申请/专利权人：天津天河分析仪器有限公司

申请日：2018-03-15

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN108279205B

主分类号：G01N15/1409

分类号：G01N15/1409;G01N15/1434

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2018.08.07#实质审查的生效;2018.07.13#公开

摘要：一种表面微粒分析仪及其测试方法，包括过滤器、气泵、激光传感器、电控单元以及可调节密封的取样装置，其中取样装置与气泵组成闭合的气路循环；取样装置的进气端管路上连通有过滤器，取样装置的出气端管路上连通有激光传感器；电控单元分别与激光传感器、电源及气泵连接，可实现对待检测样品的表面微粒进行固定式的密封隔离采样，有效排除了人为操作误差及环境干扰，且结构简单，易于操作，并且检测数据可进行初步均值分析、存储、打印及导出，便于后期处理。

主权项：1.一种表面微粒分析仪，包括分析仪壳体，其特征在于：还包括过滤器、气泵、激光传感器、电控单元以及可调节密封的取样装置，其中取样装置的进气端管路上连通有过滤器，取样装置的出气端管路上连通有激光传感器，且过滤器及激光传感器均与气泵连通，由气泵、过滤器、取样装置及激光传感器组成闭合的气路循环；所述电控单元分别与激光传感器、电源及气泵连接；所述取样装置包括样品台及取样块，其中样品台固定安装在分析仪壳体的顶部，该样品台上铰装取样块；所述取样块的末端制有定位凹槽，取样块底部制有通气凹槽，该通气凹槽内制有垂直穿透取样块的进气孔及出气孔；所述样品台的中部活动安装有与通气凹槽配合密封的弹簧板，样品台末端活动安装有顶块；所述样品台上制有限位凹槽，该限位凹槽内滑动穿装有多个导柱；所述导柱顶部与弹簧板固定连接，导柱中部套装有调整弹簧，导柱底部穿透样品台并螺纹连接有调节螺母；所述样品台底部固装有定位套筒，该定位套筒内部滑动穿装顶块；所述顶块上部穿透样品台并在定位凹槽内滑动支撑，顶块中部套装有支撑弹簧，顶块底部固装有定位螺栓。

