專利名稱：對容器進(jìn)行自動選擇的方法和檢測裝置及裝有這種檢測裝置的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種選擇方法，一種檢測裝置及一種裝有上述檢測裝置的設(shè)備。該方法是根據(jù)容器或它們的內(nèi)裝物是否含有允許的污染物組或不允許的污染物組對容器進(jìn)行自動選擇，在該方法中對來自容器的氣體進(jìn)行分析，將分析所獲得的數(shù)據(jù)同預(yù)先測定的標(biāo)樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行選擇;本發(fā)明所涉及的檢測裝置是一種根據(jù)容器或容器的內(nèi)裝物是否含有允許的污染物組或不允許的污染物組來自動挑選容器的檢測裝置，它包括一個(gè)用于分析來自容器的氣體的檢測器裝置;一個(gè)接收該檢測器裝置的輸出信號和標(biāo)樣信號存儲單元的輸出信號的比較單元;本發(fā)明所涉及的設(shè)備是一種裝有上述檢測裝置的設(shè)備。
在被認(rèn)為是本發(fā)明說明書不可缺少的組成部分的EP-A0306307申請中公開了用在回收容器范圍中的一種對空容器，尤其是對如塑料瓶之類的塑料容器進(jìn)行檢測方案，以便檢查容器中是否存在污染物。
在該專利文件中建議采用離子電離技術(shù)，例如在紫外輻射區(qū)內(nèi)用火焰電離或光電離檢測出上述污染，并在重新盛裝物品之前將污染的容器剔出。
WO88/0086申請也公開了一種對容器進(jìn)行挑選的方法，在該方法中，或者將蒸餾水噴入容器中，有時(shí)是從容器中抽取受污染的水再進(jìn)行分析，或者是將水噴入容器中并晃動容器，然后進(jìn)行分析。
為了提高分析信息的盈余度，在該文件中提出采用兩種不同的分析手段，首先將檢測到的、由這兩個(gè)分析手段所得到的輸出信號同標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，在將這個(gè)比較結(jié)果同一個(gè)相關(guān)值區(qū)進(jìn)行比較，以便識別出哪些輸出信號既與特定的分析手段有關(guān)、又與特定的污染物有關(guān)，哪些輸出信號與容器中原來盛裝的物品有關(guān)。
但是，該文件中沒有公開根據(jù)什么來確定相應(yīng)的相關(guān)因數(shù)，該文件提到的是用檢測器(例如糖分分析器等)測定特殊的事先給出的物質(zhì)，而且還提到設(shè)置兩個(gè)在窄頻帶段對某一種物質(zhì)發(fā)出響應(yīng)的上述那類探測器，可以獲得混合在一起的污染物的測量結(jié)果。
如Wo88/0088中所描述的那類有關(guān)的技術(shù)基本上是不理想的，因?yàn)閺拇郎y容器中抽取液體樣品，檢測過程進(jìn)行很慢。又由于用液體測試過程緩慢，而使時(shí)間延長，實(shí)際就同在與實(shí)驗(yàn)室的相似條件下測試待測液體的污染一樣。
本發(fā)明以上述EP-A-0306307文件中所描述的技術(shù)為基礎(chǔ)，對來自容器中的氣體進(jìn)行分析。在與一種流體的流動特性進(jìn)行過比較的氣體流動特性的基礎(chǔ)上，采取下面將要描述的措施，這樣可以使測試周期比Wo88/00862中的方案的測試周期大大縮短，這一點(diǎn)對于依次對容器進(jìn)行在線挑選的測試系統(tǒng)具有重要的意義。
本發(fā)明提出這種分析方法要解決的任務(wù)是對氣體分析而言，由于現(xiàn)有的分析手段所提供的輸出信號既與待測的那種污染物有關(guān)，又與所測污染物的濃度有關(guān)，即與兩個(gè)變量有關(guān)，而使用這種逐個(gè)檢測到的信號，可能會得到模棱兩可的結(jié)果。往往使得對一個(gè)給定的輸出信號無法確定到底是表示物質(zhì)A的濃度α，還是表示物質(zhì)B的濃度β，在所監(jiān)測的測量過程中可能將物質(zhì)A的濃度α作為物質(zhì)B的濃度β送入其各自的數(shù)據(jù)中。
本發(fā)明的任務(wù)是要通過提高可靠性來解決上述問題。
為了完成本發(fā)明的任務(wù)，本發(fā)明提供了一種根據(jù)容器或它們的內(nèi)裝物質(zhì)是否含有允許的污染物組或不允許的污染物組的自動選擇容器的方法和一種用于分析來自容器內(nèi)氣體的檢測裝置。
該方法包括對來自容器內(nèi)的氣體進(jìn)行分析，把分析獲得的數(shù)據(jù)同先測定的標(biāo)樣數(shù)據(jù)相比較，再根據(jù)比較的結(jié)果對容器進(jìn)行挑選，其特征在于借助n(n≥2)個(gè)分析技術(shù)手段(54a、b……)進(jìn)行分析，這些分析技術(shù)手段，根據(jù)每種污染物質(zhì)的特性及其濃度分別產(chǎn)生不同特征的輸出信號(I1……)，根據(jù)相應(yīng)于允許污染物狀態(tài)的所述信號(I)至少確定一個(gè)具有態(tài)變量(I1，I2……)的n維空間(ZUL);通過分析這些技術(shù)手段所獲得的數(shù)據(jù)，識別這些數(shù)據(jù)所代表的狀態(tài)是否在允許的態(tài)空間(ZUL)內(nèi)。
本發(fā)明用于分析來自容器內(nèi)氣體的檢測裝置包括一個(gè)用于分析來自容器內(nèi)氣體的檢測器裝置，一個(gè)接收該檢測器裝置的輸出信號和接收標(biāo)樣信號存儲單元輸出信號的比較單元，該檢測器裝置還包括n(n≥2)個(gè)檢測器(54a、b……)這些檢測器根據(jù)每種污染物的特性及其濃度分別產(chǎn)生不同的輸出信號(I1、I2……)，比較單元(58)把檢測器(54a、b……)檢測出的與每種污染物及其濃度有關(guān)的信號(I1、I2……)同來自存儲單元(56)的且與允許的污染物的特性及濃度有關(guān)的輸出信號相比較。
顯然，利用不同的氣體分析技術(shù)手段，可以獲得不同的輸出信號，這些信號與各污染物的濃度及各種污染物的特性有關(guān)，利用不同分析技術(shù)手段得到的這些不同信號彼此是線性獨(dú)立的，即不同的信號之間例如不存在簡單的比例關(guān)系。不同的氣體分析技術(shù)手段的傳輸特性取決于變量所描述的不同特征的“物質(zhì)”和“濃度”，所有能描述一個(gè)信號特征的信號參量都可理解為“輸出信號”例如，振幅、相位、階躍響應(yīng)、單位脈沖響應(yīng)等。
因此，依靠使用已提出的措施不能獲得“盈余”從統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義上講，這個(gè)“盈余”乃是通過大量同樣的測量來提高整個(gè)測量過程的判斷準(zhǔn)確性，而更重要地要依靠采用不同的分析技術(shù)手段來獲得一個(gè)測量值，這如同在一個(gè)具有X、Y、Z的三維座標(biāo)系中，相應(yīng)于三個(gè)測量的每一組(X、Y、Z)的坐標(biāo)值確定了一個(gè)結(jié)果，這與位置矢量相類似。
本發(fā)明所提出的選擇方法及用該方法的檢測裝置可靠性最高，尤其在選擇時(shí)不會把那些含有不允許污染物的容器誤當(dāng)作含有允許污染物的容器。所采用的彼此獨(dú)立的分析手段的數(shù)目越多，所期望的可靠性越高。
由于不同的分析手段可以平行地進(jìn)行，也就是說同時(shí)或者幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，所以對各容器中的或來自各容器的氣體的選擇過程基本上沒有延長。如上所述，這種方法對于容器依次進(jìn)行的在線檢查來說是特別重要的。
按照本發(fā)明的方案，可用作氣體分析的技術(shù)手段包括紅外輻射吸收測量，采用半導(dǎo)體敏感器裝置進(jìn)行的測量;采用電化學(xué)電池進(jìn)行的測量;電離，尤其是光電離和/或火花放電電離，并對所產(chǎn)生的電離氣體進(jìn)行的測量;在某些情況下還可以用質(zhì)譜儀進(jìn)行測量。出于簡單和速度快的考慮，最好將半導(dǎo)體氣體敏感器裝置，光電離和火花放電電離裝置組合起來進(jìn)行測量，按照本發(fā)明，采用兩種不同的分析技術(shù)手段，還可以裝有上述的不同半導(dǎo)體氣體敏感器裝置，和/或?yàn)榱双@得兩路或多路不同的輸出信號，還可以裝有光電離和火花放電電離裝置或一種已提到過的其它的分析裝置。
