权利要求
1.一种高可靠性石墨炉电源系统，其特征在于，所述石墨炉电源系统包括：主控模块、电源控制模块、降压模块及检测模块;
所述主控模块分别连接电源控制模块、降压模块、检测模块及石墨炉;所述电源控制模块、降压模块、石墨炉、检测模块依次连接;
所述电源控制模块包括交流接触器、第一电流互感器、晶闸管;所述交流接触器默认吸合，在主控模块检测到后端电路有过温、过流、石墨炉异常时断开，也作为晶闸管失效后的断路保护;
所述第一电流互感器用以监测石墨炉工作时高压侧的电流，提供给主控模块进行判断是否由异常情况;所述主控模块在接收到超出预设范围的电流时直接控制晶闸管、交流接触器断开;
所述晶闸管是控制石墨炉加热的核心部件之一，由主控电路输出控制开通占空比，从而控制输出到后级的功率，石墨炉的加热速率由此决定;
所述降压模块包括变压器及温度传感器;所述温度传感器嵌入变压器的线圈中，实时监测变压器的上升温度，上升温度过大或过小对应石墨炉工作时的电流大小，超过预先设定的范围，主控模块即断开晶闸管、交流接触器并发出报警;
所述检测模块包括检测电路和直流接触器;所述直流接触器用来在空闲时断开变压器低压侧回路，避免检测电路测量石墨炉内阻时受到变压器绕组的影响。
2.根据权利要求1所述的高可靠性石墨炉电源系统，其特征在于：
所述检测电路包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9;
所述第三运算放大器U3的正相输入端分别连接第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端，所述第三运算放大器U3的反相输入端分别连接第三运算放大器U3的输出端、第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四运算放大器U4的正相输入端、第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端;所述第一电阻R1的第一端连接第一电源电压，所述第二电阻R2的第一端接地;
所述第四运算放大器U4的反相速热的分别连接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第一端、石墨炉的第一电极块;所述第四电阻R4的第一端接地;所述第四运算放大器U4的输出端分别连接石墨炉的第二电极块、第五电阻R5的第一端;
所述第五电阻R5的第二端分别连接第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端;所述第六电阻R6的第二端连接第五运算放大器U5的正相输入端，所述第五运算放大器U5的反相输入端分别连接第七电阻的第二端、第八电阻R8的第一端;第五运算放大器U5的输出端分别连接第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端;所述第九电阻R9的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。
3.根据权利要求2所述的高可靠性石墨炉电源系统，其特征在于：
所述第三运算放大器U3设置一基准电压Vref，石墨炉的两个电极块接入第四运算放大器U4构成的恒流源电路，根据运放的虚短虚断，流经第一电阻R1的电流为Vref/R1，其为流经石墨炉的电流;第四运算放大器U4输出的电压=Vref+V石墨炉，通过差分第五运算放大器U5将Vref扣除，即可计算出石墨炉内阻R=石墨炉电压*R1/Vref;所述第五运算放大器U5为差分运算放大器;
计算出石墨炉内阻，能用于判断石墨炉的使用寿命，从而预警提前更换;在更换石墨炉后，用于判断是否安装到位;通过石墨炉的内阻与前面测得的电流、石墨炉温度数据的联合处理，用于判断整个系统工作是否正常，进行适当调整。
4.根据权利要求1所述的高可靠性石墨炉电源系统，其特征在于：
所述石墨炉包括第一电极块、第二电极块、石墨锥、石墨管，外置冷却循环水、电极块测温模块、红外传感器;
所述石墨管即待测式样进行原子化的炉体，变压器输出的低压大电流流经石墨管产生大量热量，将待测式样原子化，同时石墨管本身会形成损耗;石墨锥主要用于连接石墨管和电极块;电极块由镂空的铜块制成，作为连接石墨炉和变压器输出的导线，同时隔绝石墨炉工作时的高温;