全文数据：一种表面微粒分析仪及其测试方法技术领域[0001]本发明属于测试技术领域，具体涉及一种表面微粒分析仪及其测试方法。背景技术[0002]随着高科技工业的快速发展，污染物检测和量化要求现已变得很重要。例如，食品药品包装材料，医用无菌袋加工，精密微电子制造等均需对样品表面进行微粒检测，控制污染物含量及产品标准。[0003]同时为了控制生产过程中重要阶段的污染程度并将其最小化，经常采用“净室”。净室中规定并控制了其中的空气过滤、空气分布、公用设施、建筑材料、设备和操作过程，用以控制空气中粒子的浓度，使其满足适当空气中粒子清洁度等级。[0004]现有技术中通常采用如下方法及设备进行样品的表面微粒检测：[0005]1、紫外线或倾斜的白光用于目测检查技术。采用紫外光利用了特定有机粒子发出荧光的现象。有选择的，将白光以某个角度照射到测试表面上，以产生可见的反射。虽然白光技术比紫外光技术稍微敏感一些，但是它们都受到相同的限制。这些目测检查技术只能粗测表面状况。它们不能提供量化数据。并且，目测检查技术最多也只能检测大于20微米的粒子。因此，需要一种可以检测小于一微米的粒子的技术。[0006]2、通过将胶带片施加到测试表面上而将粒子由测试表面上移走。然后，通过将该胶带放置在显微镜下目测粒子数量而对胶带上的粒子人工计数。该技术可以检测大约5微米或更大的粒子。该技术的主要缺点在于十分费时，并且其灵敏度随操作者的不同而改变。[0007]3、第三种测量技术披露于如下相关公开专利文献：[0008]一种表面粒子检测器CN01818705.6包括:可在表面上滑动的扫描器探头，用于对通过的粒子计数的粒子计数器，和包括连接在扫描器探头和粒子计数器之间的一对管的导管。粒子计数器包括栗，该栗用于产生将来自表面的粒子通过扫描器和导管吸引到计数器然后再回到扫描器的气流。传感器测量气流流率，控制器基于感测的气流流率控制栗的速度。导管通过第一连接器与粒子计数器相连，该第一连接器包含电子标记，以识别连接到导管另一端的扫描器的类型。控制器响应检测的电子标记控制粒子计数器。粒子计数器还包括可拆卸的滤芯，其具有捕捉用于实验室分析的计数的粒子的过滤元件。[0009]通过技术特征的对比，申请人认为现有检测设备及检测方法在检测高进度检测需求的样品时均存在一定的缺陷，其中第三种测量技术中的公开专利采用扫描探头配合测量仪器，手持扫描探头并使其在待检测样品表面轻轻移动，对样品表面微粒进行抽取并在测量仪器内计数，该方案的缺陷在于手持扫密探头精确性及密封性较差，移动速度、探头贴合角度及密封性能均无法保证，同一样品的不同部位多次扫描测试后结果相差较大，无法满足高精密性要求，故申请人认为上述公开专利文献及现有测试方法及设备的技术方案与本专利申请方案的结构、方法与目的均不相同。发明内容[0010]本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种表面微粒分析仪及其测试方法，可实现对待检测样品的表面微粒进行固定式的密封隔离采样，有效排除了人为操作误差及环境干扰，且结构简单，易于操作，并且检测数据可进行初步均值分析、存储、打印及导出，便于后期处理。[0011]本发明的目的是通过以下技术方案实现的：[0012]—种表面微粒分析仪，包括分析仪壳体，还包括过滤器、气栗、激光传感器、电控单元以及可调节密封的取样装置，其中取样装置的进气端管路上连通有过滤器，取样装置的出气端管路上连通有激光传感器，且过滤器及激光传感器均与气栗连通，由气栗、过滤器、取样装置及激光传感器组成闭合的气路循环；电控单元分别与激光传感器、电源及气栗连接。[0013]在上述方案中，优选的技术方案为:取样装置包括样品台及取样块，其中样品台固定安装在分析仪壳体的顶部，该样品台上铰装取样块;取样块的末端制有定位凹槽，取样块底部制有通气凹槽，该通气凹槽内制有垂直穿透取样块的进气孔及出气孔;样品台的中部活动安装有与通气凹槽配合密封的弹簧板，样品台末端活动安装有顶块。[0014]在上述方案中，优选的技术方案为:样品台上制有限位凹槽，该限位凹槽内滑动穿装有多个导柱;导柱顶部与弹簧板固定连接，导柱中部套装有调整弹簧，导柱底部穿透样品台并螺纹连接有调节螺母。[0015]在上述方案中，优选的技术方案为:样品台底部固装有定位套筒，该定位套筒内部滑动穿装顶块;顶块上部穿透样品台并在定位凹槽内滑动支撑，顶块中部套装有支撑弹簧，顶块底部固装有定位螺栓。