氣相色譜柱溫箱自鎖機構的研究

鄧金蘭

摘 要：氣相色譜箱自鎖機構包括溫控模塊、加熱裝置、箱體和箱門，自鎖機構與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據箱體內部溫度發出電信號并輸送至自鎖機構，自鎖機構根據所述電信號來控制箱門的打開/關閉狀態。

關鍵詞：氣相色譜箱；自鎖機構；應用研究

中圖分類號：TS206.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）13-0075-02

1 背景技術

氣相色譜儀應用在火災調查、石油、化工、生物化學、醫藥衛生、食品工業、環保等方面，氣相色譜儀在我國的市場應用非常廣泛。氣相色譜法是用惰性氣體作流動相，以固定液或固體吸附劑作為固定相的色譜法，它除用于定量和定性分析外，還能測定樣品在固定相上的分配系數、活度系數、分子量和瑞盛比表面積等物理化學常數，簡單的說就是一種對混合氣體中各組成分進行分析檢測的儀器[1]。

氣相色譜儀中最重要的組成部分就是氣相色譜柱溫箱，氣相色譜柱溫箱的結構主要包括箱體、安裝在箱體的色譜柱、溫控模塊以及加熱裝置，其工作過程是待檢測的樣品被送進柱溫箱后，樣品在色譜柱內流動相和固定相分配系數的不同而實現分離。

用氣相色譜實驗過程中，實驗人員未等待柱溫箱的溫度下降后，誤將柱箱門打開，很容易就將柱溫箱里面的部件，例如熔斷片、加熱裝置、傳感器等部件損壞，進而造成氣相色譜柱溫箱不能夠正常工作，并且有可能造成實驗人員的安全問題。氣相色譜柱溫箱體自鎖機構的應用，可以有效地防止以上問題的出現，促進產業的升級，提高我國氣相色譜儀器技術水平，提高市場的競爭能力。

目前市上場上銷售的氣相色譜儀的柱溫箱沒有保護設施，實驗人員的錯誤操作容易造成儀器的損壞，影響結果的穩定性。氣相色譜箱自鎖機構的研究的目的在于針對現有技術中的不足，而提供一種使用安全、工作條件更穩定的氣相色譜儀。

2 國內外發展現狀與趨勢

中國市場是世界氣相色譜儀廠商競爭最主要的區域，據統計現在國內使用最多的品牌是安捷倫、島津、賽默飛世爾、戴安等，這幾大品牌的產品在世界市場占有率超過50%，國內生產的氣相色譜儀在國內市場占有率不到5%。銷售額的差異說明我國氣相色譜的產品質量和技術水平和國外氣相色譜的水平還存在很大的差巨，我國氣相色譜儀器的生產技術有待進一步的提高[2]。

近幾年氣相色譜技術的發展方向只要集中在綜合性能的提高，及具體應用相結合的專用分析系統上或技術附件的開發，發展上總體進入了相對穩定的階段，但各個功能安全的細節仍需要不斷的提升。對于我國氣相色譜儀器生產企業來說，如何研發出具有自主知識產權，不斷提高改進現有技術水平，則成為其發展的主要方向[3]。

3 研究內容

3.1 氣相色譜箱自鎖機構通過以下技術方案實現：

提供一種氣相色譜柱溫箱，包括溫控模塊、加熱裝置、箱體和箱門，加熱裝置安裝在箱體內，箱體與箱門通過轉軸鉸接，箱體和箱門之間設置有自鎖機構，自鎖機構與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據箱體內部溫度發出電信號并輸送至自鎖機構，自鎖機構根據所述電信號來控制箱門的打開/關閉狀態。

自鎖機構包括自鎖電路、與自鎖電路連通的電磁鐵，溫控模塊與自鎖電路電連接并控制自鎖電路的導通/斷開，電磁鐵安裝在箱體，箱門安裝有與電磁鐵相吸附的吸附件。

電磁鐵材料選用通電螺線管，設置兩個電磁鐵，分別安裝在箱體靠近箱門的一面的內部上端部和下端部。電磁鐵相吸附的吸附件選用鐵片材料，色譜柱溫箱還設置有散熱裝置，用于降低箱體內部的溫度。溫控模塊包括溫度傳感器，用于檢測箱體內部的溫度并發出電信號，箱體為方形狀。