石墨炉工作时形成的高温会传递到电极块上，需要冷却循环水不间断为其散热，通过设置流量传感器监测冷却水流量，从而感知缺液、管路堵塞的状态，嵌入电极块的电极块测温模块用以实时检测电极块的温度，感知电极块的实际散热情况，避免热失控;石墨炉温度检测由所述红外传感器测量石墨炉工作时高温状态下发射的红外线强度来测得实际温度，主控模块得到温度数据后调整晶闸管的占空比，实现闭环控制，使石墨炉温度稳定在设定范围内。
5.根据权利要求1所述的高可靠性石墨炉电源系统，其特征在于：
所述石墨炉电源系统进一步包括电源输入保护模块，所述电源输入保护模块包括空开保护模块及防雷模块;
所述空开保护模块用以在内部电源短路、保护电路失效的极端情况下保证断开电源，从而有效避免内部电路烧坏起火;所述防雷模块用以避免外界市电受雷击浪涌而损坏内部电路。
6.一种高可靠性石墨炉，其特征在于，所述高可靠性石墨炉包括石墨炉及石墨炉电源系统;所述石墨炉电源系统包括：主控模块、电源控制模块、降压模块及检测模块;
所述主控模块分别连接电源控制模块、降压模块、检测模块及石墨炉;所述电源控制模块、降压模块、石墨炉、检测模块依次连接;
所述电源控制模块包括交流接触器、第一电流互感器、晶闸管;所述交流接触器默认吸合，在主控模块检测到后端电路有过温、过流、石墨炉异常时断开，也作为晶闸管失效后的断路保护;
所述第一电流互感器用以监测石墨炉工作时高压侧的电流，提供给主控模块进行判断是否由异常情况;所述主控模块在接收到超出预设范围的电流时直接控制晶闸管、交流接触器断开;
所述晶闸管是控制石墨炉加热的核心部件之一，由主控电路输出控制开通占空比，从而控制输出到后级的功率，石墨炉的加热速率由此决定;
所述降压模块包括变压器及温度传感器;所述温度传感器嵌入变压器的线圈中，实时监测变压器的上升温度，上升温度过大或过小对应石墨炉工作时的电流大小，超过预先设定的范围，主控模块即断开晶闸管、交流接触器并发出报警;
所述检测模块包括检测电路和直流接触器;所述直流接触器用来在空闲时断开变压器低压侧回路，避免检测电路测量石墨炉内阻时受到变压器绕组的影响。
7.根据权利要求6所述的高可靠性石墨炉，其特征在于：
所述检测电路包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9;
所述第三运算放大器U3的正相输入端分别连接第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端，所述第三运算放大器U3的反相输入端分别连接第三运算放大器U3的输出端、第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四运算放大器U4的正相输入端、第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端;所述第一电阻R1的第一端连接第一电源电压，所述第二电阻R2的第一端接地;
所述第四运算放大器U4的反相速热的分别连接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第一端、石墨炉的第一电极块;所述第四电阻R4的第一端接地;所述第四运算放大器U4的输出端分别连接石墨炉的第二电极块、第五电阻R5的第一端;
所述第五电阻R5的第二端分别连接第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端;所述第六电阻R6的第二端连接第五运算放大器U5的正相输入端，所述第五运算放大器U5的反相输入端分别连接第七电阻的第二端、第八电阻R8的第一端;第五运算放大器U5的输出端分别连接第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端;所述第九电阻R9的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。
8.根据权利要求7所述的高可靠性石墨炉，其特征在于：
