一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪。

背景技术

在冶金、化工、环境监测等领域均会采用气体分析装置，用来实时监测物质成分信息，为提高产品产量、监控生产步骤、节能减排、安全防爆、优化控制等提供信息基础，基于激光原理的氧含量分析仪是基于可调谐激光光谱技术，其原理是一束经过准直的激光束穿过目标气体，当激光的频率与被测气体分子的跃迁频率一致时，激光束的能量会被吸收，利用探测器得到经被测气体吸收后的激光强度，得到气体吸收光谱，通过对光谱的分析可以得到被测气体浓度。由于现有的氧含量分析仪常在高尘高湿环境中使用，待检测气体中的粉尘和水分会对光学透过率产生影响，导致分析不准确。因此，有必要提出一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，包括：

机体，机体采用箱式设置，机体侧端连接有控制面板，机体沿气流方向依次设置有进气管、过滤箱、泵体、检测箱和排气管，进气管与集气罩和检测探头中的任意一种连接，检测箱内设置有激光器，激光器用于分析检测检测箱内氧气的含量，过滤箱内壁间隔连接有两个滤网，两个滤网之间设置有吸水海绵，检测箱的出气端设置有流量计。

优选的是，机体内顶端设有与进气管连通的过滤室，过滤室下方连通有集气室，集气室通过管路与过滤箱连通，过滤室内设置有吸附单元，吸附单元包括：

辊筒，两个辊筒分别布置于过滤室与集气室的连通口两侧，辊筒两端与过滤室内壁连接，辊筒内设置有磁铁，其中一个辊筒与电机输出轴连接；

同步带，同步带同时缠绕于两个辊筒外侧，同步带中部设置有网状磁性板。

优选的是，所述一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，还包括：

刮板辊筒，刮板辊筒转动连接于过滤室内壁，且刮板辊筒布置于同步带下方一侧；

刮板，多个刮板沿圆周方向均匀连接于刮板辊筒，刮板与同步带接触；

收集箱，收集箱连接于过滤室内壁且布置于刮板辊筒下方。

优选的是，过滤室内壁顶端斜向连接有导流板，导流板一端连接于进气管下方，导流板另一端向同步带方向延伸。

优选的是，机体底端均匀连接有多个万向轮。

优选的是，所述一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，还包括恒温单元，恒温单元包括：

冷却箱，冷却箱连接于机体内壁底端；

冷却腔，冷却腔埋设于机体侧壁内，且冷却腔出液端与冷却箱连通。

优选的是，恒温单元还包括：

转轴，转轴转动连接于集气室底端并穿设集气室设置，转轴顶端连接有扇叶，并且扇叶靠近集气室与过滤箱的连通口设置，转轴底端连接有往复丝杠，往复丝杠外侧螺接有套筒；

气缸，气缸固定连接于机体内壁，且套筒滑动连接于气缸内，气缸底端连接有活塞，活塞滑动连接于气缸内壁，气缸底端设置有与冷却箱连通的单向进液阀和与冷却腔连通的单向出液阀。

优选的是，检测箱上设置有警报器，控制器依据检测箱出气端的流量控制警报器报警。

优选的是，检测箱的进气端设置有定量检测单元，定量检测单元包括：

连通管一和连通管二，连通管一和连通管二同时开设于检测箱侧壁，连通管一的第一端高于连通管二的第一端，连通管一的第二端与连通管二连通，连通管一的第一端、连通管二的第一端和第二端均与检测箱内腔连通，连通管二弯折设置；

滑动板，滑动板滑动连接于检测箱内壁，滑动板顶端开设有连通口，滑动板侧端开设有与连通口连接的连通管三，连通管三另一端穿设滑动板侧端设置。

优选的是，定量检测单元还包括：

封堵板，封堵板固定连接于滑动板顶端两侧且封堵板与检测箱内壁滑动连接，封堵板的长度小于连通管一第一端与连通管二第一端的距离；

斜向板，斜向板连接于封堵板顶端和连通口边沿之间；

弹簧，弹簧连接于斜向板和检测箱内壁顶端之间；

隔音板，隔音板连接于检测箱外侧壁。

相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果：

本发明提供的一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，依据激光强度的衰减与被测气体中氧含量成正比的工作原理，实现对环境和设备中氧含量的检测，对测量的气体进行预处理，降低气体中杂质和湿度对检测结果的影响，并对检测箱进气端和出气端的流量进行监控，及时发现检测箱的漏气现象，进一步提高了氧含量分析的精确度，装置的智能性更高。

