一种VOCs在线检测仪论文和设计-田文

全文摘要

本实用新型提供了一种VOCs在线检测仪，用于解决现有技术中VOCs在线监测系统检测结果受环境影响大，维持恒温环境困难，远程控制麻烦的技术问题，包括：壳体、电路板、柱箱、TCD模块、FID检测器、稳压阀和进样阀，其中：壳体内部固定安装有柱箱和TCD模块，壳体背面设置有气路接口和电源接口；柱箱一侧设置有电路板，另一侧设置有FID检测器；FID检测器两边分别设置有稳压阀和进样阀；实施本实用新型的技术方案，设置六通阀，定量管和稳压阀，等量进样，增加装置适用的环境；色谱柱包覆在加热铝块上，设置温度传感器和保温层，可实现色谱柱各部分均匀受热；设置通讯接口和无线模块多种通讯方式，便于用户远程监测和控制检测仪；设置保温箱，提高检测精度。

主设计要求

1.一种VOCs在线检测仪，其特征在于，包括：壳体、电路板、柱箱、TCD模块、FID检测器、稳压阀和进样阀，其中：所述壳体内部固定安装有所述柱箱和所述TCD模块，所述壳体背面设置有气路接口和电源接口；所述柱箱一侧设置有所述电路板，另一侧设置有所述FID检测器；所述FID检测器两边分别设置有所述稳压阀和所述进样阀；所述柱箱包括柱箱壳体、保温层、加热铝块、色谱柱、铂电阻安装孔和加热棒安装孔，所述色谱柱包覆在所述加热铝块的外表面，所述保温层设置在所述柱箱壳体和所述加热铝块之间，所述铂电阻安装孔和所述加热棒安装孔设置在所述加热铝块内部用于插接铂电阻和加热棒。

设计方案

1.一种VOCs在线检测仪，其特征在于，包括：壳体、电路板、柱箱、TCD模块、FID检测器、稳压阀和进样阀，其中：

所述壳体内部固定安装有所述柱箱和所述TCD模块，所述壳体背面设置有气路接口和电源接口；

所述柱箱一侧设置有所述电路板，另一侧设置有所述FID检测器；

所述FID检测器两边分别设置有所述稳压阀和所述进样阀；

所述柱箱包括柱箱壳体、保温层、加热铝块、色谱柱、铂电阻安装孔和加热棒安装孔，所述色谱柱包覆在所述加热铝块的外表面，所述保温层设置在所述柱箱壳体和所述加热铝块之间，所述铂电阻安装孔和所述加热棒安装孔设置在所述加热铝块内部用于插接铂电阻和加热棒。

2.根据权利要求1所述的V0Cs在线检测仪，其特征在于：所述FID检测器包括氢气入管、空气入管、点火线、喷咀、尾吹气毛细柱、样品加载入口和收集极，所述色谱柱出来的气体通过所述样品加载入口进入。

3.根据权利要求2所述的VOCs在线检测仪，其特征在于：所述气路接口包括驱动气接口、样品气接口和尾气接口，所述气路接口还设置有六通阀和定量管，所述稳压阀连通所述FID检测器，所述FID检测器连通所述色谱柱。

4.根据权利要求3所述的VOCs在线检测仪，其特征在于：所述FID检测器设置有极化极和收集极，所述极化极和所述收集极连接至放大器和数据记录仪。

5.根据权利要求4所述的VOCs在线检测仪，其特征在于：所述FID检测器安装在一个导热体内，所述导热体设置有温度测量传感器。

6.根据权利要求5所述的V0Cs在线检测仪，其特征在于：所述壳体正面设置有工作站触摸屏和通讯接口，所述通讯接口为USB接口或TypeC接口。

7.根据权利要求6所述的V0Cs在线检测仪，其特征在于：所述壳体背面或侧面设置有一个或多个冷却端口，所述冷却端口为风扇或水冷接口。

8.根据权利要求7所述的VOCs在线检测仪，其特征在于：还包括保温箱，所述保温箱设置在所述气路接口上游，对流入所述气路接口的气体进行预处理。

9.根据权利要求8所述的VOCs在线检测仪，其特征在于：还包括无线模块。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及VOCs检测领域，特别涉及一种VOCs在线检测仪。

