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原文传递一种红外碳硫分析仪的机电一体化分析室

专利名称：	一种红外碳硫分析仪的机电一体化分析室
摘要：	本发明提供了一种红外碳硫分析仪的机电一体化分析室，包括气室结构、红外光源组件、红外窗口组件、反射聚光镜、传感器组件。本发明以所述气室结构为安装平台，集成硫室通道、连接通道、硫室通道等实现气路系统，并加工有其它附件的定位安装位；通过机电一体化的设计，将使用微机电技术的红外光源与分析电路、控制电路等集成为小型化的红外光源组件；将红外传感器、分析电路、控制电路集成为传感器组件，并与红外窗口组件、反射聚光镜等进行组装，得到一个完整的红外碳硫分析仪的机电一体化分析室。与现有技术的红外碳硫分析仪分析室比较，本发明的机电一体化分析室体积更小、集成度高、安装简单，检测灵敏度和检测精度有效提高，有较大的优势。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京晶桥信息技术有限公司
发明人：	乐武
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910494542.1
公开号：	CN110208206A
分类号：	G01N21/3504(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	210000 江苏省南京市秦淮区建邺路80号8402室
主权项：	1.一种红外碳硫分析仪的机电一体化分析室，其特征在于，所述分析室包括气室结构、红外光源组件、红外窗口组件、反射聚光镜、传感器组件；所述气室结构经机械加工有红外光源组件安装孔、传感器组件安装孔及碳室通道、硫室通道、连接通道、碳室进气口、硫室排气口及所述红外光源组件、传感器组件的定位安装螺纹孔；所述红外光源组件、红外窗口组件、反射聚光镜、传感器组件均安装在所述气室结构相应安装位置上，组装成一个完整的红外碳硫分析仪的机电一体化分析室。 2.权利要求1所述气室结构，其特征在于，所述气室结构由一块截面为矩形的规则扁平金属块，经机械加工而成；以所述矩形截面为基准面，由所述基准面起，沿垂直所述基准面方向，加工有两个上下分布、轴线互相平行、轴线所成平面与所述基准面底边垂直的、一短一长、直径相同的圆柱形通孔，为碳室通道和硫室通道，所述碳室通道较短，所述硫室通道较长，其他金属部分经切削加工去除，所述气室结构外观为一内部有通孔的台阶状规则金属块；所述碳室通道两端，分别加工有与所述碳室通道同轴，直径略大的台阶孔，位于基准面方向的台阶孔为传感器组件安装孔，深度较大，另一侧为红外光源组件安装孔，深度略小，所述硫室通道两端亦加工同所述碳室通道两端同分布方向、同尺寸的传感器组件安装孔和红外光源组件安装孔；由所述碳室通道靠近传感器组件安装孔位置顶端开始，加工有一个轴线垂直于所述基准面底边，并轴线位于所述碳室通道轴线与所述硫室通道轴线所成平面的，贯穿所述碳室通道，到达所述硫室通道截止的，直径小于所述碳室/硫室通道尺寸的圆柱形通孔，所述通孔位于所述碳室通道顶端到碳室通道的部分,使用时需密封，可用密封螺柱密封，也可用密封胶密封，连通所述碳室通道与所述硫室通道的部分为连接通道，用以连通整个气路；由所述碳室通道靠近红外光源组件安装孔位置顶端开始，加工有一个轴线垂直于所述基准面底边，并轴线位于所述碳室通道轴线与所述硫室通道轴线所成平面的，到达所述碳室通道截止的，直径小于所述碳室通道尺寸的圆柱形通孔并加工螺纹，用于安装快装接头，作为所述碳室通道进气口，所述硫室通道靠近红外光源组件安装孔位置顶端相同位置，加工同尺寸的通孔并加工螺纹，安装快装接头后作为所述硫室通道出气口；所述基准面上，围绕所述碳室传感器安装孔及硫室传感器安装孔周围，加工有均匀分布的数个传感器组件定位安装螺纹孔，用于紧固安装传感器组件；所述碳室通道与所述硫室通道位于红外光源安装孔顶端平面上，分别加工有均匀分布的数个红外光源组件定位安装螺纹孔，用于紧固安装红外光源组件；所述气室结构使用材料不限于金属材料，可选择为易加工、表面处理简单、不易腐蚀的材料。 3.权利要求1所述红外窗口组件，其特征在于，所述通红外窗口组件由两片同尺寸密封垫片中间夹红外透光玻璃组合而成，用于所述碳室通道/硫室通道两端的密封，所述密封垫片为环形垫片，其外径尺寸与所述红外透光玻璃直径相同，均为与所述红外光源组件安装孔/传感器组件安装孔内径间隙配合，其内径略大于所述碳室通道/硫室通道直径，紧贴所述碳室通道/硫室通道两端的红外光源组件安装孔/传感器组件安装孔与所述碳室通道/硫室通道形成的台阶面安装，经轴向压力密封于所述碳室通道/硫室通道两端，用于所述气室结构内气路的密封。 4.