专利名称：微型大气/空气采样器的制作方法
技术领域：
本实用新型大气／空气采样器，属于采样技术领域中的一种常用仪器。
目前，在采样技术领域中，由于用途的不同，国内外有多种类型和规格的大气采样器，它们一般都由控制电路，各种规格的泵、流量调节阀、流量计、采样吸收池和电源等部分组成。国内现普遍使用的仍是比较笨重的气体采样器，国外虽有微型大气采样器，但都为单路采样，如美国科尔帕默公司的N－07600 Air Sampling Pump和日本的SIBATA MP－05等气体采样器，这些仪器价格高，且使用寿命受到泵膜控制阀片、电机等易损坏元器件限制。在环保、卫生等部门的实际应用中，常常需在采样现场测试多种有害气体成分，故需设置多个采样器或进行平行采样。在现有技术中，为了实现平行采样，将采样的进气、排气孔分别由一路分成两支路的方法进行采样，这种方法的主要缺点是两个采样吸收池流量调节互相影响，造成不能同时精确采集两个样品。为了克服这一缺点，有人曾用在采样器内装两个泵来实现，但这种办法将使采样器体积、重量、功耗随之增大。
本实用新型是为了克服上述采样器存在的缺点，为环保、化工、冶金、卫生科研等部门提供了一种体积小、重量轻、低功耗、流量稳定、性能可靠，使用灵活、携带方便且价格便宜的单路或双路微型大气／空气采样器。
本实用新型微型大气／空气采样器，由控制电路、隔膜泵、流量调节阀、流量计、采样吸收池和电源组成。其特征在于a、隔膜泵为有二个单独推拉式泵气室(A)和(B)的双路微型泵，泵气室(A)和(B)在电机(35)的作用下，分别由连杆(3)(4)通过凸轮(7)，微型轴承套(5)带动，构成两个单独通道气路。或隔膜泵为单路微型泵，单路泵气室(A)由连杆(3)通过凸轮(7)微型轴承套(5)带动，构成一个单独通道气路；b、流量计为玻璃管上刻有数字量度的直读式微型玻璃转子流量计；c、控制电路由振荡与分频电路、电平转换电路、RS控制触发器、计数器和译码器组成。
在采样器的隔膜泵中，泵气室的泵膜控制阀片通常是由橡胶材料制成，这种材料易损坏，普遍认为它是泵体最易损坏的元器件之一。本实用新型的泵膜控制阀片是采用金属材料加工而成，该金属材料为磷锌铜或弹簧钢等，这种阀片具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、防老化、寿命长等优点。经使用证明，这种阀片连续工作1000小时以上，仍具有良好的控制性能。为了进一步改善金属阀片的性能，可在阀片的表面镀上耐酸碱腐蚀的金、银或金属化合物如碳化钛等金属薄层。
时间自动控制是采样器的重要部件之一，其性能优劣将直接影响采入气体量的准确性。本实用新型的控制电路是在仪器的有限空间内采用32768HZ石英精体及低功耗CMOS集成电路，通过合理的逻辑设计与布线，使控制电路集成化，印刷电路基板化，从而使印刷电路板外引线大为减少，这样，即保证了仪器高准确的时间控制，又保证了仪器的稳定可靠和低功耗。
下面对本实用新型进行具体描述图1本实用新型微型大气／空气采样器构造示意图图2采样器中微型泵构造示意图图3采样器控制电路原理图
1、A气室19、B气室上盖2、B气室20、硅橡胶管3、A气室连杆21、硅橡胶管4、B气室连杆22、流量调节阀5、微型轴承套23、流量调节阀6、微型轴承24、硅橡胶管7、凸轮25、硅橡胶管8、A气室泵膜26、流量计9、B气室泵膜27、流量计10、A气室下盖28、硅橡胶管11、B气室下盖29、硅橡胶管12、A气室压片30、仪器排气孔13、B气室压片31、仪器进气孔14、A气室排气孔32、仪器进气孔15、B气室排气孔33、仪器排气孔16、A气室进气孔34、电机支架17、B气室进气孔35、微型电机18、A气室上盖36、控制电路
37、微型电机机轴38、采样吸收池39、采样吸收池44、胶橡胶管45、胶橡胶管50、电源图1也是本实用新型的一种双路微型大气／空气采样器的实施例。