所述第三运算放大器U3设置一基准电压Vref，石墨炉的两个电极块接入第四运算放大器U4构成的恒流源电路，根据运放的虚短虚断，流经第一电阻R1的电流为Vref/R1，其为流经石墨炉的电流;第四运算放大器U4输出的电压=Vref+V石墨炉，通过差分第五运算放大器U5将Vref扣除，即可计算出石墨炉内阻R=石墨炉电压*R1/Vref;所述第五运算放大器U5为差分运算放大器;
计算出石墨炉内阻，能用于判断石墨炉的使用寿命，从而预警提前更换;在更换石墨炉后，用于判断是否安装到位;通过石墨炉的内阻与前面测得的电流、石墨炉温度数据的联合处理，用于判断整个系统工作是否正常，进行适当调整。
9.根据权利要求6所述的高可靠性石墨炉，其特征在于：
所述石墨炉包括第一电极块、第二电极块、石墨锥、石墨管，外置冷却循环水、电极块测温模块、红外传感器;
所述石墨管即待测式样进行原子化的炉体，变压器输出的低压大电流流经石墨管产生大量热量，将待测式样原子化，同时石墨管本身会形成损耗;石墨锥主要用于连接石墨管和电极块;电极块由镂空的铜块制成，作为连接石墨炉和变压器输出的导线，同时隔绝石墨炉工作时的高温;
石墨炉工作时形成的高温会传递到电极块上，需要冷却循环水不间断为其散热，通过设置流量传感器监测冷却水流量，从而感知缺液、管路堵塞的状态，嵌入电极块的电极块测温模块用以实时检测电极块的温度，感知电极块的实际散热情况，避免热失控;石墨炉温度检测由所述红外传感器测量石墨炉工作时高温状态下发射的红外线强度来测得实际温度，主控模块得到温度数据后调整晶闸管的占空比，实现闭环控制，使石墨炉温度稳定在设定范围内。
10.根据权利要求6所述的高可靠性石墨炉，其特征在于：
所述石墨炉电源系统进一步包括电源输入保护模块，所述电源输入保护模块包括空开保护模块及防雷模块;
所述空开保护模块用以在内部电源短路、保护电路失效的极端情况下保证断开电源，从而有效避免内部电路烧坏起火;所述防雷模块用以避免外界市电受雷击浪涌而损坏内部电路。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于石墨炉技术领域，涉及一种石墨炉，尤其涉及一种高可靠性石墨炉及其电源系统。
背景技术
[0002]原子吸收光谱分析法，又称原子吸收分光光度法，是基于从光源发出的被测元素特征辐射通过元素的原子蒸气时被其基态原子吸收，由辐射的减弱程度测定元素含量的一种现代仪器分析方法，具有检出限低、选择性好、精密度高、抗干扰能力强、分析速度快、应用范围广、用样量小等优点，广泛应用于地质、冶金、化工、石油、食品、环境、医药等领域。
[0003]在使用原子吸收光谱分析法测定元素时，式样的原子化是非常关键的步骤，常用的方法有：火焰原子化法、电热石墨炉原子化法、石英管原子化法、低温原子化法等，其中电热石墨炉原子化法最重要的原子化法之一，相较于火焰原子化法，石墨炉原子化法排除了火焰的干扰，检出限可以低至10^-14g，较火焰法安全，可以用于放射性及有毒物质的分析。
[0004]电热石墨炉原子化法实际是将一个高达几百安培的电流施加到内阻只有几十毫欧的石墨管上，石墨管的温度可以瞬间达到几千度，将式样原子化。这一过程电源功率可能会达到5000W、最高点温度超过3000℃，容易出现危险，甚至起火。
[0005]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的石墨炉电源系统，以便克服现有石墨炉电源系统存在的上述至少部分缺陷。
发明内容
[0006]本发明提供一种高可靠性石墨炉及其电源系统，可确保石墨炉工作时的稳定、可控，实现石墨炉电源的高可靠性。
[0007]为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：
[0008]一种高可靠性石墨炉电源系统，所述石墨炉电源系统包括：主控模块、电源控制模块、降压模块及检测模块;
[0009]所述主控模块分别连接电源控制模块、降压模块、检测模块及石墨炉;所述电源控制模块、降压模块、石墨炉、检测模块依次连接;
[0010]所述电源控制模块包括交流接触器、第一电流互感器、晶闸管;所述交流接触器默认吸合，在主控模块检测到后端电路有过温、过流、石墨炉异常时断开，也作为晶闸管失效后的断路保护;
[0011]所述第一电流互感器用以监测石墨炉工作时高压侧的电流，提供给主控模块进行判断是否由异常情况;所述主控模块在接收到超出预设范围的电流时直接控制晶闸管、交流接触器断开;
