崂山国家实验室;山东省科学院海洋仪器仪表研究所文艺成获国家专利权
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龙图腾网获悉崂山国家实验室;山东省科学院海洋仪器仪表研究所申请的专利一种水下原位质谱仪采集控制系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121499638B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610036461.7,技术领域涉及:G01N27/62;该发明授权一种水下原位质谱仪采集控制系统及方法是由文艺成;曹煊;史倩;刘岩;吴宁;邹彦超;高杨;马然;孔祥峰;蒋庆林设计研发完成,并于2026-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水下原位质谱仪采集控制系统及方法在说明书摘要公布了:本申请属于海洋化学分析技术领域,涉及一种水下原位质谱仪采集控制系统及方法。该方法包括:抽真空步骤:自适应切换粗抽模式与细抽模式,对离子检测装置进行抽真空,直至降低至预设阈值,并维持所需真空度;预热准备步骤:对膜进样装置进行初次进样,同时进行加热,直至达到预设工作温度并维持温度恒定;溶解气体正式检测步骤:持续向膜进样装置输送待检测水样,并完成水样中溶解气体的原位质谱检测;仪器舱气体排放步骤:当检测到水下原位质谱仪上浮至水面且仪器舱内气压超过排气上限阈值时,对仪器舱进行排气;漏液保护步骤:当进样舱内发生液体泄漏并使两芯触点发生短接时,使处于常开状态的高压电磁阀闭合,快速阻挡液体进入离子检测装置。
本发明授权一种水下原位质谱仪采集控制系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种水下原位质谱仪采集控制方法,应用于水下原位质谱仪,所述水下原位质谱仪包括离子检测装置与膜进样装置,其特征在于,所述采集控制方法包括如下步骤: 抽真空步骤:基于对离子检测装置内部气压的监测结果,自适应切换粗抽模式与细抽模式,对离子检测装置进行抽真空,直至离子检测装置内部气压降低至预设阈值,使其进入就绪状态,并通过间歇抽气维持所需真空度; 预热准备步骤:基于膜进样装置的工况参数确定对应的进样速率,按照该进样速率对膜进样装置进行初次进样,同时对进样水样进行加热,直至水样温度达到预设工作温度,使膜进样装置进入工作就绪状态,并通过间歇加热维持温度恒定; 溶解气体正式检测步骤:持续向膜进样装置输送待检测水样,并在水样温度受控的条件下,由离子检测装置完成水样中溶解气体的原位质谱检测; 离子检测装置连接有用于对离子检测装置抽真空的高真空泵和低真空泵,并设有用于检测离子检测装置内部气压的高真空规和低真空规;抽真空步骤具体包括: 控制高真空规上电并采集高真空规的输出电压,得到基于高真空规的离子检测装置内部气压PH; 当P2<PH≤P1时,直接执行细抽操作,其中,P1为粗细抽切换阈值;P2为细抽目标压力; 当PH>P1时,控制低真空规上电并采集低真空规输出电压,得到基于低真空规的离子检测装置内部气压PL:若PL≤P1,则控制低真空规掉电并执行细抽操作;若PL>P1,则控制高真空规掉电并执行粗抽操作,在进行粗抽的过程中,实时采集低真空规输出电压,得到离子检测装置在粗抽过程中的实时内部气压P粗,当满足P粗<P1时,首先控制低真空规掉电并停止粗抽操作,再控制高真空规上电并执行细抽操作; 在细抽的过程中,实时采集高真空规输出电压,得到离子检测装置在细抽过程中的实时内部气压P细,当P细≤P2-|ΔP抽|时,控制高真空规掉电并停止细抽操作,同时将离子检测装置就绪标志置为“Ready”,其中,ΔP抽为抽真空过程中气压控制所允许的波动范围; 在离子检测装置处于“Ready”状态期间,定时通过高真空规采集离子检测装置的内部气压,当该内部气压大于P2+|ΔP抽|时,重新执行细抽操作,直至离子检测装置内部气压小于P2时停止; 膜进样装置包括进样舱,进样舱连接有用于向进样舱输送水样的海水泵和用于加热水样的PTC加热器,并设有用于监测水样温度的加热温度传感器,进样舱外的海水环境中设置有温深传感器;预热准备步骤具体包括: 控制温深传感器上电以获取海水环境温度值和海水环境压力值,控制加热温度传感器上电以获取进样舱水样温度,根据进样舱水样温度、海水环境温度值及海水环境压力值计算海水泵目标转速; 控制海水泵以计算得到的海水泵目标转速启动,从海水环境中向进样舱泵入水样,判断进样时长与设定值的大小,若进样时长达到设定值,则停止泵入水样; 控制PTC加热器对泵入的水样进行加热,并通过加热温度传感器实时采集水样温度值,判断水样温度值与目标温度上限的大小,若水样温度值大于目标温度上限,则停止加热,同时将膜进样装置就绪标志置为“Ready”; 当进样舱水样温度下降至目标温度下限以下时,则重新控制PTC加热器进行加热,直至水样温度值回升至目标温度上限; 海水泵目标转速的计算公式为: 式中,vpump为海水泵目标转速;Tt为进样舱水样温度;Ti为海水环境温度值;Pi为海水环境压力值;vTt,Ti为在标准压力条件下,根据进样舱水样温度Tt,与海水环境温度值Ti之间的温差关系所确定的海水泵基础转速函数;Δv为海水泵转速补偿值;vsPi为根据海水环境压力值Pi所确定的海水泵设定转速函数;vrPi为根据海水环境压力值Pi所确定的海水泵实际转速函数;aTt、bTt、cTt、dTt为在标准压力条件下,根据海水环境温度值与海水泵转速之间的关系,通过最小二乘法三次多项式拟合所确定的系数;as、bs、cs、ds为在不同压力条件下,根据海水泵设定转速与海水环境压力值之间的关系,通过最小二乘法三次多项式拟合所确定的系数;ar、br、cr、dr为在不同压力条件下,根据海水泵实际转速与海水环境压力值之间的关系,通过最小二乘法三次多项式拟合所确定的系数。
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