[0016]在上述方案中，优选的技术方案为：电控单元包括PLC控制器、电路板、电源及打印机，其中电源为PLC控制器、电路板及打印机供电;PLC控制器通过电路板与激光传感器、气栗及打印机连接。[0017]优选的技术方案还包括一种表面微粒分析仪的测试方法，包括以下步骤：[0018]步骤1、将待测样品放置在样品台的弹簧板上，并将取样块紧密压合在弹簧板上，使通气凹槽内部自动形成一个密闭的洁净空间；[0019]步骤2、调节PLC控制器启动表面微粒分析仪的测试功能，气栗开始工作并提供气体流动动力，并由过滤器对流经其内部的气体进行过滤，确保吹至样品表面的气体洁净；[0020]步骤3、洁净的气体经进气孔输送至步骤1中形成的密闭洁净空间内，并吹起样品表面的微粒，使微粒悬浮于密闭的空间中；[0021]步骤4、取样块的出气孔与激光传感器的输入口相连，使激光传感器与步骤1中形成的密闭洁净空间连通，从而将步骤2中形成的悬浮有样品表面微粒的气体吸入激光传感器，并对气体中悬浮的表面微粒进行测量计数；[0022]步骤5、测试结果的存储与输出，电路板与外部PC连接，且电路板上设有USB接口，测试结果储存于PLC控制器内部、外部存储U盘、通过打印机输出及传输至外部PC上。[0023]本发明的优点和有益效果是：[0024]本发明的表面微粒分析仪，可实现对待检测样品进行密闭的固定检测，防止人为操作误差以及环境中颗粒污染物的干扰，提高了检测精度及检测结果的可靠性，[0025]另外，本发明的取样装置，可通过顶块弹性支撑的取样块压盖在活动安装的弹簧板上部，进而实现在通气凹槽内形成密闭的取样空间，可防止外部环境中的颗粒污染物侵入，同时还可通过弹簧板与取样块压合力及压合角度的自动调整配合，实现对不同厚度及形状的样品进行密闭采样。[0026]另外，本发明的PLC控制器可实现对气栗、电源、打印机及激光传感器的实时控制，可对激光传感器采集的数据进行储存，可将采集的数据导出到外部PC或存储器上，便于后期测试数据的处理及分析。附图说明[0027]图1为本发明的立体图；[0028]图2为本发明的内部结构示意图俯视）；[0029]图3为本发明的后视图；[0030]图4为本发明的取样装置立体图；[0031]图5为图4的侧视图（局部剖视）；[0032]图6为本发明的系统连接示意图。[0033]图中：1-分析仪壳体;2-取样装置;3-PLC控制器;4-打印机;5-控制电路板;6-气栗电路板;7-气栗;8-电源;9-过滤器;10-激光传感器;11-外接接口组件；12-取样块;13-样品池接头；14-手把；15-通气凹槽；16-样品台；17-弹簧板；18-定位套筒；19-顶块;20-限位凹槽;21-调节螺母;22-调整弹簧;23-导柱;24-支撑弹簧;25-定位螺栓;26-USB接口；27-数据接口；28-电源开关;29-进气孔;30-定位凹槽;31-出气孔。具体实施方式[0034]为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。[0035]—种表面微粒分析仪，包括分析仪壳体1，还包括过滤器9、气栗7、激光传感器10、电控单元以及可调节密封的取样装置2,其中取样装置的进气端管路上连通有过滤器，取样装置的出气端管路上连通有激光传感器，且过滤器及激光传感器均与气栗连通，由气栗、过滤器、取样装置及激光传感器组成闭合的气路循环；电控单元分别与激光传感器、电源8及气栗连接。[0036]在上述方案中，优选的技术方案为:取样装置包括样品台16及取样块12,其中样品台固定安装在表面微粒分析仪分析以壳体的顶部，该样品台上铰装取样块;取样块的末端制有定位凹槽30,取样块底部制有通气凹槽15,该通气凹槽内制有垂直穿透取样块的进气孔29及出气孔31;样品台的中部活动安装有与通气凹槽配合密封的弹簧板17,样品台末端活动安装有顶块19。[0037]在上述方案中，优选的技术方案为:样品台上制有限位凹槽20，该限位凹槽内滑动穿装有多个导柱23;导柱顶部与弹簧板固定连接，导柱中部套装有调整弹簧22，导柱底部穿透样品台并螺纹连接有调节螺母21。[0038]在上述方案中，优选的技术方案为:样品台底部固装有定位套筒18,该定位套筒内部滑动穿装顶块;顶块上部穿透样品台并在定位凹槽内滑动支撑，顶块中部套装有支撑弹簧24，顶块底部固装有定位螺栓25。[0039]在上述方案中，优选的技术方案为：电控单元包括PLC控制器3、电路板、电源及打印机4，其中电源为PLC控制器、电路板、激光传感器及打印机供电;PLC控制器通过电路板与激光传感器、气栗及打印机连接。