[0012]所述晶闸管是控制石墨炉加热的核心部件之一，由主控电路输出控制开通占空比，从而控制输出到后级的功率，石墨炉的加热速率由此决定;
[0013]所述降压模块包括变压器及温度传感器;所述温度传感器嵌入变压器的线圈中，实时监测变压器的温升ΔT(=工作温度-待机温度)，温升ΔT过大或过小对应石墨炉工作时的电流大小，超过预先设定的范围，主控模块即断开晶闸管、交流接触器并发出报警;
[0014]所述检测模块包括检测电路和直流接触器;所述直流接触器用来在空闲时断开变压器低压侧回路，避免检测电路测量石墨炉内阻时受到变压器绕组的影响。
[0015]作为本发明的一种实施方式，所述检测电路包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9;
[0016]所述第三运算放大器U3的正相输入端分别连接第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端，所述第三运算放大器U3的反相输入端分别连接第三运算放大器U3的输出端、第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四运算放大器U4的正相输入端、第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端;所述第一电阻R1的第一端连接第一电源电压，所述第二电阻R2的第一端接地;
[0017]所述第四运算放大器U4的反相速热的分别连接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第一端、石墨炉的第一电极块;所述第四电阻R4的第一端接地;所述第四运算放大器U4的输出端分别连接石墨炉的第二电极块、第五电阻R5的第一端;
[0018]所述第五电阻R5的第二端分别连接第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端;所述第六电阻R6的第二端连接第五运算放大器U5的正相输入端，所述第五运算放大器U5的反相输入端分别连接第七电阻的第二端、第八电阻R8的第一端;第五运算放大器U5的输出端分别连接第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端;所述第九电阻R9的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。
[0019]作为本发明的一种实施方式，所述第三运算放大器U3设置一基准电压Vref，石墨炉的两个电极块接入第四运算放大器U4构成的恒流源电路，根据运放的虚短虚断，流经第一电阻R1的电流为Vref/R1，其为流经石墨炉的电流;第四运算放大器U4输出的电压=Vref+V石墨炉，通过差分第五运算放大器U5将Vref扣除，即可计算出石墨炉内阻R=石墨炉电压*R1/Vref;所述第五运算放大器U5为差分运算放大器;
[0020]计算出石墨炉内阻，能用于判断石墨炉的使用寿命，从而预警提前更换;在更换石墨炉后，用于判断是否安装到位;通过石墨炉的内阻与前面测得的电流、石墨炉温度数据的联合处理，用于判断整个系统工作是否正常，进行适当调整。
[0021]作为本发明的一种实施方式，所述石墨炉包括第一电极块、第二电极块、石墨锥、石墨管，外置冷却循环水、电极块测温模块、红外传感器;
[0022]所述石墨管即待测式样进行原子化的炉体，变压器输出的低压大电流流经石墨管产生大量热量，将待测式样原子化，同时石墨管本身会形成损耗;石墨锥主要用于连接石墨管和电极块;电极块由镂空的铜块制成，作为连接石墨炉和变压器输出的导线，同时隔绝石墨炉工作时的高温;
[0023]石墨炉工作时形成的高温会传递到电极块上，需要冷却循环水不间断为其散热，通过设置流量传感器监测冷却水流量，从而感知缺液、管路堵塞的状态，嵌入电极块的电极块测温模块用以实时检测电极块的温度，感知电极块的实际散热情况，避免热失控;石墨炉温度检测由所述红外传感器测量石墨炉工作时高温状态下发射的红外线强度来测得实际温度，主控模块得到温度数据后调整晶闸管的占空比，实现闭环控制，使石墨炉温度稳定在设定范围内。
[0024]作为本发明的一种实施方式，所述石墨炉电源系统进一步包括电源输入保护模块，所述电源输入保护模块包括空开保护模块及防雷模块;