背景技术

VOCs在线监测系统可对固定污染源、厂界、园区的挥发性有机物VOCs气体进行实时监测，统一采集、分析、保存数据，实时反映污染排放情况。现有技术中，VOCs自动监测报警系统主要功能有烟气预处理、在线监测、数据处理、自动报警、数据联网等功能，检测仪需要置于恒温控制电路所控制的恒温场内，且采样面积小，检测结果受到环境温度、样气流量的影响。

因此，需要一种能够在线控制，且能够实现无线数据传输，色谱柱受热均匀，检测精度高，适应不同环境，装置结构简单的VOCs在线检测仪。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种VOCs在线检测仪，本实用新型的技术方案是这样实施的：

一种VOCs在线检测仪，包括：壳体、电路板、柱箱、TCD模块、FID检测器、稳压阀和进样阀，其中：所述壳体内部固定安装有所述柱箱和所述TCD模块，所述壳体背面设置有气路接口和电源接口；所述柱箱一侧设置有所述电路板，另一侧设置有所述FID检测器；所述FID检测器两边分别设置有所述稳压阀和所述进样阀；所述柱箱包括柱箱壳体、保温层、加热铝块、色谱柱、铂电阻安装孔和加热棒安装孔，所述色谱柱包覆在所述加热铝块的外表面，所述保温层设置在所述柱箱壳体和所述加热铝块之间，所述铂电阻安装孔和所述加热棒安装孔设置在所述加热铝块内部用于插接铂电阻和加热棒。

优选地，所述FID检测器包括氢气入管、空气入管、点火线、喷咀、尾吹气毛细柱、样品加载入口和收集极，所述色谱柱出来的气体通过所述样品加载入口进入。

优选地，所述气路接口包括驱动气接口、样品气接口和尾气接口，所述气路接口还设置有六通阀和定量管，所述稳压阀连通所述FID检测器，所述FID检测器连通所述色谱柱。

优选地，所述FID检测器设置有极化极和收集极，所述极化极和所述收集极连接至放大器和数据记录仪。

优选地，所述FID检测器安装在一个导热体内，所述导热体设置有温度测量传感器。

优选地，所述壳体正面设置有工作站触摸屏和通讯接口，所述通讯接口为USB接口或TypeC接口。

优选地，所述壳体背面或侧面设置有一个或多个冷却端口，所述冷却端口为风扇或水冷接口。

优选地，一种VOCs在线检测仪，还包括保温箱，所述保温箱设置在所述气路接口上游，对流入所述气路接口的气体进行预处理。

优选地，所述VOCs在线检测仪，还包括无线模块。

实施本实用新型的技术方案可解决现有技术中VOCs在线监测系统检测结果受环境影响大，维持恒温环境困难，远程控制麻烦的技术问题；实施本实用新型的技术方案，通过设置六通阀和定量管恒定样气量，稳压阀控制载气压力，减少环境因素对检测结果的影响，可等量进样，增加装置适用的环境；色谱柱包覆在加热铝块上，加热铝块中设置温度传感器，铝块外部设置保温层，可实现色谱柱各部分均匀受热，温度一致的技术效果；设置通讯接口和无线模块多种通讯方式，便于用户远程监测和控制检测仪；设置保温箱，避免样气中的水蒸气冷凝，提高检测精度，延长检测仪气路寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种具体实施方式的除烃仪结构示意图；

