质谱信号，将所述质谱信号通过分析检测器传输至数据采集模块，所述数据处理模块接入有图像显示器，用于根据获取的质谱信号生成质谱图像数据。

6、优选的，所述气质联用仪本体包括进样口和色谱接口，所述温度检测组件包括设置于气质联用仪本体上的温控仪，用于控制离子源、进样口和色谱接口的温度数值，所述温度检测组件包括温度检测仪,用于检测离子源、进样口和色谱接口的实际温度数据，所述温度检测仪与数据采集模块数据连接。

7、优选的，所述气密性检测组件包括气体检漏仪，所述气体检漏仪为热导式气体传感器结构，根据热导式气体传感器的热敏电阻检测气质联用仪本体的管路连接部件，所述气质联用仪本体包括机械泵和真空泵，所述气密性检测组件包括通过电极接头与机械泵和真空泵连接的真空计，所述真空计与气体检漏仪均与数据采集模块数据连接。

8、优选的，所述气质联用仪本体包括进样室、分离室和检测室，所述压力检测组件包括气压传感器，所述气压传感器设置有压强检测端头，所述压强检测端头包括压敏薄膜和与压敏薄膜电性连接的电阻元件，用于检测进样室、分离室和检测室的气压数据，所述压力检测组件包括气体流量传感器，所述气体流量传感器设置有涡街测速探头，用于检测气质联用仪本体管路中气体流量数据，所述气压传感器与气体流量传感器均与数据采集模块数据连接。

9、优选的，所述电压检测组件包括万用表和与万用表接口连接的通信数据线，用于检测控制电源和气质联用仪本体的线路数据，所述万用表通过传输接口与数据采集模块数据连接，所述数据存储模块存储有仪器正常数据和历史故障数据。

10、一种气质联用仪故障检测方法，包括以下操作步骤：

11、s1.分别通过温度检测组件、气密性检测组件、压力检测组件和电压检测组件采集控制电源和气质联用仪本体的工作数据；

12、s2.将采集的工作数据经数据采集模块输送至数据处理模块进行处理，得到异常数据集；

13、s3.从数据存储模块采集历史故障数据，建立故障检测模型；

14、s4.将采集的异常数据集输入故障检测模型，分析输出气质联用仪本体的问题数据类型。

15、优选的，通过通信接口接入数据存储模块获取历史故障数据，形成历史故障数据集sn(sn＝x1、x2、x3、...xn),对历史故障数据集sn进行数据标准化处理，所述标准化处理公式为：

16、其中zi表示标准化后第i个样本的特征值，xi表示第i个样本的特征值，表示历史故障数据集sn的平均值，s表示历史故障数据集sn的标准差。

17、优选的，对历史故障数据集sn标准化处理后得到故障数据集zn，划分故障数据集zn得到训练样本集和测试样本集，建立输入层、卷积层、池化层、激活函数relu和输出层以及构建损失函数、优化器和训练参数，用于构建卷积神经网络模型，所述卷积层包括第一卷积层c1、第二卷积层c2和第三卷积层c3，所述池化层包括第一池化层s1和第二池化层s2，所述训练参数包括训练次数、测试次数和训练轮数。

18、优选的，向输入层输入训练样本集的样本数据，通过卷积层和池化层进行特征提取后转换呈一维向量，将得到的一维向量输入至输出层，输出得到故障问题模型，根据优化器进行反向传播误差并更新模型参数，对模型重复训练迭代，直至模型收敛或达到设定的训练轮数，根据所述测试样本集对模型进行评估，将异常数据集输入模型，输出气质联用仪本体的问题数据类型。

19、(三)有益效果

20、与现有技术相比，本发明提供了一种气质联用仪故障检测装置及检测方法，具备以下有益效果：

21、该气质联用仪故障检测装置及检测方法，通过设置温度检测组件、气密性检测组件、压力检测组件和电压检测组件对气质联用仪本体进行全面性数据检测，将检测的数据传输至计算机处理器中进行处理，然后从计算机处理器中调取历史故障数据，根据故障数据构建和训练以神经网络为基础的故障模型，通过故障模型对气质联用仪本体的异常数据进行分析，从而快速排查出气质联用仪本体的故障问题。

技术特征：

1.一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：包括计算机处理器(1)和控制电源(2)，所述计算机处理器(1)数据连接有温度检测组件(3)，所述计算机处理器(1)数据连接有气密性检测组件(4)，所述计算机处理器(1)数据连接有压力检测组件(5)，所述控制电源(2)电性连接有电压检测组件(6)。