[0025]所述空开保护模块用以在内部电源短路、保护电路失效的极端情况下保证断开电源，从而有效避免内部电路烧坏起火;所述防雷模块用以避免外界市电受雷击浪涌而损坏内部电路。
[0026]根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种高可靠性石墨炉，所述高可靠性石墨炉包括石墨炉及石墨炉电源系统;所述石墨炉电源系统包括：主控模块、电源控制模块、降压模块及检测模块;
[0027]所述主控模块分别连接电源控制模块、降压模块、检测模块及石墨炉;所述电源控制模块、降压模块、石墨炉、检测模块依次连接;
[0028]所述电源控制模块包括交流接触器、第一电流互感器、晶闸管;所述交流接触器默认吸合，在主控模块检测到后端电路有过温、过流、石墨炉异常时断开，也作为晶闸管失效后的断路保护;
[0029]所述第一电流互感器用以监测石墨炉工作时高压侧的电流，提供给主控模块进行判断是否由异常情况;所述主控模块在接收到超出预设范围的电流时直接控制晶闸管、交流接触器断开;
[0030]所述晶闸管是控制石墨炉加热的核心部件之一，由主控电路输出控制开通占空比，从而控制输出到后级的功率，石墨炉的加热速率由此决定;
[0031]所述降压模块包括变压器及温度传感器;所述温度传感器嵌入变压器的线圈中，实时监测变压器的温升ΔT(=T工作-T待机)，温升ΔT过大或过小对应石墨炉工作时的电流大小，超过预先设定的范围，主控模块即断开晶闸管、交流接触器并发出报警;
[0032]所述检测模块包括检测电路和直流接触器;所述直流接触器用来在空闲时断开变压器低压侧回路，避免检测电路测量石墨炉内阻时受到变压器绕组的影响。
[0033]作为本发明的一种实施方式，所述检测电路包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9;
[0034]所述第三运算放大器U3的正相输入端分别连接第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端，所述第三运算放大器U3的反相输入端分别连接第三运算放大器U3的输出端、第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四运算放大器U4的正相输入端、第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端;所述第一电阻R1的第一端连接第一电源电压，所述第二电阻R2的第一端接地;
[0035]所述第四运算放大器U4的反相速热的分别连接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第一端、石墨炉的第一电极块;所述第四电阻R4的第一端接地;所述第四运算放大器U4的输出端分别连接石墨炉的第二电极块、第五电阻R5的第一端;
[0036]所述第五电阻R5的第二端分别连接第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端;所述第六电阻R6的第二端连接第五运算放大器U5的正相输入端，所述第五运算放大器U5的反相输入端分别连接第七电阻的第二端、第八电阻R8的第一端;第五运算放大器U5的输出端分别连接第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端;所述第九电阻R9的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。
[0037]作为本发明的一种实施方式，所述第三运算放大器U3设置一基准电压Vref，石墨炉的两个电极块接入第四运算放大器U4构成的恒流源电路，根据运放的虚短虚断，流经第一电阻R1的电流为Vref/R1，其为流经石墨炉的电流;第四运算放大器U4输出的电压=Vref+V石墨炉，通过差分第五运算放大器U5将Vref扣除，即可计算出石墨炉内阻R=石墨炉电压*R1/Vref;所述第五运算放大器U5为差分运算放大器;
[0038]计算出石墨炉内阻，能用于判断石墨炉的使用寿命，从而预警提前更换;在更换石墨炉后，用于判断是否安装到位;通过石墨炉的内阻与前面测得的电流、石墨炉温度数据的联合处理，用于判断整个系统工作是否正常，进行适当调整。
