[发明专利]真空采样器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体分析仪器，尤其涉及一种真空采样器。

背景技术

光和物质之间的相互作用，使物质对光产生了吸收、发射或散射。将物质吸收、发射或散射光的强度对频率作图所形成的演变关系，称为光谱，是测定和鉴别物质的重要实验手段。常见的气体吸收光谱分析技术有：广谱的NDIR技术和窄线宽的TDLAS技术。其中，TDLAS技术是通过对激光器施加调谐信号实现波长扫描，获得气态物质的吸收谱线，进而推算其成分和状态信息的检测技术，具有高灵敏度，高分辨率等优点，可广泛应用于石油化工、大气环境、家庭民用等领域的相关气体检测。

比尔朗伯定律的物理意义是：当单色光通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度成正比。由此可见，在其他条件已知的情况下，可以通过测量光强的变化即吸光度来计算气体浓度。当气体浓度一定时，光程L越长，吸光度越高，因此在工程应用中，可以采用增加气室长度的方法来提高测量精度。但是增加气室的长度，一方面对激光的亮度、方向性和汇聚度具有很高的要求，更重要的是，若要将测量精度提高一位，气室长度需增长十倍。受空间和成本的限制，气室长度显然不能无限增长。另外一种方法是空腔振荡的方法，即在气室长度一定的情况下，通过光的多次反射来增加光程，该方法对光路的精度要求很高，显著增加了系统的复杂程度和加工成本，不利于工业生产应用。

由比尔朗伯定律可知，除了光程L之外，气体的吸收还受介质的吸收截面∝(v)的影响，它是压力的函数。在高压下，分子间的碰撞会使气体分子对光谱的吸收产生碰撞展宽，让气体对激光的吸收谱线变矮变宽，不利于仪器寻找合适的吸收峰和测量精度的提高，而且如果多个吸收峰相隔较近，甚至产生叠加，直接影响仪器对吸收峰位置的判断，使得测量结果不准确，在300K、1atm条件下，气体组成为95％CH4、5％C2H6和10ppm H2O时的吸收谱线，图中可以看到常压条件下，当H2O的浓度很低时，其吸收峰完全被湮没在CH4的吸收峰之下，仪器无法追踪到水的吸收峰位置；而在低压环境下，吸收峰变得细高，可将不同的吸收峰分离开，同样的气体组分在相同的温度条件下，压 力降至0.1atm时，H2O和CH4的各个吸收峰被分离开，提高吸收峰的选择性，可从本质上提高测量的准确性和精确度，因此在基于吸收光谱技术的气体分析仪中，降低样品气室的压力具有重要的意义。

目前对于降低气室压力的方法，一般采用抽气泵抽气的方式。但是抽气泵作为转子部件，是利用叶轮或活塞等部件实现抽气和排气的机械，一方面需要消耗额外的能量，一方面会给整个系统带来振动和可靠性问题。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，设计了一种可以自动降低进入分析仪气室压力的采气装置。

一种真空采样器，其特征在于：包括通过三通管连接的一次减压阀、分析仪和微喷射流真空发生器，所述分析仪和微喷射流真空发生器通过管道连通；所述三通管的接头与分析仪之间设置有二次减压阀；所述三通管的接头与微喷射流真空发生器之间设置有针阀；所述分析仪和微喷射流真空发生器之间设置有单向阀。

所述微喷射流真空发生器包括一个三通状腔体，所述腔体上设置有高压气体进气口、低压气体进气口、出气管，微喷射流真空发生器通过高压气体进气口与针阀连接，微喷射流真空发生器通过低压气体进气口与单向阀连接。

所述高压气体进气口设置有喷管。

所述喷管为缩放喷管、渐缩喷管、微喷管或喷射流装置。

所述出气管为直管、渐缩喷管或缩放喷管。

本专利在现有技术的基础上，增设一个以微喷射流喷管为主要元件的真空发生器，以降低气室内的压力。通过射流装置的气体为工作气体，被真空装置吸出的气体为抽吸气体。工作气体是从高压采气口采入，经过第一个减压阀减压至0.3MPa～0.5MPa后通过三通，其中一部分气体作为工作气体流经射流喷管加速，形成高速气流后排出，另一部分气体再经过第二个减压阀减压至0.1Mpa左右，作为待测气体进入低压管道，由于低压管道与真空发生器相连，高速气流可利用气体的粘滞力卷吸出低压管道内的气体，使仪器气室内的压力最终低于0.1MPa，另加一个单向阀阻止高压工作气向其中泄漏。该真空发生器的流量和真空度取决于工作气体的上流压力，可由针阀来调节流量，当真空度达到要求时，停止抽气。