权利要求1所述红外光源组件、传感器组件，其特征在于，红外光源与传感器均选用体积小、功耗底的MEMS（微机电系统）产品，传感器可以选用NDIR（Non-dispersiveInfrared非分光红外）热电堆传感器或NDIR热释电传感器；将所述红外传感器、分析电路、控制电路制作在一块电路板（主控板）上，为所述传感器组件，所述主控板的PCB板上面加工传感器组件定位安装孔，与所述气室结构上的传感器组件定位安装螺纹孔位置一一对应；将红外光源和相应控制电路制作在一块电路板（红外光源控制板）上，为所述红外光源组件，所述红外光源控制板的PCB板上面加工红外光源组件定位安装孔，与所述气室结构上的红外光源组件定位安装螺纹孔位置一一对应；所述碳室通道所述传感器组件定位安装螺纹孔与所述硫室通道所述传感器组件定位安装螺纹孔均位于所述基准面上，因此，用于碳含量测量和用于硫含量测量的传感器均制作在同一块所述主控板上；所述碳室通道所述红外光源组件定位安装螺纹孔与所述硫室通道所述红外光源组件定位安装螺纹孔位于不同的安装平面，因此，用于碳含量测量和用于硫含量测量的红外光源组件单独制作，单独安装。 5.权利要求1所述反射聚光镜，其特征在于，其外廓呈圆柱型，内部有一带孔的抛物面，抛物面采用真空金属蒸镀工艺制成镜面，抛物面开口处内径略大于所述碳室通道/硫室通道内径；所述反射聚光镜焦点一侧开孔，孔径略大于所述传感器接收窗口，所述开孔外侧设计有一个台阶孔，所述台阶孔径向尺寸及深度略大于传感器外廓尺寸，用于与传感器组件定位安装，并使得所述台阶孔顶部安装面与所述传感器组件主控板PCB平面压紧后，所述传感器接收窗口位置在所述反射聚光镜内抛物面的焦点处。 6.权利要求1所述分析室，由所述红外光源组件、红外窗口组件、反射聚光镜、传感器组件以所述气室结构为安装平台，在所述气室结构相应安装位置上装配而成，以碳含量测量组件安装为例，硫含量测量组件安装相同，其特征在于：所述碳室通道的所述红外光源组件安装孔处，紧贴所述碳室通道的台阶孔顺序安装所述红外窗口组件、安装压环、红外光源组件，以上组件紧压安装后，在设计上整体轴向装配尺寸略大于所述红外光源组件安装孔深度，径向与所述红外光源组件安装孔间隙配合，所述红外光源组件用螺丝安装在所述红外光源组件定位安装螺纹孔上，通过轴向的压紧力量，所述红外光源组件的红外光源控制板PCB板压紧所述安装压环，进而使所述安装压环压紧所述红外窗口组件的密封垫片，使所述红外窗口组件紧贴在所述红外光源安装孔靠近碳室通道的台阶处，从而完成所述碳室通道的密封，实现所述红外光源组件及红外窗口组件的安装；所述碳室通道的所述传感器组件安装孔处，紧贴所述碳室通道的台阶孔处顺序安装所述红外窗口组件、反射聚光镜、传感器组件，以上组件紧压安装后，在设计上整体轴向装配尺寸略大于所述传感器组件安装孔深度，径向与所述传感器组件安装孔间隙配合，所述传感器组件用螺丝安装在所述传感器组件定位安装螺纹孔上，通过轴向的压紧力量，所述传感器组件的所述主控板的PCB板压紧所述反射聚光镜的台阶孔，进而使所述反射聚光镜压紧所述红外窗口组件的密封垫片，使所述红外窗口组件紧贴在所述传感器安装孔靠近所述碳室通道的台阶处，从而完成所述碳室通道的密封，实现所述传感器组件及红外窗口组件的安装。 7.权利要求2所述碳室通道、硫室通道，可以根据被测样品的碳硫含量进行定制，其特征在于，通过调整所述碳室通道、硫室通道的长度，可以实现针对被测样品特定碳硫含量，进行高精度测量的要求；对于高碳含量的被测样品，可以适当缩短所述碳室通道的轴向尺寸，实现对高碳含量样品的高精度测量；对于低硫含量的被测样品，可以适当加长所述硫室通道的轴向尺寸，实现对低硫含量样品的高精度测量。 8.权利要求1所述分析室，加装了所述反射聚光镜，其特征在于，红外光源照射到传感器位置后，因传感器有效接收面积有限，超出其有效接收面积的光线不能射入传感器有效探测面上，而被散逸，加装了所述反射聚光镜后，可以将照射到传感器位置处，超出传感器有效接收面积的红外光线聚焦到传感器有效探测面上，从而使传感器有效探测面探测到的能量密度提高，传感器接收能量提高，提高检测精度和灵敏度。 9.权利要求2所述气室结构，其相关气路组成部分包括所述碳室通道、连接通道、硫室通道部分，其特征在于，基于在所述传感器组件前加装反射聚光镜的设计，所述气室结构相关气路组成部分机加工成型的内表面，只需要普通精度要求，不需要抛光、镀层等，也不需要加装附加的反射面，仅需做普通要求表面处理。 10.所述气室结构，其内部测样气体流动气路为：测样气体由所述碳室通道进气口进入所述碳室通道，沿所述碳室通道流动，经所述连接通道进入所述硫室通道，沿所述硫室通道流动，经所述硫室出气口排出；或，亦可反向接入测样气体，测样气体由所述硫室通道出气口进入所述硫室通道，沿所述硫室通道流动，经所述连接通道进入所述碳室通道，沿所述碳室通道流动，经所述碳室进气口排出；更换测样气体接入口，改变测样气体在所述气室结构内的流动方向，对于检测结果无影响。
所属类别：	发明专利