[0039]作为本发明的一种实施方式，所述石墨炉包括第一电极块、第二电极块、石墨锥、石墨管，外置冷却循环水、电极块测温模块、红外传感器;
[0040]所述石墨管即待测式样进行原子化的炉体，变压器输出的低压大电流流经石墨管产生大量热量，将待测式样原子化，同时石墨管本身会形成损耗;石墨锥主要用于连接石墨管和电极块;电极块由镂空的铜块制成，作为连接石墨炉和变压器输出的导线，同时隔绝石墨炉工作时的高温;
[0041]石墨炉工作时形成的高温会传递到电极块上，需要冷却循环水不间断为其散热，通过设置流量传感器监测冷却水流量，从而感知缺液、管路堵塞的状态，嵌入电极块的电极块测温模块用以实时检测电极块的温度，感知电极块的实际散热情况，避免热失控;石墨炉温度检测由所述红外传感器测量石墨炉工作时高温状态下发射的红外线强度来测得实际温度，主控模块得到温度数据后调整晶闸管的占空比，实现闭环控制，使石墨炉温度稳定在设定范围内。
[0042]作为本发明的一种实施方式，所述石墨炉电源系统进一步包括电源输入保护模块，所述电源输入保护模块包括空开保护模块及防雷模块;
[0043]所述空开保护模块用以在内部电源短路、保护电路失效的极端情况下保证断开电源，从而有效避免内部电路烧坏起火;所述防雷模块用以避免外界市电受雷击浪涌而损坏内部电路。
[0044]本发明的有益效果在于：本发明提出的高可靠性石墨炉及其电源系统，可确保石墨炉工作时的稳定、可控，实现石墨炉电源的高可靠性。
附图说明
[0045]图1为本发明一实施例中高可靠性石墨炉电源系统的组成示意图。
[0046]图2为本发明一实施例中检测电路的电路示意图。
具体实施方式
[0047]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0048]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0049]该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
[0050]说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。
[0051]说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接;还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
[0052]本发明揭示了一种高可靠性石墨炉电源系统，图1为本发明一实施例中高可靠性石墨炉电源系统的组成示意图;请参阅图1，所述石墨炉电源系统包括：主控模块1、电源控制模块2、降压模块3及检测模块4。所述主控模块1分别连接电源控制模块2、降压模块3、检测模块4及石墨炉5;所述电源控制模块2、降压模块3、石墨炉5、检测模块5依次连接。
[0053]所述电源控制模块2包括交流接触器21、第一电流互感器22、晶闸管23;所述交流接触器21默认吸合，在主控模块1检测到后端电路有过温、过流、石墨炉异常时断开，也作为晶闸管23失效后的断路保护;同时可以作为下述电源输入保护电路的总开关。
[0054]所述第一电流互感器22用以监测石墨炉工作时高压侧的电流，正常工作时最大可以为约20A，提供给主控模块进行判断是否由异常情况，电流过大可能是出现了器件损坏、短路等故障，电流过小则有可能是电路开路、石墨炉断开;所述主控模块在接收到超出预设范围的电流时直接控制晶闸管、交流接触器断开;
[0055]所述晶闸管23是控制石墨炉加热的核心部件之一，由主控电路输出控制开通占空比，从而控制输出到后级的功率，石墨炉的加热速率由此决定;
[0056]所述降压模块3包括变压器31及温度传感器32;所述温度传感器32嵌入变压器31的线圈中，实时监测变压器31的温升ΔT(可以为工作温度-T待机温度)，温升ΔT过大或过小对应石墨炉工作时的电流大小，超过预先设定的范围，主控模块1即断开晶闸管、交流接触器21并发出报警;
[0057]所述检测模块4包括检测电路和直流接触器;所述直流接触器用来在空闲时断开变压器低压侧回路，避免检测电路测量石墨炉内阻时，受到变压器绕组的影响。