图2为本实用新型的一种具体实施方式的检测仪正视图；

图3为本实用新型的一种具体实施方式的检测仪后视图；

图4为本实用新型的一种具体实施方式的柱箱结构示意图；

图5为本实用新型的一种具体实施方式的进气气路结构示意图；

图6为本实用新型的一种具体实施方式的FID检测器结构示意图；

图7为本实用新型的一种具体实施方式的FID检测器信号放大电路示意图。

在上述附图中，各图号标记分别表示：

1-壳体；2-电路板；3-柱箱；4-TCD模块；5-FID检测器；501-氢气入管；502-空气入管；503-点火线；504-喷咀；505-尾吹气毛细柱；506-样品加载入口；507-收集极；6-稳压阀；7-进样阀；8-气路接口；9-电源接口；10-保温层；11-加热铝块；12-色谱柱；13-铂电阻安装孔；14-加热棒安装孔；15-六通阀；16-定量管；17-放大器；18-数据记录仪；19-工作站触摸屏；20-通讯接口；21-冷却端口；22-螺孔；23-柱箱壳体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的一种具体实施方式中，一种VOCs在线检测仪，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括：壳体1、电路板2、柱箱3、TCD模块4、FID检测器5、稳压阀6和进样阀7，其中：壳体1内部固定安装有柱箱3和TCD模块4，壳体1背面设置有气路接口8和电源接口9；柱箱3一侧设置有电路板2，另一侧设置有FID检测器5；FID检测器5两边分别设置有稳压阀6和进样阀7；柱箱3包括柱箱壳体23、保温层10、加热铝块11、色谱柱12、铂电阻安装孔13和加热棒安装孔14，色谱柱12包覆在加热铝块11的外表面，保温层10设置在柱箱壳体23和加热铝块11之间，铂电阻安装孔13和加热棒安装孔14设置在加热铝块11内部用于插接铂电阻和加热棒。

检测过程中，电路板2控制检测仪各部件的工作与关闭。用户使用过程中，选择最优的氢气与空气比例，控制氢气和空气的流量，为检测做准备。FID检测器5稳定工作后，用户通入样气，其后样气进入柱箱3，经过分离的样气进入FID检测器5，FID检测器5检测出样气组份与各组份的含量，检测完成后，检测仪排出废气。检测仪用于新环境时，用户可以使用TCD模块4对样气进行预检，TCD模块4对样气的温度、湿度、组份等检测条件要求低，流程简单，便于用户快速获取样气的组份概况，便于用户选择最合适的FID检测器5工作模式，提高FID检测器5检测的精准性。TCD模块4和FID检测器5联用，有效降低FID检测器5的使用次数，提高FID检测器5的使用寿命，以延长装置整体的使用寿命，由于FID检测器5使用的氢气有较高的纯度和气压要求，价格较高，减少FID检测器5的使用次数也可以减少氢气等使用量，有效降低成本。

在该具体实施方式中，壳体1可以使用不锈钢等材料，具有较高结构强度，对内部各部件可以起到有效的支撑，壳体1中可以预留螺孔22，用于将检测仪固定在使用环境中。检测仪可以使用流量型针形阀控制氢气和空气的流量。驱动气可以使用氮气、氦气、氩气等气体，结合样气种类以及成本经济性选择。检测仪设置稳压阀6，便于检测仪精准控制驱动气量，减少驱动气量的变化对FID检测器5检测结果的影响，提高检测仪检测精度。柱箱3中，柱箱壳体23包裹内部结构，加热铝块11可以设置于柱箱3中部，加热铝块11与壳体1之间填充保温层10，保温层10可以使用陶瓷、酚醛泡沫、聚氨酯等材料，壳体1内侧可以设置一层铝箔作为热反射层，进一步提高保温层10保温效果。保温层10可以使热量集中在加热铝块11附近，提高加热效率，同时减少散发至柱箱3外的热量，避免柱箱3过热对柱箱3附近的TCD模块4、电路板2、FID检测器5等设备造成影响，提高装置的可靠性。加热棒设置于加热铝块11中，加热棒与加热铝块11可以使用胶接等不可拆卸方式，以加强稳定性，也可以使用螺丝固定、卡接固定等可拆卸方式，便于用户根据加热量需求选择不同的加热棒，并且可以在加热棒损坏时维修或更换，延长装置寿命。色谱柱12可以缠绕在加热铝块11上，加热棒的热量通过铝块均匀地传递至色谱柱12上，使色谱柱12各段可以稳定地保持在同一温度，避免色谱柱12温度分布不均匀导致柱效降低。柱箱3结构简单，降低装置成本。用户可以通过铂电阻实时监控加热铝块11的温度，利于精准控制加热铝块11温度，优化色谱分离效果并控制样气温度满足FID检测器5检测条件，提高FID检测器5的检测精度。载入样气后，加热铝块11的温度会有一定变化，控制系统可以分析样气引起的加热铝块11温度变化，优化加热铝块11加热功率的选择。