本发明所述的一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪的结构示意图；

图2为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪的剖面结构示意图；

图3为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪中过滤箱的剖面结构示意图；

图4为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪中吸附单元的结构示意图；

图5为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪中吸附单元的结构示意图；

图6为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪中恒温单元的剖面结构示意图；

图7为本发明一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪中定量检测单元剖面结构示意图。

图中：1.机体；2.控制面板；3.进气管；4.过滤箱；5.泵体；6.检测箱；7.排气管；8.集气室；9.万向轮；10.过滤室；11.辊筒；12.同步带；13.网状磁性板；14.刮板辊筒；15.刮板；16.收集箱；17.导流板；21.冷却箱；22.冷却腔；23.转轴；24.扇叶；25.往复丝杆；26.套筒；27.气缸；28.活塞；29.单向进液阀；30.单向出液阀；31.连通管一；32.连通管二；33.滑动板；34.连通口；35.封堵板；36.斜向板；37.弹簧；38.隔音板；39.连通管三；41.滤网；42.吸水海绵。

具体实施方式

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-7所示，本发明提供了一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，包括：

机体1，机体1采用箱式设置，机体1侧端连接有控制面板2，机体1沿气流方向依次设置有进气管3、过滤箱4、泵体5、检测箱6和排气管7，进气管3与集气罩和检测探头中的任意一种连接，检测箱6内设置有激光器，激光器用于分析检测检测箱6内氧气的含量，过滤箱4内壁间隔连接有两个滤网41，两个滤网41之间设置有吸水海绵42，检测箱6的出气端上设置有流量计。

在一个实施例中，检测箱6上设置有警报器，控制器依据检测箱6出气端的流量控制警报器报警。

上述技术方案的工作原理：

本发明提供的一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，使用时，将机体1移动至检测位置，当对环境中氧含量测量时，将进气管3与集气罩连接，当对管路中氧含量测量时，将进气管3与检测探头连接，通过控制面板2对控制器发送指令，控制器启动泵体5，泵体5通过进气管3将待检测的气体吸入机体1内，待检测的气体进入过滤箱4，滤网41将气体中的杂质过滤，吸水海绵将气体中的水分吸收，然后将过滤后的气体通入检测箱6内，控制器启动激光器发射激光，并由探测器接收激光，由于激光强度的衰减程度与被测气体中氧含量成正比，控制器根据发射的激光强度和接收的激光强度对检测气体的氧含量进行分析，并将分析结果显示在控制面板2的显示屏上，然后将检测后的气体由排气管7中排出，控制器依据检测箱6出气端的流量发现检测异常情况控制警报器报警。

上述技术方案的有益效果：

本发明提供的一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，依据激光强度的衰减与被测气体中氧含量成正比的工作原理，实现对环境和设备中氧含量的检测，对测量的气体进行预处理，降低气体中杂质和湿度对检测结果的影响，并对检测箱6出气端的流量进行监控，及时发现检测箱6的异常现象，进一步提高了氧含量分析的精确度，装置的智能性更高。

在一个实施例中，机体1内顶端设有与进气管3连通的过滤室10，过滤室10下方连通有集气室8，集气室8通过管路与过滤箱4连通，过滤室10内设置有吸附单元，吸附单元包括：

辊筒11，两个辊筒11分别布置于过滤室10与集气室8的连通口两侧，辊筒11两端与过滤室10内壁连接，辊筒11内设置有磁铁，其中一个辊筒11与电机输出轴连接；

同步带12，同步带12同时缠绕于两个辊筒11外侧，同步带12中部设置有网状磁性板13。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

氧含量分析仪常用于冶炼过程中，当冶炼过程中含有磁性材料时，由于气体中混合有磁性颗粒，在激光器通电使用时，磁性颗粒会影响激光器的电磁环境，使分析过程产生误差，而现有的氧含量分析仪没有对磁性颗粒的针对性去除，因此在机体1内设置过滤室10，待分析气体通过进气管3进入到过滤室10内，然后经过同步带12的中部，在辊筒11内磁铁和网状磁性板13的磁力作用下，将磁性颗粒吸附在网状磁性板13上。通过上述结构设计，在待分析气体进行检测之前进行预处理，将待分析气体中磁性颗粒吸附在网状磁性板13上，实现了气体的去磁操作，网状磁性板13无需设置较大尺寸的孔眼，即可达到吸附效果，对待分析气体的分阶段过滤，预处理效果更好。