在系統(tǒng)中最好還采用紅外輻射吸收測量，例如使用紅外輻射半導(dǎo)體敏感器裝置(例如由Kohl傳感器公司銷售的70W.Barham Arenue，US-Santa Rosa)該裝置帶有窄帶式濾光器，并裝有一個(gè)紅外輻射源，該輻射源能發(fā)射感興趣的紅外區(qū)的光，該裝置根據(jù)發(fā)射的輻射在預(yù)定的吸收帶內(nèi)能被相應(yīng)的氣體吸收與否來推斷出特定的污染物的存在與否，并給出可能存在的污染物的濃度。
雖然對于某些具有能傳輸感興趣的紅外波段內(nèi)輻射的容器壁的容器，可以利用容器的透射作用進(jìn)行紅外輻射吸收測量，但是由于容器壁的傳輸特性受同型元件參數(shù)差異的影響很大，致使不能簡單地對在氣體中的上述污染物進(jìn)行可靠地檢測。因此，在這類措施中，也就是說在把紅外輻射吸收測量選為諸分析手段中的一個(gè)手段時(shí)，所提供的氣體是待檢測的樣品氣體，或者，通過裝在測試管上的光導(dǎo)使紅外光射入容器中，并沿著在該測試管中的一個(gè)氣體通過的距離記錄該紅外光，從而獲得供分析用的相應(yīng)信號。
此外，根據(jù)本發(fā)明，特別推薦的是至少設(shè)置一個(gè)半導(dǎo)體敏感器，尤其是一個(gè)半導(dǎo)體氣體敏感器作為其中的一道分析技術(shù)手段，用這類敏感器所用的分析手段特別簡單。
這種敏感器可以是公知的半導(dǎo)體氣體敏感器裝置，例如是由Figaro能源公司(Osaka/Japan)生產(chǎn)銷售的半導(dǎo)體氣體敏感器裝置。由于這種半導(dǎo)體氣體敏感器裝置的體積很小，因此可以非常方便地直接插入容器中，或者沿著來自于容器的待測氣體流動的管路將其安裝在分析樣品氣的任意區(qū)段上。為了提高可靠性，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)這樣的半導(dǎo)體氣體敏感器裝置，用這些敏感器可以完成本發(fā)明所提出的各種不同的分析過程，或者可以獲得較多的盈余。
但是，半導(dǎo)體敏感器裝置，尤其是半導(dǎo)體氣體敏感器裝置的階躍響應(yīng)時(shí)間較長，也就是說，如果半導(dǎo)體敏感器輸入側(cè)氣體發(fā)生突變時(shí)，它們的輸出信號象低通濾波器那樣也發(fā)生變化，并且相當(dāng)緩慢地漸近相應(yīng)的終值。
可見，采用半導(dǎo)體敏感器裝置與要求加快過程是對立的，但根據(jù)本發(fā)明提出的下述措施可以解決這個(gè)矛盾將至少一個(gè)半導(dǎo)體氣體敏感器的輸出信號對時(shí)間微分，并將微分結(jié)果(即信號的初始斜率)用于選擇。
因?yàn)閷@類半導(dǎo)體氣體敏感器通常采用輸出電阻的變化作為輸出信號，所以也可利用半導(dǎo)體敏感器的輸出電阻隨時(shí)間的變化特性。
因?yàn)榘雽?dǎo)體氣體敏感器輸出信號對時(shí)間微分所得的導(dǎo)數(shù)值與輸出信號能達(dá)到的峰值有關(guān)，所以在敏感器輸入側(cè)氣體濃度和/或氣體組分發(fā)生變化之后，根據(jù)上述的導(dǎo)數(shù)能很快確定出有效的選擇信號。
此外，由上述可以發(fā)現(xiàn)，如果某個(gè)半導(dǎo)體氣體敏感器檢測到了一種氣體污染物，該污染物就會使敏感器的輸出信號趨于一個(gè)新的終值，但由于敏感器的“記憶性”而還會使前面所得到的測量結(jié)果作為虛假的部分摻入后一個(gè)樣品氣的分析結(jié)果中。因?yàn)楸仨氁鹊角懊娴臍怏w分析結(jié)果的影響消失時(shí)才能使該半導(dǎo)體敏感器繼續(xù)進(jìn)行檢測，所以，半導(dǎo)體敏感器的這種記憶性又導(dǎo)致了過程周期大大地延長。
為了解決上述問題，本發(fā)明提出以下的措施采用至少兩組半導(dǎo)體氣體敏感器，每組中至少有一個(gè)半導(dǎo)體氣體敏感器，使來自下一個(gè)容器的待測氣體輸送到另一個(gè)敏感器組中，并使各組在工作時(shí)間上錯開，這樣可以使敏感器的輸出信號又可以調(diào)回到基本值，而又不會延長從一個(gè)容器到另一個(gè)容器的測量過程的周期。
為了凈化輸入管道和半導(dǎo)體氣體敏感器本身，本發(fā)明建議在測量后對半導(dǎo)體氣體敏感器及輸入管道進(jìn)行清洗。在這種用氣體進(jìn)行清洗的過程中，應(yīng)根據(jù)清洗氣的種類和/或流過半導(dǎo)體敏感器的清洗氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，就象在上述檢測污染物的過程中所進(jìn)行的調(diào)節(jié)那樣，以便使在敏感器上得到相似的特性，經(jīng)清洗的這種敏感器在一段時(shí)間內(nèi)不適于檢測污染。
本發(fā)明還建議選擇清洗氣體與容器中的不包括污染物的待測氣體為同種氣體和/或根據(jù)來自容器中不含污染物待檢測氣體的流量調(diào)節(jié)這種氣體的流量。這樣作的目的是使從清洗操作到測量操作或者從測量操作到清洗操作的轉(zhuǎn)換過程中，由于這種轉(zhuǎn)換而引起半導(dǎo)體敏感器輸出端的信號改變最小。如果在檢測循環(huán)中被測氣體沒有受到污染，那么敏感器根本沒有“經(jīng)歷”過由檢測循環(huán)到清洗循環(huán)的轉(zhuǎn)換，反之亦然。
本發(fā)明還建議，為了從容器中抽取氣體，最好采用載體氣，根據(jù)上述的理由最好將載體氣作為清洗氣體。
在從清洗到測量(反之亦然)轉(zhuǎn)換期間調(diào)整清洗氣與來自容器的氣體流量的比值時(shí)，最好在清洗/測量操作發(fā)生轉(zhuǎn)換和反過來再轉(zhuǎn)換的過程中，使半導(dǎo)體敏感器的輸出信號基本上保持不變。
從本文開始部分所提到的EP-A-0306307中可以得知，通過火焰電離及其它附屬的其它分析來檢測從各容器中抽取出的氣體樣品。這種分析過程進(jìn)行較慢，而且又比較復(fù)雜，一方面，在火焰電離時(shí)也是用氫氣火焰，盡管從火焰旁邊流過的氣體基本上不干擾火焰，需要對氣體的流速進(jìn)行限制，而這樣一來又使測量過程的速度受到了限制，同時(shí)所用的火焰氣體的成本也是高的。
因此，根據(jù)本發(fā)明，最好其中的一道分析手段是使氣體在電花放電間隙中受到放電的作用，然后將該放電特性和/或由放電引起的氣體電離特性作為輸出信號，以便供選擇之用，這種電火花放電間隙就象內(nèi)燃機(jī)的火花塞一樣，結(jié)構(gòu)非常簡單，由于這種裝置可以小型化，抗污染，所以可以很方便地適用于可提供電源的地方。由于至少被測氣體的流速不受限制，而且與火焰電離不同，在某些使用情況下，可以將火花電離裝置直接設(shè)置在待測容器中，所以可以加快測量的進(jìn)程。
根據(jù)本發(fā)明，建議在一道分析技術(shù)手段中使氣體電離，通過測量離子遷移率可簡便地分析測量結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明，推薦一個(gè)可取的方法實(shí)施例，根據(jù)該實(shí)施例，對于每一道分析技術(shù)手段，在一個(gè)具有與分析技術(shù)手段的每個(gè)輸出信號相應(yīng)的坐標(biāo)的n(n≥2)維的態(tài)空間中，根據(jù)標(biāo)樣，至少可以確定一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域由表示與允許污染的坐標(biāo)值相對應(yīng)的點(diǎn)和在至少一個(gè)該區(qū)域之外的表示與不允許污染物相應(yīng)的氣體狀態(tài)的點(diǎn)確定。用上述分析手段對氣體進(jìn)行分析，可以確定作為座標(biāo)值的輸出信號，然后自動地判斷這些座標(biāo)值是否都表示允許區(qū)域內(nèi)的一種氣體狀態(tài)。
因此，該氣體狀態(tài)可用一個(gè)“狀態(tài)矢量”來表示，同時(shí)判斷該狀態(tài)矢量表示的是在一個(gè)允許的空間區(qū)內(nèi)還是在不允許的空間區(qū)內(nèi)。
此外，為了防止檢測容器時(shí)占優(yōu)勢的氣體組分或濃度太高的氣體組分影響后續(xù)的分析，因此應(yīng)降低各組分的濃度，使得在測量時(shí)，預(yù)定的分析手段能在預(yù)定的測量曲線范圍內(nèi)工作，建議采用下述手段至少在進(jìn)行其中一道分析技術(shù)手段之前，對容器進(jìn)行清洗，推薦采用水，蒸汽，氣體進(jìn)行清洗，最好用空氣進(jìn)行清洗。