在一种优选的实施方式中，如图1、图4、图5和图6所示，FID检测器5包括氢气入管501、空气入管502、点火线503、喷咀504、尾吹气毛细柱505、样品加载入口506和收集极507，色谱柱12中流出的气体通过样品加载入口506进入。氢气入管501和空气入管502接通外界气源，气源布置在检测仪外部，大大减少检测仪本身的体积，增加检测仪兼容的环境。使用毛细管色谱柱12，分离效果好，有利于精准测量样气中的低含量组份。由于毛细管色谱柱12后的检测空间体积远大于色谱柱12内部体积，样气流出色谱柱12后可能发生滞留，设置尾吹气设备即可使色谱柱12中流出的样气实时进入喷咀504，因此使用尾吹气毛细柱505可以提高检测仪检测精度。点火线503可以与电路板2直接相连，由电路板2完成点火。

在一种优选的实施方式中，如图1、图3、图4和图5所示，气路接口8包括驱动气接口、样品气接口和尾气接口，气路接口8还设置有六通阀15和定量管16，稳压阀6连通FID检测器5，FID检测器5连通色谱柱12。六通阀15和定量管16配合，可以精准控制进入FID检测器5的气体量。定量管16可以采用不锈钢定量管16，可以根据待测气体组份选择合适的定量管16规格。样气通过定量管16，保持恒定流量，稳压阀6稳定驱动气压力，减少样气量对检测结果的影响，提高检测准确度。

在一种优选的实施方式中，如图1、图5、图6和图7所示，FID检测器5设置有极化极和收集极507，极化极和收集极507连接至放大器17和数据记录仪18。极化极与收集极507接入电路与电阻相连，放大器17连接在电阻两端，放大电路中的电路信号，记录仪记录放大器17中的信号。

在一种优选的实施方式中，如图1和图5所示，FID检测器5安装在一个导热体内，导热体设置有温度测量传感器。导热体可以采用不锈钢等导热性好并且结构强度较高的材料制成，温度测量传感器可以使用热电偶温度计、电阻式温度计等类型，通过测量导热体温度，推算火焰温度，便于检测仪监测VOC离子化效果，并依据导热体温度调节氢气、空气的比例或流量，以达到最好的检测效果。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2和图3所示，壳体1正面设置有工作站触摸屏19和通讯接口20，通讯接口20为USB接口或TypeC接口。用户可以通过工作站触摸屏19开启、关闭检测仪，选择氢气、空气和驱动气的流量、检测仪的工作模式、柱箱3温度等数据。检测开始后，工作站触摸屏19会实时显示检测信息、检测仪工作状态等数据，检测结束后，工作站触摸屏19上会显示检测结果，便于用户操作和观察。用户可以使用通讯接口20，使控制设备与检测仪交互，以远程控制检测仪，也便于检测仪将储存的检测数据输送至外界设备。用户可以通过通讯接口20，连接检测仪和外界设备，外界设备包括但不限于PC、手机，方便用户实时查看检测仪运行参数和远程控制检测仪。

在一种优选的实施方式中，如图1、图2、图3和图5所示，壳体1背面或侧面设置有一个或多个冷却端口21，冷却端口21为风扇或水冷接口。检测仪使用TCD模块4和FID检测器5，工作过程中会产生大量热量，设置冷却端口21可以将检测仪内部产生的热量传出，避免检测仪温度过高导致检测数据误差或检测仪损坏，提高装置可靠性，延长装置寿命。

在一种优选的实施方式中，如图3、图4和图5所示，一种VOCs在线检测仪，还包括保温箱，保温箱设置在气路接口8上游，对流入气路接口8的气体进行预处理。样气进入检测仪气路，在经过色谱柱12之前，样气中的水蒸气可能发生冷凝，冷凝水可能堆积在六通阀15或定量管16中，影响进气体积，冷凝的水蒸气也可能吸收一部分VOC组份，影响检测精度。带有冷凝水的样气通过色谱柱12时，冷凝水可能影响柱效，可能导致醇类等组份的保留时间大大缩短，使检测仪错误识别组份，水蒸气也可能造成色谱柱12中的固定相的流失损坏色谱柱12。因此用户可以设置保温箱，提高检测仪检测结果的精准性，并保护检测仪气路，延长装置寿命。

在一种优选的实施方式中，VOCs在线检测仪，还包括无线模块，无线模块支持蓝牙、ZigBee技术、GPRS技术或其他无线通讯技术中的一种或几种，用以与PC、手机等外界设备相连，及时上传检测数据，方便用户远程掌握检测结果，用户也可以远程控制检测仪工作。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种VOCs在线检测仪论文和设计

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