[0040]优选的技术方案还包括一种表面微粒分析仪的测试方法，包括以下步骤：[0041]步骤1、将待测样品放置在样品台的弹簧板上，并将取样块紧密压合在弹簧板上，使通气凹槽内部自动形成一个密闭的洁净空间；[0042]步骤2、调节PLC控制器启动表面微粒分析仪的测试功能，气栗开始工作并提供气体流动动力，并由过滤器对流经其内部的气体进行过滤，确保吹至样品表面的气体洁净，[0043]步骤3、洁净的气体经进气孔输送至步骤1中形成的密闭洁净空间内，并吹起样品表面的微粒，使微粒悬浮于密闭的空间中；[0044]步骤4、取样块的出气孔与激光传感器的输入口相连，使激光传感器与步骤1中形成的密闭洁净空间连通，从而将步骤2中形成的悬浮有样品表面微粒的气体吸入激光传感器，并对气体中悬浮的表面微粒进行测量计数；[0045]步骤5、测试结果的存储与输出，电路板与外部PC连接，且电路板上设有USB接口，测试结果储存于PLC控制器内部、外部存储U盘、通过打印机输出及传输至外部PC上。[0046]另外，本发明的表面微粒分析仪设置有分析仪壳体1，该分析仪壳体外部安装打印机、PLC控制器、取样装置及外接接口组件11，其中外接接口组件包括USB接口26、数据接口27及电源开关28;分析仪壳体内部安装电路板、电源、过滤器及激光传感器，其中电路板包括控制电路板5及气栗电路板6，控制电路板与气栗电路板及PLC控制器电连接，气栗电路板与气栗电连接。[0047]另外，本发明的取样块内垂直制有贯穿取样块的进气孔及出气孔，且进气孔及出气孔的顶部均安装有用于固定安装通气管路的样品池接头13;取样块的顶部固装有便于抬起、下压取样块的手把14。[0048]另外，本发明优选的，PLC控制器的主控芯片采用主控芯片型号为：STM32F407或STM32F103，过滤器型号为:PP囊式滤芯2·5”0·8um。[0049]为了更清楚地描述本发明的具体使用方式，下面提供一种实例：[0050]本发明在使用前需先用保证周围环境的清洁，而后用酒精棉擦拭取样块的通气凹槽及样品台的弹簧板，用以保证进行步骤1前的分析仪洁净无污染;进一步地将取样块密封压合在弹簧板上，且不放置待检测样品，通电后PLC控制器控制气栗及激光传感器工作，用以测试原系统内的微粒含量，并将该含量值设定为零值;最后，分析仪数据归零后再取样块与弹簧板之间加入待检测样品，并依次进行本方案中步骤1〜步骤5的检测流程。[0051]本发明的工作原理为:将样品表面微粒通过气流吹起，并通过负压将含有表面微粒的悬浮气体吸入激光传感器中，并对其进行精确计数，从而得出样品单位面积上各个粒径微粒的数量。[0052]本发明的取样装置工作原理为:通过控制手把的旋转角度，使取样块与弹簧板分离，在弹簧板上放置待测样品待测面朝向取样块）；下压手把，使取样块自然压合在待测样品上弹簧板向上提供支撑力，取样块由支撑弹簧提供向下的压合力）。此时顶块在支撑弹簧的作用下，滑动支撑在取样块末端限位凹槽内，使取样块前端具有向下压的力从而与弹簧板压紧。弹簧板下端四个调整弹簧此时在受到取样块下压力的作用下，自动调整，从而保证弹簧板平面与取样块四周贴合，形成密闭检测空间。[0053]采用本发明的表面微粒分析仪及其测试方法对实际样品进行检测，可得到以下数据：[0054][0055][0056]样品类别及抽样方法说明：[0057]上表中的样品一、二为某型抽纸，样品三、四为某型自封袋，样品五为某型A4纸，样品六、七、八为某型输液器包装袋的内表面，通过本方案中的表面微粒分析仪对上述样品进行不同粒径的微粒数量进行检测，每个样品随机选择三个不同位置，分别检测5.Own、10.0μm、15.Ομπι、25.0μπι、50.Ομπι、100.Ομπι六种粒径的微粒数量，上表均值为同一样品、同一粒径、不同位置，微粒数量的平均值。[0058]由上表中的检测数据可以得出结论：[0059]通过以上测试数据可以看出，分析仪达到了对测试样品表面微粒量化的目的，能体现出不同样品表面的洁净程度，在洁净环境生产封装的产品表面明显洁净于普通环境的产品，且密闭检测的精度明显高于手持探头的开放式检测，并通过检测数据分析得出，样品表面的微粒不是均布的。所以为了更真实的体现样品的微粒数据，需对同一样品不同位置多次采样，采样面积越接近样品表面积，数据越真实。[0060]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