本發(fā)明還建議，至少在使用其中的一道分析技術(shù)手段之前，對容器進(jìn)行加熱，最好用紅外輻射，蒸汽，水，一種氣體，空氣，或者微波能量加熱，這樣就可以使已被容器壁吸收的污染物組分釋放到待測氣體中。
此外，在進(jìn)行上述選擇時(shí)，往往會遇到在容器倒空以后原來盛裝物引起了或可能引起很高的污染密度的問題，就信噪比而言，這么高密度的原來盛裝物的信號會掩蓋住其它的污染物的信號。為此，采用一種簡便可靠的措施來查明現(xiàn)有容器曾盛裝過哪種原始物品是非常必要的。
為了解決這個(gè)問題，建議在原始盛裝物使用之前，用一個(gè)與原始盛裝物相應(yīng)的標(biāo)記對容器作標(biāo)記，以便在進(jìn)行選擇時(shí)識別該標(biāo)記，將其與另外的信號一道用于選擇過程中。
通過識別上述標(biāo)記，可以確定原始盛裝物，以便為了其它污染物數(shù)據(jù)而將相應(yīng)的污染物數(shù)據(jù)或相應(yīng)的信號部分減弱，或者增強(qiáng)相應(yīng)的污染物數(shù)據(jù)或相應(yīng)的信號，這樣可降低分析費(fèi)用。
上面已經(jīng)提到過半導(dǎo)體敏感組件，尤其是半導(dǎo)體氣體敏感組件的“記憶性”的特征，這種特性會引起一個(gè)問題，即如果所設(shè)置的一個(gè)或幾個(gè)半導(dǎo)體敏感器檢測到了一個(gè)高污染值，這個(gè)高污染值引起一個(gè)高的輸出信號，對于這個(gè)敏感器來說，需要相當(dāng)長的時(shí)間才能回?cái)[到其輸出信號值上。因此，這種半導(dǎo)體敏感器又沒有為后續(xù)的檢測作好準(zhǔn)備，致使檢測周期又會相應(yīng)地延長，直到使上述半導(dǎo)體氣體敏感器又完成了測量準(zhǔn)備為止。
為了避免這個(gè)問題，本發(fā)明建議對半導(dǎo)體敏感器組的輸出信號進(jìn)行檢測，以確定是否這些輸出信號超過了一個(gè)預(yù)定值，如果超過了該預(yù)定值，那么相應(yīng)的半導(dǎo)體敏感器組至少應(yīng)在緊接著的后續(xù)分析中停止工作，而另一組半導(dǎo)體敏感器中的一個(gè)則進(jìn)入準(zhǔn)備測量的狀態(tài)。
在推薦將半導(dǎo)體敏感器輸出信號對時(shí)間微分時(shí)，當(dāng)然也要檢查這些信號的對時(shí)間的導(dǎo)數(shù)值是否超過了一個(gè)預(yù)定值，這樣就不必等到半導(dǎo)體敏感器輸出信號一直到接近污染物相應(yīng)的輸出信號電平才停止工作。
根據(jù)本發(fā)明的下述的最佳實(shí)施例，把氣體樣品依次地輸送到不同的半導(dǎo)體敏感器組上，例如為了在間隔時(shí)間清洗被用過的那個(gè)半導(dǎo)體敏感器組，在上述情況下，最好使半導(dǎo)體敏感器組停止工作一個(gè)以上的測量循環(huán)，直到那個(gè)在上述含意下的過飽和半導(dǎo)體敏感器組恢復(fù)有效為止。為此，可以通過監(jiān)測敏感器的輸出信號來確定，使后續(xù)循環(huán)的完成不會影響其它的敏感器組。
如本文開始部分提到的那樣，還推薦采用一個(gè)與本發(fā)明有關(guān)的分析手段，這就是使用電化學(xué)測量電池，例如由AMS分析-測量-系統(tǒng)技術(shù)D-Dielheim銷售的電化學(xué)電池，借助這種電池能夠檢測出有還是沒有窄頻帶的確定氣體組分。
下面對本發(fā)明的用于自動選擇容器的檢測裝置進(jìn)行詳細(xì)地描述，在本發(fā)明的檢測裝置中的至少一個(gè)檢測器裝置中最好至少包括下列組件之一一個(gè)紅外輻射吸收組件，一個(gè)帶有半導(dǎo)體敏感器的測量組件，一個(gè)帶有電化學(xué)電池的測量組件，一個(gè)質(zhì)譜儀，以及一個(gè)電離組件，特別是帶有電離測量組件的光和/或火花放電電離組件。
根據(jù)本發(fā)明，檢測器裝置中的一個(gè)檢測器最好至少包括一個(gè)半導(dǎo)體敏感器。此外還可以包括一個(gè)連接在半導(dǎo)體和比較器單元中間的微分單元。
根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中的檢測器裝置最好至少包括兩組半導(dǎo)體敏感器，每組至少包括一個(gè)半導(dǎo)體敏感器，而在本發(fā)明的測量裝置中還裝有一個(gè)可供選擇的和可控的氣體供給組件，以便把氣體供給半導(dǎo)體敏感器裝置。
根據(jù)本發(fā)明的可控供給組件最好包括一個(gè)控制單元，以便把來自下一個(gè)容器的氣體依次地輸送到另一組中的半導(dǎo)體組件上。
根據(jù)本發(fā)明的檢測裝置中的檢測器裝置，最好把那些半導(dǎo)體敏感器的輸出傳送到一個(gè)閾值檢測單元，將該檢測單元的輸出作為控制信號，以便使在一旦一組半導(dǎo)體敏感器的輸出信號超過預(yù)定的閾值時(shí)就停止該組敏感器的下一次測量。
根據(jù)本發(fā)明的測量裝置，還可以包括一個(gè)一端連接清洗氣源而另一端通到半導(dǎo)體敏感器附近的清洗導(dǎo)管。
根據(jù)本發(fā)明的裝置，除了使來自容器的氣體靠近半導(dǎo)體敏感器附近流過外，還可以用一根連接清洗氣源的清洗導(dǎo)管和一根供氣管一起通到半導(dǎo)體敏感器附近，并且至少裝有一個(gè)氣流調(diào)節(jié)組件(VS，VG)，以便調(diào)節(jié)在半導(dǎo)體敏感器附近的流過清洗氣導(dǎo)管的氣體流量與流過氣體導(dǎo)管的待檢測氣體流量的比值。
在根據(jù)本發(fā)明的上述裝置中，還可以把一根載體氣體導(dǎo)管從載體氣源(70)通到容器附近區(qū)域，并從該區(qū)域引出一根使載體氣體從容器引到檢測器裝置(78)的排出導(dǎo)管。
在根據(jù)本發(fā)明的上述裝置中，最好還包括一個(gè)電離組件(3)，最好是一個(gè)能使氣體電離的火花隙。此外最好在沿著電離氣體流動的路徑上至少一前一后布置兩級用于檢測的靜電離子分離裝置。
在本發(fā)明的上述裝置中，還可以裝有一個(gè)用于讀出預(yù)先給容器指定的代碼的讀出裝置。
本發(fā)明還提供了一個(gè)裝有本發(fā)明的檢測裝置的檢測設(shè)備，該設(shè)備裝有一個(gè)輸送裝置，以便通過流水線把生產(chǎn)中的塑料瓶作為容器送到檢測裝置，然后從檢測裝置中運(yùn)出，與抽樣檢測不同，用這種裝置檢測可靠性高，而且能快速而有節(jié)奏地檢測每一個(gè)瓶子。這種檢測裝置特別適合于檢查再使用的食品容器，從安全上的考慮，這些容器中的一些可能不能再使用。
下面根據(jù)附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明的測試方法和推薦采用電離放電間隙測量裝置的示意圖，本發(fā)明作為氣體分析技術(shù)，同時(shí)還至少還能測定選擇容器的一些重要測量數(shù)據(jù)。
圖2示出了一個(gè)對圖1中實(shí)施例作了某些改進(jìn)的實(shí)施例，其改進(jìn)之處是可以對放電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并可以根據(jù)調(diào)節(jié)電路的狀態(tài)來確定所述的測量數(shù)據(jù)。
圖3為用于使容器中產(chǎn)生電離的火花放電間隙部件的示意圖;
圖4為對使氣體電離放電及緊接著進(jìn)行的靜電離子分離所作的改進(jìn)的示意圖，圖4中的裝置可作為一種推薦采用的分析儀器，更確切地說可作為一種測定測量數(shù)據(jù)的裝置。
圖5與圖4相似，是經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)過的測量裝置示意圖，該裝置可以根據(jù)離子的分離同各自的離子遷移率的關(guān)系確定測量數(shù)據(jù)。
圖6為能插入在待檢測容器內(nèi)部的檢測裝置的示意圖，其中的放電電離裝置與一個(gè)工作可自由選擇的靜電離子分離裝置相連接。
