微机控制与数据处理的自动色谱仪制造技术

微机控制与数据处理的自动色谱仪，属于分析仪表。本实用新型专利技术主要由微型计算机（１）、输入输出接口（２）、巡回采样器（３）、自动取样、进样系统（４）、自动调零系统（５）、模／数转换电路（６）、打印机（７）及色谱信号产生部分（８）组成。本实用新型专利技术主要适用于实验室或工厂在无人操作的情况下作在线分析仪。其优点是不用人工操作，可对１～６种不同的气体样品顺序的自动分析；打印出的分析结果简单明了；改变程序方便可靠；长期运转稳定性好；结构简单、维护工作盘小、生产成本低。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术是一种用于实验室或工厂现场的气体成份分析的自动分析仪器。国内的各种实验室色谱仪和工业色谱仪，如北京分析仪器厂的2300系列色谱仪，上海分析仪器厂的100系列气相层析仪，南京分析仪器厂的CX－2A工业气相色谱仪及CX系列实验室气相色谱仪，以及四川分析仪器厂的SC系列气相色谱仪的有关技术文件，均对本技术的理解、检索、审查有参考作用。在已有的技术中，一般的色谱仪往往要靠人工取样、进样和进行数据处理，不能在线分析。一些现有的工业色谱仪，如CX－2A工业色谱仪，SQG系列工业气相色谱仪等，由于采用硬布线逻辑，在程序控制上缺乏灵活性，并且没有数据处理装置，再加上结构方面的某些原因，使得它们的长期稳定性及重复性不能满足需要，因此不能成为令人满意的在线分析仪。本技术的目的是用一台微型计算机对色谱仪进行自动管理，即进行程序控制和数据处理，最终打印出分析结果。这样就实现了分析操作的全部自动化，可以不用人工进行操作和数据处理。在色谱信号产生部分，本技术采取了特殊措施，以提高仪器长期运转的稳定性及重复性，使之成为令人满意的在线分析仪，以满足科学实验或工业生产的需要。图1为整机方框图。图2为自动取样进样系统及色谱信号产生部分的结构示意图。图3为自动调零系统原理电路图。图4为整体加热器(14)的加工示意图。本技术的实现方式如下参见图1，内附专用固化软件(程序详见说明书7～10页)的微型计算机(1)通过输入输出接口(2)控制下列外设备完成下述色谱分析操作工作(a)控制巡廻采样器(3)完成流路切换，其目的是选择其中一种分析样品通入仪器，因此本仪器可对1～6种气体样品进行顺序分析；(b)控制自动取样进样系统(4)动作，完成对被分析样品的取样操作和进样操作，使被分析样品气进入色谱信号产生部分(8)的色谱柱；(c)控制自动调零系统(5)动作，完成基线调节过程。色谱信号产生部分(8)产生的色谱信号(电压信号)由模／数转换电路(6)转换成数字信号送到微型计算机(1)进行数据处理，将判断出各组分的起峰，峰顶和峰尾，并在显示器上显示出出峰的情况，当它认为某个组分的峰完了到峰底的时候，就算出组分的百分含量，并控制打印机(7)打印出分析结果。此外，还打印出取样时间，取样点代码，及有关标志。本技术还用微型计算机的显示器，以不同的字符，表明仪器的工作状态。在色谱信号产生部分，本技术采用了以把加热元件铸造在金属块中做成的整体加热器为加热源的特殊恒温系统，提高了恒温精度，同时把定量进样管装在恒温箱内，避免了进样量随环境温度变化而引起的误差，提高了整个仪器的稳定性和重复性。本技术与现有技术相比所具有的优点是不用人工操作，全部实现自动分析；可对1～6种不同气体样品进行顺序分析；打印出的分析结果简单明了，避免了人为误差；改变程序方便、可靠(例如要改变一个样品的分析周期，只需在键盘上往RAM区的24C8，24C9单元输入需要的分秒数字，就可从几秒钟到几十甚至几百分钟连续变化)；仪器长期运转稳定性好，运转时噪音小，结构简单，维护工作量小，生产成本低。本技术的具体结构由以下实施例及其附图给出。用作控制和数据处理的微型计算机可用一台TP801单板机改制而成，所用的专用程序固化在两片EPROM片子中，地址从0800～17FF，程序清单详见本说明书7～10页。单板机的PIO口有输出信号线分别与巡廻采样器(3)、自动取样进样系统(4)、自动调零系统(5)相连控制它们动作，完成程序控制的功能。在需要更换样品流路时，单板机输出一个脉冲信号到巡廻采样器(3)，使巡廻采样器(3)的电机带动QF－06型气体六通阀转动60°，使下一个流路的样品气通入仪器的自动取样、进样系统(4)。图2为自动取样进样系统及色谱信号产生部分的结构示意图。