2.根据权利要求1所述的一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：所述控制电源(2)通过线缆电性连接有气质联用仪本体(7)，所述计算机处理器(1)包括数据采集模块、数据处理模块和数据存储模块，所述气质联用仪本体(7)包括离子源和分析检测器，所述分析检测器接收离子并生成质谱信号，将所述质谱信号通过分析检测器传输至数据采集模块，所述数据处理模块接入有图像显示器，用于根据获取的质谱信号生成质谱图像数据。

3.根据权利要求2所述的一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：所述气质联用仪本体(7)包括进样口和色谱接口，所述温度检测组件(3)包括设置于气质联用仪本体(7)上的温控仪(301)，用于控制离子源、进样口和色谱接口的温度数值，所述温度检测组件(3)包括温度检测仪(302),用于检测离子源、进样口和色谱接口的实际温度数据，所述温度检测仪(302)与数据采集模块数据连接。

4.根据权利要求3所述的一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：所述气密性检测组件(4)包括气体检漏仪(401)，所述气体检漏仪(401)为热导式气体传感器结构，根据热导式气体传感器的热敏电阻检测气质联用仪本体(7)的管路连接部件，所述气质联用仪本体(7)包括机械泵和真空泵，所述气密性检测组件(4)包括通过电极接头与机械泵和真空泵连接的真空计(402)，所述真空计(402)与气体检漏仪(401)均与数据采集模块数据连接。

5.根据权利要求4所述的一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：所述气质联用仪本体(7)包括进样室、分离室和检测室，所述压力检测组件(5)包括气压传感器(501)，所述气压传感器(501)设置有压强检测端头，所述压强检测端头包括压敏薄膜和与压敏薄膜电性连接的电阻元件，用于检测进样室、分离室和检测室的气压数据，所述压力检测组件(5)包括气体流量传感器(502)，所述气体流量传感器(502)设置有涡街测速探头，用于检测气质联用仪本体(7)管路中气体流量数据，所述气压传感器(501)与气体流量传感器(502)均与数据采集模块数据连接。

6.根据权利要求2所述的一种气质联用仪故障检测装置，其特征在于：所述电压检测组件(6)包括万用表(601)和与万用表(601)接口连接的通信数据线(602)，用于检测控制电源(2)和气质联用仪本体(7)的线路数据，所述万用表(601)通过传输接口与数据采集模块数据连接，所述数据存储模块存储有仪器正常数据和历史故障数据。

7.一种气质联用仪故障检测方法，其特征在于：包括权利要求1-6所述的一种气质联用仪故障检测装置，还包括以下操作步骤：

8.根据权利要求7所述的一种气质联用仪故障检测方法，其特征在于：通过通信接口接入数据存储模块获取历史故障数据，形成历史故障数据集sn(sn＝x1、x2、x3、...xn),对历史故障数据集sn进行数据标准化处理，所述标准化处理公式为：

9.根据权利要求8所述的一种气质联用仪故障检测方法，其特征在于：对历史故障数据集sn标准化处理后得到故障数据集zn，划分故障数据集zn得到训练样本集和测试样本集，建立输入层、卷积层、池化层、激活函数relu和输出层以及构建损失函数、优化器和训练参数，用于构建卷积神经网络模型，所述卷积层包括第一卷积层c1、第二卷积层c2和第三卷积层c3，所述池化层包括第一池化层s1和第二池化层s2，所述训练参数包括训练次数、测试次数和训练轮数。

10.根据权利要求9所述的一种气质联用仪故障检测方法，其特征在于：向输入层输入训练样本集的样本数据，通过卷积层和池化层进行特征提取后转换呈一维向量，将得到的一维向量输入至输出层，输出得到故障问题模型，根据优化器进行反向传播误差并更新模型参数，对模型重复训练迭代，直至模型收敛或达到设定的训练轮数，根据所述测试样本集对模型进行评估，将异常数据集输入模型，输出气质联用仪本体(7)的问题数据类型。

技术总结
本发明涉及气质联用仪技术领域，且公开了一种气质联用仪故障检测装置，包括计算机处理器和控制电源，所述计算机处理器数据连接有温度检测组件，所述计算机处理器数据连接有气密性检测组件，所述计算机处理器数据连接有压力检测组件，所述控制电源电性连接有电压检测组件。该气质联用仪故障检测装置及检测方法，通过设置温度检测组件、气密性检测组件、压力检测组件和电压检测组件体进行全面性数据检测，通过计算机处理器处理检测的数据，然后从计算机处理器中调取历史故障数据，根据故障数据构建以神经网络为基础的故障模型，通过故障模型对气质联用仪本体的异常数据进行分析，从而快速排查出气质联用仪本体的故障问题。

技术研发人员：许辉,张昌豹,郝海祥
受保护的技术使用者：上海深汐测试技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27