圖7示出為防止某些污染物在放電時(shí)可能發(fā)生爆炸而采取的預(yù)防方案。圖(7a)相應(yīng)于放電火花間隙在容器內(nèi)的情況下，圖(7b)相應(yīng)于放電火花間隙在容器外面的情況。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的總構(gòu)思而設(shè)計(jì)出的按照本發(fā)明的方法工作的選擇裝置的信號傳輸/功能組件方框圖;
圖9為用半導(dǎo)體敏感器裝置，尤其是半導(dǎo)體氣體敏感裝置進(jìn)行分析的信號傳輸/功能組件的電路方框圖;
圖10a示出了在用氣體清洗循環(huán)/氣體檢測循環(huán)期間內(nèi)半導(dǎo)體敏感器的定性響應(yīng)特性;
圖10b示出了半導(dǎo)體敏感器的校正特性圖11為氣體抽樣單元的方框圖如前所述，本發(fā)明的任務(wù)是要檢查容器，特別是檢查容器中污染情況。例如，原來裝有礦泉水、果汁等的塑料瓶倒空后若再回收使用，往往很不安全，眾所周知，為了節(jié)約等目的，人們往往在這類空瓶中裝入肥皂水，植物保護(hù)劑、發(fā)動機(jī)油、酸、酒精、汽油等各種物品，對于上述這樣的一些容器，如果再重新盛裝原來盛裝過的那種食品時(shí)，則應(yīng)考慮某些污染物會影響新裝入的同種食品的味道，還應(yīng)考慮到由于新裝入的同種食品與污染物不相容，甚至還會有損于健康，因此這些容器不能再用來盛裝新的原食品了。
因此，為了能夠?qū)@些容器作出相應(yīng)的選擇，首先要判斷容器中是否還存在殘留的污染物，殘余的污染物是何種類型？據(jù)此來確定對哪些容器不能再用來重新盛裝原產(chǎn)品，例如先需要對它們進(jìn)行專門的清洗;哪些容器可以放心地重新盛裝原產(chǎn)品。
還應(yīng)指出的是，對于有些材料制成的容器，特別是塑料瓶，其器壁材料會吸收上述的某些污染物，而在裝入新物品后，這些污染物又逐漸地解吸出來。
在某些情況下，由于容器中盛裝的物品可能已經(jīng)受到污染，而使其中的氣體也會受到污染。按照本發(fā)明的構(gòu)思，對這些已經(jīng)裝滿物品的容器也能剔出來。圖8示意地描述了本發(fā)明的一個(gè)可取的方案，在這個(gè)方案中，可以使不同的分析技術(shù)手段結(jié)合起來，并把它們各自的輸出信號組合起來分析處理。
首先，根據(jù)圖1至圖7和圖9中推薦的特別合適的分析技術(shù)手段，對本發(fā)明系統(tǒng)中所設(shè)置的部件及其具體的布置進(jìn)行描述。
圖1示出了一個(gè)用于至少能測定重要數(shù)值的裝置實(shí)施例，該裝置可以確定容器中所含的氣體是否受到了具有相應(yīng)濃度的某類物質(zhì)的污染。
從圖中未示出的一個(gè)待檢測的空容器或裝有物品的容器中經(jīng)抽樣管道1取出氣體樣品G，也可以在容器的外面從與從容器盛裝物品直接相通的地方取出氣體樣品，并使該氣體樣品通過由一對電極5所形成的放電間隙3，放電間隙3由電源7引發(fā)放電，其放電過程可以是電暈放電，也可以是火花放電。
用圖1中未示出的抽吸裝置(見圖11)將氣體樣品G從容器中抽出后，通過放電間隙3，改變放電電壓。放電電壓UF可由電壓測量裝置11測出。
將電壓測量裝置11的輸出信號作為測量數(shù)據(jù)輸送到例如比較單元13中，同時(shí)使標(biāo)準(zhǔn)信號單元15發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)信號也輸送到該比較單元中，根據(jù)所選擇的各個(gè)不同的放電電壓，可以得到若干個(gè)輸出信號(A1，A2……)，這些作為測量數(shù)據(jù)的信號對于確定污染物小組，或者確定個(gè)別的污染物是很重要的。更確切地說，對于確定污染物濃度是重要的，標(biāo)準(zhǔn)信號是由標(biāo)準(zhǔn)測量確定的，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)污染樣品氣來校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)信號。在圖1中左邊的曲線上，電壓UF用與UF值相對應(yīng)的點(diǎn)P1-P3定性地表示出，在上述的情況下，火花間隙點(diǎn)火是在不同污染物，獨(dú)立的供氣條件下完成的。
圖2是在圖1的基礎(chǔ)上描述了另一個(gè)通過放電間隙3測量數(shù)據(jù)的實(shí)施例，在該例中，借助一個(gè)可控的高壓電源7a，在火花間隙3的兩個(gè)電極5之間維持放電，用一個(gè)電流測量裝置11a可以測量出放電電流iF，將該放電電流輸入到比較單元17中與一個(gè)由標(biāo)準(zhǔn)信號單元19輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流值iFS011相比較。
從比較單元17輸出的差分信號△可用作調(diào)節(jié)差值，也可以使該差分信號經(jīng)過一個(gè)調(diào)節(jié)器21而用作調(diào)節(jié)參數(shù)，并將該參數(shù)值輸送到在電流調(diào)節(jié)回路中起執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用的可控電壓源7a中，這樣，放電電流iF就隨著作為定值器的標(biāo)準(zhǔn)信號源19的可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)值而變，最好是使上述放電電流與調(diào)準(zhǔn)后的恒定標(biāo)準(zhǔn)值iS011相適應(yīng)。
將調(diào)節(jié)的差分信號△或調(diào)節(jié)電壓源的調(diào)整信號Su或電壓源7a的輸出電壓作為測量值，如圖1所示的那樣，這些測量值信號又傳送到與前置的標(biāo)準(zhǔn)信號單元15相連接的比較單元13中，根據(jù)在調(diào)節(jié)回路中測得的數(shù)據(jù)處于哪種信號的范圍，就可以判斷氣體樣品是否受到了不同物品組的污染或者確定出樣品氣G中不同污染物的濃度。
從圖1和圖2中可發(fā)現(xiàn)，放電間隙3的放電特性以及對放電間隙的控制都可以直接作為測量值而用于測量數(shù)據(jù)。
在圖1和圖2中所示的實(shí)施例中，可以產(chǎn)生交流電暈放電，也可以產(chǎn)生直流暈放電。
如圖1、圖2和圖11所示，通過與各待檢測容器相應(yīng)的抽樣管道1抽取樣品氣G。
由于放電間隙3不可能進(jìn)一步縮小，而可以借助于例如圖3所示的方案，即采用一根測試管23，把放電間隙3插入各個(gè)待測容器25中，接著再按圖1和圖2的方案完成。
圖3中的測試管23上的引線27與圖1和圖2中放電間隙上的引線是用同一標(biāo)號27代表的。
圖4示出了完成本發(fā)明任務(wù)的裝置的另一實(shí)施例，其中也是通過放電間隙使氣體電離，但與圖1和圖2的方案不同的是還要對由放電間隙引起電離的氣體進(jìn)行檢測。
從各個(gè)待測容器中或在容器附近經(jīng)抽樣管道1抽取的樣品氣體G流過放電間隙，放電間隙3由電流源7引發(fā)放電。沿放電間隙3的氣流方向、在放電間隙的后面裝有一個(gè)電容器組件，例如一個(gè)圓柱形電容器29。該電容器包括圓柱形的外殼29a和與外殼同軸的內(nèi)部芯軸29i。
用一個(gè)可調(diào)至給定電壓值的電壓源31對電容器29充電后，在電容器中建立了電場E，放電間隙3附近的氣體在電場的作用下發(fā)生電離，按照電場強(qiáng)度E的方向和強(qiáng)度，使一種極性的離子吸到電容器的兩個(gè)極29a、29i中的一個(gè)極上，而另一種極性的離子吸到另一個(gè)極上。聚集在電容器兩極29a、29i上的過剩離子就會通過與圓柱形電容器29相連的外電路形成電流i。用一個(gè)電荷放大器32測量該電流的積分值，也可以用圖中虛線所示的一個(gè)電流放大器32a來測量該電流。
在采用電荷放大器32測量流過電容器的積分電流時(shí)，需要先確定積分時(shí)間間隔T，該時(shí)間間隔T可由任一確定的信號ST的測量循環(huán)的起點(diǎn)開始，例如可以從開始抽出氣體時(shí)算起，也可以從一個(gè)確定的電流i的上升前沿出現(xiàn)時(shí)算起。
經(jīng)過積分時(shí)間T后，圖4示的電荷放大器32的恢復(fù)開關(guān)又閉合起來。