采用上述方案，通過箱體和箱門之間設置有自鎖機構，自鎖機構與溫控模塊通信連接，溫控模塊根據箱體內部溫度發出電信號并輸送至自鎖機構，自鎖機構根據電信號來控制箱門的打開/關閉狀態，這樣只需給溫控模塊設定一個產生自鎖效果的溫度值，若檢測到高于該溫度值時，箱門實現自鎖狀態，這樣就能夠有效地避免了實驗人員誤開箱門的問題發生，延長了色譜柱溫箱的使用壽命，提高了實驗的穩定性和保障了實驗人員的安全。

3.2 解決的關鍵問題

（1）箱體實現自鎖采取的方式：除了采用電磁鐵這種實現自鎖的方式之外，還可以采用卡接、卡合等機械機構來控制箱體的自鎖。（2）電磁鐵材質的選擇：優選的電磁鐵為通電螺線管，價格便宜，通電后磁力始終，便于大批量生產。（3）電磁鐵設計的數量和位置：優選的電磁鐵兩個，各個電磁鐵安裝在箱體靠近箱門的一面的內部，更加美觀，并且不會實驗結果產生影響；除了安裝在內部，各個電磁鐵安裝在箱體靠近箱門的內側面，便于安裝和加工；電磁鐵設置對稱分布更好地保障了箱門和箱體緊閉的效果；吸附件選用鐵片價格更便宜。（4）箱體自鎖溫度的準確控制：通過計量檢測校準自鎖溫度，確保箱體自鎖溫度的準確控制。

3.3 建設指標

主要技術指標符合國家安全標準，氣相色譜儀檢測器性能和評價指標：箱體自鎖溫度的準確控制、基線噪聲、靈敏度、檢測限、響應時間和重復性。檢定依據是JJG700-1999《氣相色譜儀計量檢定規程》。

4 技術路線

申請的氣相色譜柱溫箱自鎖的研制的具體實施方式之一，如圖1所示，包括溫控模塊5、加熱裝置4、箱體11和箱門12，加熱裝置4安裝在箱體11內，箱體11與箱門12通過轉軸鉸接，箱體11和箱門12之間設置有自鎖機構，自鎖機構與溫控模塊5通信連接，溫控模塊5根據箱體11內部溫度發出電信號并輸送至自鎖機構，自鎖機構根據電信號來控制箱門12的打開/關閉狀態。具體地，自鎖機構包括自鎖電路22、與自鎖電路22連通的電磁鐵21，溫控模塊5與自鎖電路22電連接并控制自鎖電路22的導通/斷開，電磁鐵21安裝在箱體11，箱門12安裝有與電磁鐵21相吸附的吸附件3。

采用上述方案，通過箱體11和箱門12之間設置有自鎖機構，自鎖機構與溫控模塊5通信連接，溫控模塊5根據箱體11內部溫度發出電信號并輸送至自鎖機構，自鎖機構根據電信號來控制箱門12的打開/關閉狀態，這樣只需給溫控模塊5設定一個產生自鎖效果的溫度值，若檢測到高于該溫度值時，箱門12實現自鎖狀態，這樣就能夠有效地避免了實驗人員誤開箱門12的問題發生，延長了色譜柱溫箱的使用壽命，提高了實驗的穩定性和保障了實驗人員的安全。

5 項目風險預測

（1）可能存在自鎖溫度控制不準確的風險，可以通過計量校準溫度，消除該風險。（2）可能存在箱體門自鎖不夠密封的風險，可以通過初期多次重復測試和定期的多次重復測試，消除該風險。（3）國內外同類型產品的技術更新改進，本產品的收益可能不達預期。

此項目是基于操作氣相色譜儀人員的安全出發的，避免了實驗人員誤開箱門的不安全問題，并有效的延長色譜柱、氣相色譜儀的使用壽命，提高了實驗的穩定性。因此項目風險較低，風險評估結果為可接受。

6 項目實施績效

本項目的開發是以氣相色譜儀的生產廠商和使用氣相色譜儀的檢驗檢測技術機構為對象的技術性研究，產品的研制會給氣相色譜儀生產廠家及檢驗檢測技術機構提供極大的發展空間，產生不可估計的影響。

參考文獻

[1]武杰，龐增義等.氣相色譜儀器系統[M].北京：化學工業出版社，2007：360.

[2]周雪彬.淺析氣相色譜儀的應用現狀及發展趨勢[J].中國石油和化工標準與質量，2014，（2）：32.

[3]張寶玉.氣相色譜儀的應用及發展趨勢[J].生命科學儀器，2006，（4）：26-28.