本发明微型泵有二个推拉式泵气室，泵气室A为左通气室，泵气室B为右通气室，两个泵气室在电机(35)带动下进行工作。电机(35)用电机支架(34)固紧。两个泵气室分别通过连杆(3)和(4)与凸轮(7)，双向轴承套(5)连结，微型轴承(6)与凸轮(7)用紧密配合固紧，电机(35)机轴与凸轮(7)用顶丝固紧。这样，当电源接通后，通过控制电路(36)，可控制电机(35)起动与停止。当电机运转时，电机机轴(37)带动凸轮(7)，通过微型轴承(6)与轴承套(5)，使连杆(3)(4)形成推拉式的往复运动。在泵气室A和B内，分别装有金属材料为磷锌铜的泵膜控制阀片，在其作用下，泵进气口(16)(17)和排气口(14)(15)，分别送出气流。左通道气室A的气流由进气口(31)通过硅胶管(44)进入泵进气口(16)，气流在泵膜控制阀片作用下，从泵排气口(14)，硅胶导管(20)进入流量调节阀(22)，调节阀(22)可从0－1600ml／分的范围内任意调节流量，通过硅导管(24)进入流量计(26)，然后通过硅胶导管(28)至仪器排气孔(30)排出。所用的流量计是一种玻璃管上刻有数字量度直读式微型玻璃转子流量计。根据用户需要，可从采样器排气孔(30)(33)或进气孔(31)(32)与采样吸收池(38)或(39)相接。在左通道气室A开始工作时，右通道气室B的气流由仪器进气孔(32)，依次经过硅胶导管(45)，泵气室进气孔(17)，泵排气孔(15)，硅胶导管(21)，流量调节阀(23)，硅胶导管(25)，流量计(27)，硅胶导管(29)至仪器排气孔(33)。
本采样器的时控装置，既可自动，又可手动，使用灵活方便。需要定时时，往上拨动K1－K5相应的时控开关，先按清除键RST1，后按下采样键RST2，便可自动采样。
当按下清除键RST1时，门H3输出端呈低电平，整机电路处于零状态，按下采样键RST2时，H1处于高电平，u1门被打开，由振荡回路电容C1、C2以及石英晶体ZB所形成的脉冲信号，经电平转换器R1、R2、R3，晶体二极管D1、D2，晶体三极管BT1、BT2送入u1，只要u1门一经被打开，秒脉冲信号便通过SC1－SC12计数器进行计数，并由门u1－u6进行译码，通过相应开关K1－K5去控制u3，经功率门M1控制电机的起动或停止。
需要手动采样时，将开关K1－K5全往下拨，按下清除键RST1和采样键时，其作用过程同上，只是开关K1－K5不起作用。可用机外时控装置或手表实现任意的采样时间控制。
本采样器的时控电路原理图如图3所示。它是由振荡与分频电路、电平转换电路、RS控制触发器、计数器和译码器组成。振荡与分频电路由晶体ZB、电容C1、C2和集成电路0400组成，晶体ZB两端与0400的(7)(8)脚相连，电容C1、C2与晶体ZB相连，振荡器产生32768的频率，由0400经15级分频电路分频，在0400的(3)(5)端可输出1秒的脉冲信号。由于0400的电源电压为1.2V，不能直接带动其它部分的电路，所以需要电平转换后经晶体二极管D5、D4送至控制门u1，RS控制触发器，采用MC4001，它由H1、H2、H3、H4门组成，H1、H2的一个输入端分别与RST1、和RST2相接，能方便地实现仪器的起动与清除控制。当按下RST1时，触发器呈“0”状态，H3输出低电平，u1门关闭，电机处于“0”状态，当按下RST2时，触发器呈“1”状态，门H3输出端呈高电平，经功率门M1驱动电机运转，同时u1门被打开，振荡分频的秒脉冲信号可经u1门送计数器CP端进行计数。计数器由MC4040来完成，它由12位二进制计数器组成。计数器相应输出端与4输入门4082相连，根据二进制译码状态，可在门u2、u3、u4、u5、u6输出端得到相应的脉冲信号，通过开关K1－K5去控制RS触发器。