在一个实施例中，所述一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，还包括：

刮板辊筒14，刮板辊筒14转动连接于过滤室10内壁，且刮板辊筒14布置于同步带12下方一侧；

刮板15，多个刮板15沿圆周方向均匀连接于刮板辊筒14，刮板15与同步带12接触；

收集箱16，收集箱16连接于过滤室10内壁且布置于刮板辊筒14下方。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

在同步带12下方一侧设置刮板辊筒14，刮板辊筒14上的刮板15与同步带12上的网状磁性板13接触，随着同步带12的运动带动刮板辊筒14转动，同步带12将附着在网状磁性板13磁性颗粒刮下，磁性颗粒落入收集箱16内，有效避免网状磁性板13上磁性颗粒的堆积，防止对磁性颗粒的吸附作用失效，便于对磁性颗粒进行集中处理。

在一个实施例中，过滤室10内壁顶端斜向连接有导流板17，导流板17一端连接于进气管3下方，导流板17另一端向同步带12方向延伸。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

通过导流板17的设置，在待分析气体通过进气管3进入过滤室10后，能够沿着导流板17流动至同步带12的上方，避免磁性颗粒落入到过滤室10的其他位置产生堆积，便于磁性颗粒的收集，提高对磁性颗粒的去除效果。

在一个实施例中，机体1底端均匀连接有多个万向轮9。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

在机体1底端设置万向轮9，能够通过万向轮9的滚动将装置推动到任意使用位置，降低了装置的搬运难度，扩大了装置的适用范围，便于对不同环境和位置下氧含量的分析，能够实现多个位置多组数据对比，使检测结果更准确。

在一个实施例中，所述一种基于激光原理检测智能氧含量分析仪，还包括恒温单元，恒温单元包括：

冷却箱21，冷却箱21连接于机体1内壁底端；

冷却腔22，冷却腔22埋设于机体1侧壁内，且冷却腔22出液端与冷却箱21连通。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

氧含量分析仪在使用过程中会受到外界温度环境和工作产生热量的影响，导致氧含量分析不准确，因此通过设置恒温单元，在冷却箱21侧壁内设置冷却腔22，在装置工作过程中，将激光器、探测器等检测元件、电机等驱动元件与外部环境隔离，减少外部环境与机体1内部的热交换，降低外界温度环境的影响。

在一个实施例中，恒温单元还包括：

转轴23，转轴23转动连接于集气室8底端并穿设集气室8设置，转轴23顶端连接有扇叶24，并且扇叶24靠近集气室8与过滤箱4的连通口设置，转轴23底端连接有往复丝杠25，往复丝杠25外侧螺接有套筒26；

气缸27，气缸27固定连接于机体1内壁，且套筒26滑动连接于气缸27内，气缸27底端连接有活塞28，活塞28滑动连接于气缸27内壁，气缸27底端设置有与冷却箱21连通的单向进液阀29和与冷却腔22连通的单向出液阀30。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

当装置使用时，激光器、探测器等检测元件、电机等驱动元件发热，待分析气体从过滤室10进入到集气室8内，并通过管路进入到过滤箱4内，待分析气体进入过滤箱4前带动扇叶24转动，使转轴23随之转动，转轴23通过联轴器与往复丝杠25连接，带动往复丝杠25转动，由于往复丝杠25与套筒26螺接，带动套筒26在气缸27内往复移动，即带动活塞28在气缸27内往复移动，当活塞28移动使气缸27腔体内空间变大时，将冷却箱21内的冷却液通过单向进液阀29进入到气缸27的腔体内，当活塞28移动使气缸27腔体内空间变小时，将气缸27腔体内的冷却液通过单向出液阀30注入到冷却腔22内，实现冷却液在冷却腔22内的流动，对机体1进行冷却，降低激光器、探测器等检测元件、电机等驱动元件产生的热量对分析检测过程的影响，使机体1内温度保持在预设范围内，保证氧含量分析仪的检测精度，并且将气体流动的动力进行利用，节能效果更好。