权利要求：1.一种表面微粒分析仪，包括分析仪壳体，其特征在于:还包括过滤器、气栗、激光传感器、电控单元以及可调节密封的取样装置，其中取样装置的进气端管路上连通有过滤器，取样装置的出气端管路上连通有激光传感器，且过滤器及激光传感器均与气栗连通，由气栗、过滤器、取样装置及激光传感器组成闭合的气路循环;所述电控单元分别与激光传感器、电源及气栗连接。2.根据权利要求1所述的一种表面微粒分析仪，其特征在于:所述取样装置包括样品台及取样块，其中样品台固定安装在分析仪壳体的顶部，该样品台上铰装取样块;所述取样块的末端制有定位凹槽，取样块底部制有通气凹槽，该通气凹槽内制有垂直穿透取样块的进气孔及出气孔;所述样品台的中部活动安装有与通气凹槽配合密封的弹簧板，样品台末端活动安装有顶块。3.根据权利要求2所述的一种表面微粒分析仪，其特征在于:所述样品台上制有限位凹槽，该限位凹槽内滑动穿装有多个导柱;所述导柱顶部与弹簧板固定连接，导柱中部套装有调整弹簧，导柱底部穿透样品台并螺纹连接有调节螺母。4.根据权利要求2所述的一种表面微粒分析仪，其特征在于:所述样品台底部固装有定位套筒，该定位套筒内部滑动穿装顶块;所述顶块上部穿透样品台并在定位凹槽内滑动支撑，顶块中部套装有支撑弹簧，顶块底部固装有定位螺栓。5.根据权利要求1所述的一种表面微粒分析仪，其特征在于:所述电控单元包括PLC控制器、电路板、电源及打印机，其中电源为PLC控制器、电路板及打印机供电；所述PLC控制器通过电路板与激光传感器、气栗及打印机连接。6.—种如权利要求1所述的表面微粒分析仪的测试方法，其特征在于:包括以下步骤：步骤1、将待测样品放置在样品台的弹簧板上，并将取样块紧密压合在弹簧板上，使通气凹槽内部自动形成一个密闭的洁净空间；步骤2、调节PLC控制器启动表面微粒分析仪的测试功能，气栗开始工作并提供气体流动动力，并由过滤器对流经其内部的气体进行过滤，确保吹至样品表面的气体洁净，步骤3、洁净的气体经进气孔输送至步骤1中形成的密闭洁净空间内，并吹起样品表面的微粒，使微粒悬浮于密闭的空间中；步骤4、取样块的出气孔与激光传感器的输入口相连，使激光传感器与步骤1中形成的密闭洁净空间连通，从而将步骤2中形成的悬浮有样品表面微粒的气体吸入激光传感器，并对气体中悬浮的表面微粒进行测量计数；步骤5、测试结果的存储与输出，电路板与外部PC连接，且电路板上设有USB接口，测试结果储存于PLC控制器内部、外部存储U盘、通过打印机输出及传输至外部PC上。

百度查询： 天津天河分析仪器有限公司 一种表面微粒分析仪及其测试方法

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