無論是由電荷放大器32提供的與積分電流相應(yīng)的輸出信號，還是由電流放大器32a提供的輸出信號，都是按圖1給出的方式輸入到比較單元13中，在比較單元的輸出端將對應(yīng)于輸入信號E所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，從而獲得作為測量數(shù)據(jù)的輸出信號A1，A2等。
無論是在將火花隙裝在待測容器中的圖3所示的實(shí)施例，還是把火花間隙安裝在抽樣管道1中的圖示所示的實(shí)施例，火花間隙的作用都是使氣體電離。
如果采用結(jié)構(gòu)小型化的火花間隙，就可以方便地在一個(gè)選擇裝置的任何位置上使氣體電離，無論是沿抽樣管道的靜電分離，還是在待監(jiān)測容器中的靜電分離都是在同一區(qū)域進(jìn)行的，還可以使局部電離停止。
只有采用圖4所描述的方案，才能確定與火花電離的相應(yīng)氣體的總剩余電荷，并將該電荷作為測量數(shù)據(jù)，因此，如果將電容器裝置29沿抽樣管道1安裝，使氣體以預(yù)定的流速流入，那么圖5基本上給出了一種方案，采用這種方案無論是通過本發(fā)明的放電間隙，還是采用現(xiàn)有的公知方式，例如采用火焰電離或推薦采用的紫外光電離，在使從容器中抽出的氣體電離以后，根據(jù)離子的遷移率可以獲得氣體中所產(chǎn)生的離子的分析數(shù)據(jù)，據(jù)此就能對不同的污染物或不同的污染物組進(jìn)行分類。
此外，將已電離的氣體G＊輸送到一個(gè)大體上如圖4那樣布置的靜電分離裝置35中，這個(gè)裝置例如可以由一個(gè)圓柱形電容器組件構(gòu)成，該電容器組件例如包括一個(gè)細(xì)長的內(nèi)部芯軸30i和若干個(gè)圓柱形表面30a，這些圓柱形表面依次排列，且彼此絕緣，所有的電容器是由一個(gè)在內(nèi)部的共用芯軸30i和各自的圓柱形表面30a構(gòu)成。最好能利用電壓源31使每個(gè)電容器的靜電電壓相同，從而保證各個(gè)電容器的30i和30a之間的電場強(qiáng)度E相等。
如圖所示，具有遷移率不同的離子氣體，流過電容器空間30Z，因?yàn)殡妶鯡是均勻的，對于電荷相同的離子所受到的偏轉(zhuǎn)力也相同，因此，易于移動的離子在通過每單位軸向路程后的偏轉(zhuǎn)要比不易移動的離子偏轉(zhuǎn)大，因此，從各個(gè)電容器中獲得的作為測量數(shù)據(jù)的電流I1、I2……是相對沿氣流方向順序偏轉(zhuǎn)的離子的一個(gè)度量。遷移率低的離子更有益于沿氣流方向順流而下設(shè)置地的電容器裝置中電流的增加。
如圖4所示，將所獲得的電流i經(jīng)電荷放大器或電流放大器進(jìn)行放大后作為測量數(shù)據(jù)，以便進(jìn)一步對容器進(jìn)行分類。
圖6示出了在每個(gè)容器中直接完成氣體電離和靜電分離測量的一種方案，圖中所示的裝置是在圖3基礎(chǔ)上又作了改進(jìn)，放電間隙3安裝在測試管23的端部，測試管的上部區(qū)域中裝有一些彼此絕緣的金屬表面33i，上述表面與金屬圓柱表面33a同軸。
如圖所示，將這個(gè)改進(jìn)了的測試管裝入待測容器中，在容器底部區(qū)域的氣體通過放電間隙3被電離，因?yàn)殡婋x而使電容器內(nèi)的氣體變熱，于是在與容器開口相對的一側(cè)形成了氣流，而由電容器33i、33a組成的靜電分離裝置就處于上述容器開口段中。
最好是用借助通入另一路氣體(載體氣體)吹趕電離氣流G＊進(jìn)入圖中所示的那些小孔37中。
火花隙3a和電容器組的電源引線及電流i1、i2的引出線等均穿過測試管23，氣體排出管37也穿過該測試管。
如上所述，在圖1-圖3的實(shí)施例中，最好產(chǎn)生電暈放電，而在圖4-圖6中的實(shí)施例測量氣體電離時(shí)，既可產(chǎn)生電暈放電，也可產(chǎn)生火花放電。在用火花放電進(jìn)行工作時(shí)，對測量而言最好是形成一系列規(guī)定數(shù)目的火花，并在電離氣體G＊流動的狀態(tài)下測量離子密度，再在給定的時(shí)間內(nèi)對離子密度取平均值，以便使獲得的結(jié)果更加可靠。
對于所含的某些污染物，采用本發(fā)明的電離放電或者采用已有的火焰放電都可能有引起爆炸的危險(xiǎn)，因此為了安全的目的，在使用這類電離技術(shù)時(shí)，必須對所出現(xiàn)的空容器進(jìn)行挑選，圖7a示意地示出它對容器進(jìn)行檢測的情形，如該圖所示的那樣，將待檢測的容器(例如塑料瓶)放到輸送裝置上，該輸送裝置可以是傳送帶，或者是一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置，待檢測的容器由輸送裝置送到第一檢測臺40，在該檢測臺上通過如前所述的抽取氣體樣品或把一個(gè)探測器插入到相應(yīng)的容器中的操作，就可以檢測出容器中是否存在具有爆炸危險(xiǎn)的特殊污染物質(zhì)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，最好采用半導(dǎo)體氣體敏感器或電化學(xué)電池，應(yīng)根據(jù)要檢測的已知的具有爆炸危險(xiǎn)的污染物來選擇相應(yīng)的半導(dǎo)體敏感器或電化學(xué)電池。對于檢測出的含有爆炸危險(xiǎn)污染物的那些容器可以借助例如如圖所示那樣設(shè)置一個(gè)輸送轉(zhuǎn)接裝置，將上述相應(yīng)的容器在下一道檢測前剔出，而對那些安全的容器可送到帶測試管23的電離檢測臺42上。
根據(jù)已確定的其它污染物和經(jīng)處理單元44所得出的與測量信號有關(guān)的各個(gè)數(shù)據(jù)，把含有不允許的污染物的容器剔出，或者被送去進(jìn)行特殊清洗，為此，還得安裝一個(gè)輸出轉(zhuǎn)接裝置，只有把那些含允許污染物的容器才送去重新裝物品。
正如本說明書開始部分所描述的那樣，對于某些制造容器壁的材料，特別是塑料等材料會吸收某些污染物質(zhì)，以后又逐漸地把所吸收的污染物質(zhì)解吸出到容器內(nèi)的空間中，這種解吸過程與溫度有關(guān)。如果不采用專門的輔助設(shè)備，則在確定時(shí)間間隔的檢測時(shí)間內(nèi)，很難測出容器內(nèi)的空間中污染物的濃度。如果這樣的容器又裝滿物品，并且儲存時(shí)間較長，則仍會發(fā)生盛裝物品變味等問題。
為此，可采用圖7中標(biāo)號46所示的方案，對于上述那類壁中吸收了污染物的容器，在開始檢測之前，先將容器壁中吸收的污染物排出。根據(jù)本發(fā)明，可以象圖中所示的那樣，用熱流加熱容器，這個(gè)熱流可以由紅外輻射產(chǎn)生，對于塑料容器最好是采用微波加熱，也可以用蒸汽或容器內(nèi)部空間的氣體和/或用來自外部的熱源來產(chǎn)生熱流，例如由通入熱的普通空氣來加熱。
在前面已經(jīng)指出，在某些情況下，可以用一種氣體，最好是用空氣，尤其是靜化空氣清洗容器，同時(shí)還應(yīng)把原始盛裝物產(chǎn)生的某些殘存氣體清除出去，否則，在檢測污染時(shí)這些氣體可能會掩蓋其它的污染。
眾所周知，在檢測其它的污染物時(shí)，來自原始盛裝物的物品，例如來自果汁的污染也是一個(gè)重要的干擾源，為了解決這一問題，最簡單的辦法是根據(jù)相應(yīng)的原始盛裝物的種類，在容器上作出相應(yīng)的標(biāo)記，例如預(yù)先給定一個(gè)簡單的代碼，以便在分選空瓶時(shí)很容易識別出這些標(biāo)記，因此就可獲得原始盛裝物品種類的信息。
據(jù)此，為了減少由原始盛裝物引起的測量干擾，可以對這些污染組分的信號進(jìn)行窄帶濾波，所濾掉的頻帶應(yīng)對準(zhǔn)原始盛裝物的信號所處的頻帶。
用這種方法可以解決在此處所述的挑選過程中原始盛裝物對所獲得的測量數(shù)據(jù)造成的干擾問題。
如已經(jīng)指出的那樣，解決上述任務(wù)的難題是在于，對于大多數(shù)的分析技術(shù)手段來說，如果為了節(jié)省一大筆費(fèi)用而不能采用例如紅外選擇吸收分光光譜記錄儀和昂貴的質(zhì)譜儀，則這些分析技術(shù)手段所提供的測量信號既與污染物的種類有關(guān)，又與污染物的濃度有關(guān)，換句話說，這些信號的雙重性往往在于既可表示濃度為α的物質(zhì)A，又可以表示濃度為β的物質(zhì)B，這是因?yàn)椤皺z測器”本身就可能根據(jù)同一個(gè)輸出信號得出兩種分析結(jié)果。