在一个实施例中，检测箱6的进气端设置有定量检测单元，定量检测单元包括：

连通管一31和连通管二32，连通管一31和连通管二32同时开设于检测箱6侧壁，连通管一31的第一端高于连通管二32的第一端，连通管一32的第二端与连通管二32连通，连通管一31的第一端、连通管二32的第一端和第二端均与检测箱6内腔连通，连通管二32弯折设置，连通管一31的第一端上方的检测箱6内壁设置有压力传感器；

滑动板33，滑动板33滑动连接于检测箱6内壁，滑动板33顶端开设有连通口34，滑动板33侧端开设有与连通口34连接的连通管三39，连通管三39另一端穿设滑动板33侧端设置；

封堵板35，封堵板35固定连接于滑动板33顶端两侧且封堵板35与检测箱6内壁滑动连接，封堵板35的长度小于连通管一31第一端与连通管二32第一端的距离；

斜向板36，斜向板36连接于封堵板35顶端和连通口34边沿之间；

弹簧37，弹簧37连接于斜向板36和检测箱6内壁顶端之间；

隔音板38，隔音板38连接于检测箱6外侧壁。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

当装置使用时，待分析气体需要通过过滤进行预处理，这就导致由泵体5吸入到检测箱6内的实际气体体积与检测需要的气体体积不等，会造成分析结果不准确，通过设置定量检测单元，初始转态时，封堵板35位于连通管一31的第一端和连通管二32的第一端之间，使连通管一31的第一端与检测箱6的进气端连通，连通管三39封堵，气流通过连通管一31的第一端进入，并用过连通管二32的第二端流出至检测箱6内腔，随着气流的流入，气流通过连通口34进入连通管三39内，并且气流推动斜向板36，使滑动板33向检测箱6内部移动，直至连通管三39与连通管二32的第一端连通，此时，气流同时通过连通管一31和连通管二32流入检测箱6内腔，增加气流的流入速度，随着检测箱6内气体体积和压力的增大，推动滑动板33反向运动，使连通管二32的第一端被封堵，开始缓慢进气，随着检测箱6内气体体积和压力的继续增大，连通管一31的第一端也被封堵，此时滑动板33两侧的压力相等，检测箱6内的气体体积达到预设值，封堵板35与连通管一31的第一端上方的压力传感器接触，当压力传感器检测得到压力达到预设值后，控制器控制泵体5停止动作。

通过上述结构设计，在检测箱6的进气端设置定量检测单元，通过滑动板33在连通管一31和连通管二32之间移动，实现检测箱6在注气时流速的自动调节，在注气开始后使连通管一31和连通管二32快速与检测箱6连通，在注气即将结束时只有连通管一31与检测箱6连通，适应不同的注气阶段，使注气过程更稳定，并能在达到预设注气量时自动停止进气，实现定量检测分析，消除预处理产生的气体损失，提高装置对氧含量分析的准确性，通过在检测箱6侧壁设置连通管一31和连通管二32，减少气流直吹冲击，从而有效防止气体溢出，密封性更好，另外，使气体能够通过连通管一31和连通管二32的缓冲再进入检测箱6腔体内，连通管二32弯折设置，并在检测箱6内设置隔音板38，能够减少气流产生的噪声，装置更实用。

在一个实施例中，控制器依据检测箱6进气端的流量与检测箱6出气端的流量，采用预设算法计算泄漏安全系数，并控制警报器报警，预设算法包括以下步骤：

步骤A1，控制器启动流量计检测获得检测箱6出气端的流量Q

步骤A2，控制器计算泄漏安全系数K为：

其中，d为检测箱6出气端管路的直径，S为检测箱6内壁的截面面积，P为检测箱6内气体的气压，通过在检测箱6内设置压力传感器检测获得，Q

步骤A3，控制器将计算得到的泄漏安全系数K与预设的泄漏安全系数K

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

当检测箱6使用时存在漏气风险，通过在检测箱6的进气端和出气端设置流量计，对检测箱6内进气和出气情况进行监控，并采用预设算法，以检测箱6出气端的流量差为基础，计算得到检测箱6泄漏安全系数K，并将计算得到的泄漏安全系数K与预设的泄漏安全系数K

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节与这里示出与描述的图例。