上述实施例中R1、R2为1KΩR3、R4为3KΩR5、R6、R7、R10为100KΩR8为2.7KR9为2KΩC1、C2为20PS为MC0400H1、H2、H3、H4为MC4001u1、u2、u3、u4、u5、u6为MC4082SC1－SC12为MC4040M1为MC1413M2为微型电机采样时间的控制，根据环保、卫生等部门在采样中常用的时间要求，采用固定多档式的定时方式。
电 子 时 控 表定时开关档数12345开关全拨下定时时间(分)510304060任意定时本仪器除采用交流供电外，还可采用直流供电，电压为6V，为满足用户在野外进行较长时间的采样，仪器配有容纳4节1号电池的电池合，使用十分方便。
本仪器经使用，测试证明，具有下列优点1、采样流量＞1600ml／分，而美国N－07600－00Air Sampling pump采样量＞1500ml／分；2、仪器既可单路又可双路采样，流量稳定度优于5％；3、采样时控准确度优于0.1％(秒)；4、体积小50×90×150(mm)；5、重量轻每只小于0.5Kg；6、噪声＜20分贝(1米处测量)；7、结构简单，成本低，价格便宜，采样器售价约500元，而美国产N－07600－00Air Sampling pump 每台售价336美元；8、该仪器功耗小(约1W)，交直流两用，携带方便。
权利要求1.由控制电路、隔膜泵、流量调节阀、流量计、采样吸收池和电源所构成的微型大气/空气采样器；其特征在于a、隔膜泵为有两个相同的单独推拉式泵气室A、泵气室B的双路微型泵，其轴承套(6)是双向或单向的，凸轮的微型轴承套(6)的两端分别与连杆(3)(4)的一端相连，连杆(3)(4)的另一端分别与泵气室A和B的泵膜(8)(9)相连，构成两个单独的通道气路；或隔膜泵为有一个单独推拉式的泵气室的单路微型泵，连杆的两端分别与泵气室和凸轮的微型轴承套相连，构成一个单独通道气路；b、流量计为玻璃管上刻有数字量度的直读式微型玻璃转子流量计；c、控制电路由振荡与分频电路、电平转换电路、RS控制触发器、计数器、译码器和电源组成。
2.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于微型泵的泵膜控制阀片为金属材料制做的金属泵膜控制阀片。
3.根据权利要求2所述的采样器，其特征在于制做泵膜阀片的金属材料为磷锌铜或弹簧钢，或泵膜控制阀片可为在其表面上镀上一层耐酸、耐碱、防腐蚀的金属或金属化合物如金、银、钛等。
4.根据权利要求1所述的采样器，其特征在于所述的振荡与分频电路是由石英晶体ZB、电容C1、C2和CMOS集成电路0400组成，晶体ZB两端与0400(7)(8)管腿相连，电容C1C2与晶体ZB相连，振荡产生32768HZ的频率，由0400经15级分频电路分频，在0400的(3)(5)端可得到秒／脉冲信号，经电平转换电路完成电平转换，由RS触发器控制，送入计数器MC4040进行计数。
5.根据权利要求1或4所述的采样器，其特征在于电平转换电路由电阻R1、R2、R3、R4和晶体三极管BT1、BT2构成，晶体三极管BT1、BT2的基极分别通过电阻R1、R2与CMOS0400集成电路的(3)(5)端相连，其集电极分别与R3、R4相连，R3、R4的另一端与电源相连，通过晶体二极管D3、D4将秒脉冲送入门u1。
专利摘要微型大气/空气采样器，是采样技术领域中常用的仪器。它是由控制电路、隔膜泵、流量调节阀、流量计、采样吸收池和电源所构成。其特征是隔膜泵为有二个相同单独推拉式泵气室的双路微型泵或具有一个推拉式泵气室的单路微型泵。控制电路由振荡与分频电路、电平转换电路、RS控制触发器、计数器、译码器和电源组成。该采样器体积小、重量轻、功耗低、流量稳定、采样量准确、性能可靠、使用灵活、携带方便、价格便宜。
文档编号G01N1/24GK2068234SQ9020753
公开日1990年12月26日 申请日期1990年5月31日 优先权日1990年5月31日
发明者古准栋 申请人:中国科学院化工冶金研究所