可以考慮采用的分析手段是附帶能測定離子濃度的光電離作用和火焰電離作用的分析技術(shù)。
火花間隔電離分析技術(shù)并附帶不對離子密度作進(jìn)一步分類的測定技術(shù)或在考慮離子遷移率情況下測定離子密度技術(shù)。
用半導(dǎo)體敏感器或借助于采用半導(dǎo)體紅外敏感器的紅外輻射吸收分析技術(shù)檢測污染物，在必要的情況下還可以利用質(zhì)譜儀檢測污染物。
用電化學(xué)電池檢測某些污染物的分析技術(shù)。
盡管用上面所提到的分析技術(shù)可以解決容器挑選的問題，但是很明顯，如果采用了上述中的某一分析技術(shù)手段，再借助于上述中的至少一種與其不同的另一技術(shù)手段，在這種情況下，對于濃度為β的污染物B和對濃度為α的污染物A所獲得的信號將不會是相同的。
正如下面將要描述的那樣，如果至少將上述中的至少兩種分析技術(shù)結(jié)合起來使用，則會大大地提高挑選的可靠性，結(jié)果確實(shí)是如此。
如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的總的構(gòu)思，把氣體從待檢測容器中取出，然后分別輸送到n(n≥2)個(gè)不同的分析臺中，例如分別送到圖中的一個(gè)用于氣體電離分析技術(shù)的分析臺54a中，一個(gè)裝有半導(dǎo)體敏感器的分析臺54b中，一個(gè)裝有電化學(xué)電池的分析臺54c中，一個(gè)采用紅外輻射吸收測量元件進(jìn)行分析的分析臺54d中等等，或也可以采用特性不同的同類型的分析臺。
氣體樣品經(jīng)n個(gè)分析臺分析后給出供選擇時(shí)用的測量數(shù)據(jù)I1……In，這些信號I正好確定出一個(gè)代表被檢測氣體狀態(tài)P的n維態(tài)空間。
數(shù)據(jù)處理裝置把n維“空間”存儲在規(guī)定區(qū)域存儲單元56中，其中的狀態(tài)區(qū)域既可以是允許的，也可以是不允許的，在圖8的方塊56中，該n維空間被表示為具有相應(yīng)于坐標(biāo)軸I1、I2、I3的、和允許區(qū)域ZUL的三維空間。首先用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測量來判斷數(shù)據(jù)I1至In中的哪些表示氣體中允許的污染化合物和允許污染物濃度，哪些表示不允許污染化合物及其濃度，將這些數(shù)送入存儲單元56中。
在檢測表示氣體的特征狀態(tài)P時(shí)，把由測量數(shù)據(jù)I1-In所確定的樣品氣體的狀態(tài)與存在存儲單元56中的樣品氣體允許狀態(tài)矢量PZUL輸入到比較單元58中進(jìn)行比較。如果被檢測過的樣品氣體的特征狀態(tài)矢量P處在存入寄存器56中的允許污染物化合物的空間區(qū)域ZUL中，那么在比較單元58的輸出端會輸出一個(gè)肯定選擇的信號，也就是說，相應(yīng)容器可以用來重新盛裝物品，若比較器輸出一個(gè)否定選擇的信號，則相應(yīng)的容器應(yīng)被剔出。
為了確定能限定允許的矢量空間ZUL的坐標(biāo)值I，將ZUL(I1、I2……)in作為輸入送到比較器單元56中。此外還可以設(shè)置一個(gè)第二選擇裝置68，該裝置可根據(jù)電路中的選擇單元66挑選的結(jié)果，對已發(fā)現(xiàn)含有不允許污染物的容器進(jìn)行復(fù)查，這種復(fù)查程序例如可以不受時(shí)間的限制，并且是在相同的檢驗(yàn)條件下對容器進(jìn)行的再檢驗(yàn)，以便驗(yàn)證由通道70檢查出的容器是否確實(shí)含有不允許的污染物，如果再次確認(rèn)該容器中含有不允許的污染物，就將該容器剔出，如果確認(rèn)不含有不允許的污染物，則應(yīng)將已存入中間儲存單元72中的該容器的矢量坐標(biāo)值I再返回到存儲單元56中，以便在自動跟蹤過程中，使所確定的允許空間域ZUL更加精確。
一種中樞計(jì)算網(wǎng)絡(luò)非常適用于這種過程，該網(wǎng)絡(luò)可通過自動跟蹤過程使一次建立起來的與允許空間區(qū)域ZUL相應(yīng)的近似模型更加精確。
正如本說明書前面所指出的那樣，推薦采用的分析技術(shù)手段是采用半導(dǎo)體氣體敏感器。在前面已經(jīng)指出，采用這類半導(dǎo)體元件所存在的問題是其階躍響應(yīng)較慢，當(dāng)受污染的氣體從其旁邊流過時(shí)，在這些敏感器的輸入側(cè)就受到一個(gè)污染物作用，半導(dǎo)體敏感器的輸出信號緩慢地升到相應(yīng)的峰值、然后又相當(dāng)緩慢地降下來。
這類問題在其它的分析技術(shù)中，例如在用半導(dǎo)體紅外輻射敏感器進(jìn)行紅外輻射吸收測量時(shí)也會出現(xiàn)，為此作如下的說明。
如圖9所示，半導(dǎo)體敏感器60a，60b和60c根據(jù)所接收到的污染作用而輸出一個(gè)信號，該輸出信號緩慢地上升到相應(yīng)的峰值A(chǔ)max。
為了縮短測量周期，在所輸出的信號峰值較大時(shí)，往往要采取使輸出信號的上升沿變陡的辦法，因此，往往不是直接把探測到的輸出信號作為測量數(shù)據(jù)Am，而代之的是對這些信號對時(shí)間微分61后的信號，這在圖9中已示出。
因?yàn)閷Π雽?dǎo)體敏感器來說，其變化參數(shù)是電阻，所以A值與其電阻變化特性曲線相對應(yīng)。
顯然，為了獲得輸出信號的輸出值，這類敏感器產(chǎn)生輸出信號是需要一定的時(shí)間間隔的，所輸出信號峰值A(chǔ)max越大，這個(gè)時(shí)間間隔就越長。為了進(jìn)一步顯著地縮短測量循環(huán)周期，還可以提出一些與上述的方法不同的方法。在圖9中采用了兩個(gè)或兩個(gè)以上的這種敏感器或敏感器組，例如組成環(huán)狀等的這樣一組敏感器，以便供隨后來的氣體樣品分析用，這些敏感器組件可以由一組調(diào)節(jié)器62組成的控制單元來控制。最好用比較器64進(jìn)行監(jiān)測，檢查某個(gè)敏感器或敏感器組的輸出信號的幅值是否超過了不允許的高度，對輸出信號超過不允許高度的敏感器或敏感器組，應(yīng)在循環(huán)的預(yù)定時(shí)間間隔τ內(nèi)停止工作。
因此，設(shè)置了半導(dǎo)體敏感器組60a、b……，每組至少包括一個(gè)半導(dǎo)體敏感器，這些敏感器可以對后續(xù)的氣體樣品G依次地進(jìn)行檢測。若某個(gè)半導(dǎo)體敏感器的輸出信號超過了在比較器單元64上所給定的閥值或閥值的微分值，則對那些用于樣品測量循環(huán)中的預(yù)定的下一個(gè)程序的有關(guān)的敏感器或敏感器組應(yīng)停止工作。
如圖中虛線所示，顯然，對輸出信號值A(chǔ)，還可以用一個(gè)如圖中虛線所示的比較器65來監(jiān)測輸出信號A的值，例如監(jiān)測半導(dǎo)體敏感器組60c的輸出信號，而半導(dǎo)體氣體敏感器組停止工作的持續(xù)時(shí)間則應(yīng)根據(jù)標(biāo)定的瞬時(shí)輸出信號值來確定。換句話說，當(dāng)半導(dǎo)體敏感器的輸出信號值再次低于比較單元65上所給定的閥值時(shí)，這些敏感器組又會開始進(jìn)行有效測量。
在采用半導(dǎo)體敏感器，或某些情況下，例如在采用紅外輻射吸收測量中，可能使用輻射型半導(dǎo)體敏感器時(shí)，又會出現(xiàn)另一問題，即一方面為了使前次所進(jìn)行的測量對后一次測量的影響盡可能地小，必須要對氣體樣品的輸入管道和內(nèi)部裝有敏感器的殼體進(jìn)行清洗，而另一方面這類敏感器對清洗氣流會受到清洗氣流的某些作用而產(chǎn)生一個(gè)緩慢的輸出信號，這正如圖9中的A所示，換句話說，這意味著，在清洗這類半導(dǎo)體敏感器時(shí)，特別是用氣體清洗時(shí)最好是采用凈化過的空氣清洗，在這個(gè)清洗循環(huán)過后，要象測量循環(huán)過后一樣，必須停止工作一段時(shí)間，也就是說，為了保證相同的檢測能力，需將圖9中所設(shè)置的半導(dǎo)體敏感器組60的數(shù)目增加一倍。