图中(9)为一平面六通阀，当阀芯处于某一导通位置时，其六个出口构成三个通道(例如图2中的三个实线通道，我们称六通阀处于取样位置)，当阀芯转动60°时，同样的六个出口构成另外三个通道(例如图2中的三个虚线通道，我们称六通阀处于进样位置)。从图2可以看出，六通阀(9)处于取样位置时，载气通过取样六通阀(9)的一条实线通道进入色谱柱(11)后通过热导鉴定器(12)再放空。样品气通过取样六通阀(9)的一条实线通道进入定量进样管(10)再返回另一条实线通道最后放空，这样隔一段时间以后定量进样管(10)里充满了待分析的样品气，达到取样的目的。当六通阀(9)处于进样位置时，样品气通过六通阀(9)的一条虚线通道直接放空；载气通过六通阀(9)的一条虚线通道进入定量进样管(10)后返回六通阀(9)的另一条虚线通道出六通阀(9)后进入色谱柱(11)，这样就把定量进样管(10)里的待分析样品气带入色谱柱(11)中，达到进样的目的。六通阀(9)由与它相连的可逆电机带动，可逆电机的转向由微型计算机(1)控制。该取样时，微型计算机(1)通过输入输出接口(2)向可逆电机发出信号，使可逆电机顺时针方向转动，带动六通阀转到取样位置时停下，完成取样操作；同理，该进样时可逆电机将反时针方向转动，带动六通阀转到进样位置时停下，完成进样操作。图3是自动调零系统原理电路图。图中R1、R2、R3、R4是热导鉴定器的四个桥臂电阻，接法与SP2305型色谱仪的接法相同。其中Wcp是池平衡调节电位器，WT是调零电位器，一般色谱仪是用手动人工调节。本仪器把调零电位器WT的转轴通过一传动机构与调零可逆电机(20)的转轴相联。调零可逆电机(20)的转向受微型计算机(1)控制，当电桥输出的信号(Voutl与Vout2之间的电位差)为正时，调零可逆电机(20)顺时针转动，使调零电位器WT中心触点向下移动，电桥输出信号减小；反之，当电桥输出信号为负时，调零可逆电机(20)反时针转动，使调零电位器WT中心触点向上移动，电桥输出信号电位升高；只有当电桥输出信号与预定的基线值相等时，微型计算机(1)才输出信号使调零可逆电机(20)停止转动，达到基线调整的目的。此自动调零电路的特点是只用很少的硬件就可以很方便地将基线调到任意设定的位置，并且重复性良好。色谱信号产生部分由热导池鉴定器(12)，检测电路稳压电源(13)，整体加热器(14)，恒温控制电路(15)及保温罩(18)等组成(参见图2)，其中热导鉴定器(12)，稳压电源(13)，恒温控制电路(15)都是常用的电路，不在此重复。本技术采用了特殊的恒温系统。一般的色谱仪的恒温系统采用电炉丝加热空气，用鼓风机送热风使整个恒温箱升温。其缺点是风机转动噪声大，需要维护风机正常运转(如加润滑油等)，不适于长期连续使用。本技术采用的恒温系统见图2，其特点之一是把加热元件(16)铸造在金属块中做成整体加热器(14)。色谱柱(11)与热导鉴定器(12)都紧贴在整体加热器(14)表面，外面再罩上保温罩(18)。其优点是色谱柱(11)与热导鉴定器都处于同一温度层。由金属直接传导热量，有效空间的温差小。它省掉了鼓风用的电机，不需维护转动设备，同时减少了仪器工作时的噪音。其特点之二是恒温控制的测温点选择在加热器金属块的中部，即将温控用的测温铂电阻(17)插入整体加热器(14)中部的测温孔(19)，距热源近，反映敏感，滞后小，因此恒温性能良好本文档来自技高网...

【技术保护点】
微机控制与数据处理的自动色谱仪，它是由微型计算机（１），输入输出接口（２），巡＊采样器（３），自动取样、进样系统（４），自动调零系统（５），模／数转换电路（６），打印机（７），色谱信号产生部分（８）组成，其特征在于：ａ、微型计算机（１） 分别与输入输出接口（２），模／数转换电路（６），打印机（７）相连接。ｂ、输入输出接口（２）分别与巡＊采样器（３），自动取样、进样系统（４），自动调零系统（５）相连接。ｃ、巡＊采样器（３）与自动取样进样系统（４）相连接。ｄ、色谱信 号产生部分（８）分别与自动取样、进样系统（４），自动调零系统（５），模／数转换电路（６）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：秦仲林，候新民，周伟容，肖凤如，刘淑君，
申请(专利权)人：化工部西南化工研究院，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]