在圖10a中，在時(shí)間軸t的上方用陰影線定性地表示出了清洗氣流S，并用點(diǎn)畫線示出了由清洗氣流而引起半導(dǎo)體氣體敏感器的輸出信號A的變化，從該圖中不難發(fā)現(xiàn)，只要停止供給檢測氣體G的時(shí)間一結(jié)束，就可以使所檢測的半導(dǎo)體敏感器開始進(jìn)行新的測量循環(huán)。然而，為了節(jié)省時(shí)間，應(yīng)調(diào)整清洗循環(huán)，使其適應(yīng)測量循環(huán)，或調(diào)整測量循環(huán)使其適應(yīng)清洗循環(huán)。
如果把圖10b與圖9結(jié)合起來，本發(fā)明還可以通過流量執(zhí)行機(jī)構(gòu)(在圖9中示意地用圖VG和VS表示)，使檢測氣流G和清洗氣流S相協(xié)調(diào)，以便使能有一股大致連續(xù)恒定的氣流流過半導(dǎo)體敏感器，為此，最好通過一種載體氣流形成檢測氣流，在檢測氣流中混有來自待檢測容器中的氣體，最好把載體氣體和清洗氣體選為同一種氣體，例如二者最好都用凈化的干燥空氣。如果用與清洗氣不同的氣體作為載體氣，則通過改變載體氣G和清洗氣S之間的流量比，可以使不同種類的氣體的影響在很大程度上得到補(bǔ)償。圖10b示意地表示了載體氣和清洗氣是同一種氣體情況下的清洗循環(huán)S，用未被污染的氣體也就是載體氣進(jìn)行檢測的測量循環(huán)。然后是用被污染的氣體進(jìn)行檢測的測量循環(huán)，在監(jiān)測半導(dǎo)體敏感器的輸出信號的同時(shí)，進(jìn)行調(diào)節(jié)使得在后續(xù)的循環(huán)中，清洗氣/載體氣或未受污染的檢測氣，基本上不會引起半導(dǎo)體敏感器輸出信號，或者在某些情況下可能出現(xiàn)一個(gè)對時(shí)間基本上恒定的輸出信號，此后，就可以依次地進(jìn)行檢測和清洗循環(huán)。
例如如圖11所示，用一個(gè)密封的連接裝置把載體氣罐70與在輸送裝置72上的容器71連接起來，以便提供載體氣。用泵76將載體氣連同容器內(nèi)所含的氣體一起送至本發(fā)明的檢測裝置中(此檢測裝置在圖中用78表示)。當(dāng)然也可以根據(jù)噴水泵原理，用載體氣作為泵氣。
通過設(shè)置一個(gè)可控制的換向閥VGS，以便在清洗階段利用該閥連通容器，因此把載體氣也用作清洗氣是最節(jié)約的一種方式。
此外，還可以對圖8中所描述的各個(gè)參數(shù)的處理及相應(yīng)的操作作如下的改變通過對樣品氣進(jìn)行測量，區(qū)別允許的污染和不允許的污染，確定輸出信號I1-In中哪些是允許的污染物，哪些是不允許的污染物;根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)氣體樣品所確定的I值歸納出一個(gè)合適的與上述參數(shù)為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)，并把該函數(shù)的值明確地至少分成一個(gè)與允許污染物相對應(yīng)的數(shù)值區(qū)和一個(gè)與不允許污染物相對的數(shù)值區(qū)。
對于如圖8所示的那樣存儲與允許污染物相應(yīng)的多維區(qū)域，為了節(jié)省存儲單元，在有些情況下往往將所歸納出的數(shù)學(xué)函數(shù)存入，并把測量氣體的數(shù)據(jù)作為變量代入該函數(shù)中，然后再檢查所得到的函數(shù)值是處在允許的函數(shù)值區(qū)還是處于不允許的函數(shù)值區(qū)。
此外，與圖7a中不同，圖7b中的容器含有樣品氣G＊，在樣品氣進(jìn)入單元41中放電電離或火焰電離之前，要先檢查所抽取的樣品氣中是否含有可引起爆炸危險(xiǎn)的污染物，此后檢測臺控制一個(gè)例如位于單元41前面的閥45。
利用具有不同轉(zhuǎn)換特征的分析手段，尤其是前面所提到的那些不同的分析手段，既可以探測污染物，又可檢測出污染物的濃度，將至少二個(gè)不同測量工作原理的檢測臺所檢測到的數(shù)據(jù)組合起來用于判斷待測容器是否能繼續(xù)使用，其測量準(zhǔn)確度可大大提高。用于控制上述選擇的信號是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的由多種組分組合到一起的信號。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)容器或它們的內(nèi)裝物質(zhì)是否含有允許的污染物組或不允許污染物組的自動選擇容器的方法，通過該方法對來自容器的氣體進(jìn)行分析，把分析獲得的數(shù)據(jù)同預(yù)先測定的標(biāo)樣數(shù)據(jù)相比較，再根據(jù)比較的結(jié)果進(jìn)行選擇，其特征在于，借助n(n≥2)個(gè)分析技術(shù)手段(54a、b……)進(jìn)行分析，利用這些分析技術(shù)手段對不同的污染物質(zhì)及其濃度分別產(chǎn)生不同特性的輸出信號(I1……)。根據(jù)相應(yīng)于允許污染物狀態(tài)的輸出信號(I)至少確定一個(gè)具有態(tài)變量(I1、I2……)的n維空間(ZUL)。通過分析這些分析技術(shù)手段所獲得的數(shù)據(jù)，識別這些數(shù)據(jù)所代表的狀態(tài)是否是允許的態(tài)空間(ZUL)內(nèi)的一個(gè)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，作為對來自容器內(nèi)的氣體或?qū)衼碜匀萜鲀?nèi)的氣體分析技術(shù)手段至少包括下述的分析技術(shù)手段之一紅外輻射吸收測量技術(shù);利用半導(dǎo)體氣體敏感器的測量技術(shù);利用電化學(xué)電池的測量技術(shù);電離，特別是光電離和/或火花放電電離并對所生成的電離氣體進(jìn)行測量的技術(shù)。
3.如權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，至少采用一個(gè)半導(dǎo)體敏感器(HL、IR)作為其中的分析技術(shù)手段，并把來自容器內(nèi)的氣體或含有來自容器內(nèi)氣體的氣體供給該半導(dǎo)體敏感器。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，將至少一個(gè)半導(dǎo)體敏感器(HL)的輸出信號對時(shí)間微分(61)，并將微分結(jié)果用于所述的選擇。
5.如權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，該方法至少采用兩組半導(dǎo)體敏感器，每組至少有一個(gè)半導(dǎo)體敏感器(60a、b……)把來自該容器或最靠近該容器的后續(xù)待檢測容器的氣體輸送到另外的半導(dǎo)體敏感器組上。
6.如權(quán)利要求3-5的方法，其特征在于，該半導(dǎo)體敏感器在測量后需要用氣體(S)清洗，選擇清洗氣體與來自容器內(nèi)的氣體為同種氣體，和/或根據(jù)來自容器內(nèi)氣體流量調(diào)節(jié)流過半導(dǎo)體敏感器上的清洗氣體流量，以便使清洗氣體對后續(xù)的來自容器內(nèi)氣體的測量影響最小。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于對從容器輸出的氣體提供一種載體氣體，并用該種載體氣體作為清洗氣。
8.如權(quán)利要求6或7的方法，其特征在于，采用凈化的空氣作為清洗氣體。
9.如權(quán)利要求6-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在從清洗到測量(反之亦然)轉(zhuǎn)換期間，通過調(diào)整清洗氣體流量與來自容器的氣體流量的比值(VG/VS)，使至少一個(gè)所述的半導(dǎo)體敏感器的輸出信號(A)基本上保持不變。
10.如權(quán)利要求1-9中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，其中的一道分析技術(shù)手段是使氣體在電火花的放電間隙(3)中電離，然后將該放電特性(IF)和/或由放電引起的氣體電離特性(i)作為輸出信號，以便供所述的選擇使用。
11.如權(quán)利要求1-10方法中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，其中所述的一道分析技術(shù)是使氣體電離，然后分析與產(chǎn)生離子遷移率有關(guān)的輸出信號(i1、i2……)，以便供所述的選擇使用。
12.如權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在每一道分析技術(shù)手段中，在一個(gè)具有分別與分析技術(shù)中的每個(gè)輸出信號相對應(yīng)的狀態(tài)變量的n(n≥2)維狀態(tài)空間中，根據(jù)標(biāo)定的氣體樣品，至少可以確定一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域由表示與允許的污染的態(tài)變量相應(yīng)的狀態(tài)和在這個(gè)至少可確定的一個(gè)區(qū)域之外的表示與不允許污染物相應(yīng)的一種氣體狀態(tài)的諸狀態(tài)確定，用上述分析技術(shù)手段對氣體進(jìn)行分析，確定出作為態(tài)變量的輸出信號，然后進(jìn)行判斷這些態(tài)變量值是否表示允許區(qū)域內(nèi)的一種氣體狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，至少在進(jìn)行其中的一道分析技術(shù)之前對容器進(jìn)行清洗(5)，推薦采用水、蒸汽、一種氣體進(jìn)行清洗，最好用空氣進(jìn)行清洗。
14.如權(quán)利要求1-13中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，包括至少在進(jìn)行其中的一道分析技術(shù)之前，對所述的容器進(jìn)行加熱(Q)，最好用紅外輻射、蒸氣，水、一種氣體、空氣或者微波能量加熱。
15.如權(quán)利要求1-14中的任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在原始盛裝物使用之前，用一個(gè)與原始盛裝物相應(yīng)的標(biāo)記，對容器作出標(biāo)記，并在進(jìn)行所述的選擇時(shí)識別出該標(biāo)記，將其與另外的信號一起用于選擇過程中。
16.如權(quán)利要求5的方法，其特征在于，對所述的那些半導(dǎo)體敏感器組(HL)的輸出信號進(jìn)行識別，以便確定這些信號是否超過了一個(gè)預(yù)先確定的值(64)，如果超過了該預(yù)定值，那么相應(yīng)的半導(dǎo)體敏感器組至少應(yīng)在緊接著的后續(xù)分析中停止工作。
17.根據(jù)容器或容器內(nèi)的盛裝物是否含有允許的污染物組或不允許的污染物組自動選擇容器的檢測裝置，包括一個(gè)用于分析來自容器氣體的檢測器裝置，一個(gè)接收該檢測器裝置的輸出信號和標(biāo)樣信號存儲單元的比較單元，其特征在于，檢測器裝置包括n(n≥2)個(gè)檢測器(54a、b……)，這些檢測器根據(jù)每種污染物的特性及其濃度分別產(chǎn)生不同的輸出信號(I1，I2……)，比較單元(58)把檢測器(54a、b……)檢測到的與每種污染物及其濃度有關(guān)的信號(I1，I2……)同來自存儲單元(56)的且與允許的污染物及其濃度有關(guān)的輸出信號相比較。
18.如權(quán)利要求17的測量裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述的檢測器裝置至少包括下列組件之一一個(gè)紅外輻射吸收組件，一個(gè)帶有半導(dǎo)體敏感器的測量組件;一個(gè)帶有電化學(xué)電池的測量組件，一個(gè)質(zhì)譜儀，以及，一個(gè)電離組件，特別是帶有電離測量組件的光和/或火花放電電離組件。
19.如權(quán)利要求17或18中所述的裝置，其特征在于，檢測器裝置中的一個(gè)檢測器至少包括一個(gè)半導(dǎo)體敏感器(HL、IR)。
20.如權(quán)利要求19的裝置，其特征在于包括一個(gè)連接在半導(dǎo)體和比較器單元之間的微分單元(61)。
21.如權(quán)利要求19或20的裝置，其特征在于，所述檢測器裝置至少包括兩組(60a、b……)，每組至少包括一個(gè)半導(dǎo)體敏感器，測量裝置中還裝有一個(gè)可供選擇的和可控的氣體供給組件，以便把氣體供給半導(dǎo)體敏感器裝置。
22.如權(quán)利要求21的裝置，其特征在于，還包括一個(gè)控制所述可控供給組件的控制單元(62)，以便把來自下一個(gè)容器的氣體依次地輸送到所述的另一組半導(dǎo)體組件(60a、b……)上。
23.如權(quán)利要求22的裝置，其特征在于，所述的半導(dǎo)體敏感器組的輸出傳送到一個(gè)閾值檢測單元(64)，該檢測單元的輸出作為控制單元(62)的控制信號，以便在一組半導(dǎo)體敏感器的輸出信號超過預(yù)定的閾值時(shí)，就停止該敏感器的下一次測量(τ)。
24.如權(quán)利要求19-23中的一個(gè)裝置，其特征在于把一根與清洗氣源相連的清洗導(dǎo)管S通入到半導(dǎo)體敏感器附近區(qū)域內(nèi)。
25.如權(quán)利要求19-24中的一個(gè)裝置，其特征在于用一根連接清洗氣源的清洗導(dǎo)管(S)和一根供氣管一起通入到半導(dǎo)體敏感器附近區(qū)域;至少裝有一個(gè)氣流調(diào)節(jié)組件(VS，VG)，以便調(diào)節(jié)在半導(dǎo)體敏感器附近區(qū)域的通過清洗導(dǎo)管氣體的流量與通過氣體導(dǎo)管的氣體流量比值。
26.如權(quán)利要求17-25中的一個(gè)裝置，其特征在于，將一根載體氣導(dǎo)管從載體氣源(70)通到容器區(qū)域，并從該容器區(qū)域引出一根把載體氣從容器引到檢測裝置(78)的排出導(dǎo)管。
27.如權(quán)利要求17-26中的一個(gè)裝置，其特征在于，還裝有一個(gè)電離組件(3)，最好是一個(gè)能使氣體電離的火花間隙。
28.如權(quán)利要求27的裝置，其特征在于，在沿著該電離氣體流動的路徑上，至少一前一后布置兩個(gè)用作檢測器的靜電分離裝置(30)。
29.如權(quán)利要求17-28中的一個(gè)裝置，其特征在于，還裝有一個(gè)用于識別預(yù)先給容器指定代碼的讀出裝置。
30.如權(quán)利要求1-16中的一個(gè)方法，其特征在于，至少對狀態(tài)不在允許范圍內(nèi)的那些容器要作進(jìn)一步選擇(68)，根據(jù)進(jìn)一步選擇的結(jié)果和相應(yīng)于各個(gè)容器(71)的變量值，利用自動跟蹤程序?qū)υ试S污染物的允許態(tài)空間(ZUL)區(qū)域進(jìn)行檢查，并可以進(jìn)行必要的糾正。
31.裝有如權(quán)利要求17-29中的所述的檢測裝置的設(shè)備，其特征在于，還包括一個(gè)輸送裝置(72)，以便通過流水線把生產(chǎn)出的塑料瓶(71)作為容器送至上述檢測裝置，然后從該檢測裝置中運(yùn)出。
32.一種采用如權(quán)利要求1-16，30中的一個(gè)方法或采用如權(quán)利要求17-29中的一個(gè)裝置或如權(quán)利要求31中設(shè)備的應(yīng)用，其特征在于用于檢測盛裝食品的塑料瓶。
全文摘要
一種選擇方法、一種檢測裝置及一種裝有該檢測裝置的設(shè)備。所述方法根據(jù)容器或其內(nèi)裝物是否含有允許的或不允許的污染物組而對容器進(jìn)行自動選擇，通過對來自容器的氣體進(jìn)行分析，將獲得的數(shù)據(jù)同預(yù)先測定的標(biāo)樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，再進(jìn)行選擇；所述檢測裝置根據(jù)容器或其內(nèi)裝物是否含有允許的或不允許的污染物組來自動挑選容器，它包括一個(gè)分析來自容器的氣體的檢測器；一個(gè)接收該檢測器輸出信號和標(biāo)樣信號存儲單元的輸出信號的比較單元。
文檔編號G01N27/00GK1063061SQ9111278
公開日1992年7月29日 申請日期1991年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月6日
發(fā)明者U·馬泰, R·農(nóng)利斯特, H·伯舍, M·穆克勞斯基 申請人:馬丁·萊曼