[0058]在本发明的一实施例中，所述石墨炉5包括第一电极块51、第二电极块52、石墨锥53、石墨管54，外置冷却循环水55、电极块测温模块56、红外传感器57。
[0059]所述石墨管54即待测式样进行原子化的炉体，内阻约几十毫欧，变压器31输出的低压大电流流经石墨管54产生大量热量，将待测式样原子化，同时石墨管54本身会形成损耗;石墨锥53主要用于连接石墨管54和电极块(包括第一电极块51、第二电极块52);电极块由镂空的铜块制成，作为连接石墨炉5和变压器31输出的导线，同时隔绝石墨炉工作时的高温。石墨炉工作时形成2000～3000度的高温会传递到电极块上，需要冷却循环水不间断为其散热，通过设置流量传感器58监测冷却水流量，从而感知缺液、管路堵塞等状态，嵌入电极块的电极块测温模块56用以实时检测电极块的温度，感知电极块的实际散热情况，避免热失控;石墨炉温度检测由所述红外传感器57测量石墨炉工作时高温状态下发射的红外线强度来测得实际温度，主控模块得到温度数据后调整晶闸管的占空比，实现闭环控制，使石墨炉温度稳定在设定范围内。
[0060]在本发明的一实施例中，所述石墨炉电源系统进一步包括电源输入保护模块，所述电源输入保护模块包括空开保护模块及防雷模块。所述空开保护模块用以在内部电源短路、保护电路失效的极端情况下保证断开电源，从而有效避免内部电路烧坏起火;所述防雷模块用以避免外界市电受雷击浪涌而损坏内部电路。
[0061]图2为本发明一实施例中检测电路的电路示意图;请参阅图2，在本发明的一实施例中，所述检测电路包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9。
[0062]所述第三运算放大器U3的正相输入端分别连接第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第二端，所述第三运算放大器U3的反相输入端分别连接第三运算放大器U3的输出端、第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端分别连接第一电容C1的第一端、第四运算放大器U4的正相输入端、第三电容C3的第二端、第七电阻R7的第一端;所述第一电阻R1的第一端连接第一电源电压，所述第二电阻R2的第一端接地。所述第四运算放大器U4的反相速热的分别连接第四电阻R4的第二端，第二电容C2的第一端、石墨炉的第一电极块;所述第四电阻R4的第一端接地;所述第四运算放大器U4的输出端分别连接石墨炉的第二电极块、第五电阻R5的第一端。所述第五电阻R5的第二端分别连接第六电阻R6的第一端、第三电容C3的第一端;所述第六电阻R6的第二端连接第五运算放大器U5的正相输入端，所述第五运算放大器U5的反相输入端分别连接第七电阻的第二端、第八电阻R8的第一端;第五运算放大器U5的输出端分别连接第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端;所述第九电阻R9的第二端连接第四电容C4的第一端，第四电容C4的第二端接地。
[0063]在本发明的一实施例中，所述第三运算放大器U3设置一基准电压Vref，石墨炉的两个电极块接入第四运算放大器U4构成的恒流源电路，根据运放的虚短虚断，流经第一电阻R1的电流为Vref/R1，其为流经石墨炉的电流;第四运算放大器U4输出的电压=Vref+V石墨炉，通过差分第五运算放大器U5将Vref扣除，即可计算出石墨炉内阻R=石墨炉电压*R1/Vref;所述第五运算放大器U5为差分运算放大器。计算出石墨炉内阻，能用于判断石墨炉的使用寿命，从而预警提前更换;在更换石墨炉后，用于判断是否安装到位;通过石墨炉的内阻与前面测得的电流、石墨炉温度数据的联合处理，用于判断整个系统工作是否正常，进行适当调整，如：石墨炉因使用次数增加而内阻变大，此时测得的电流应当随之减小，加热温度也会降低，此时可以适当的增大晶闸管的导通占空比，提高电源功率使加热温度可以达到预期效果。
[0064]本发明进一步揭示一种高可靠性石墨炉，如图1所示，所述高可靠性石墨炉包括石墨炉5及石墨炉电源系统;所述石墨炉电源系统包括：主控模块1、电源控制模块2、降压模块3及检测模块4。所述主控模块1分别连接电源控制模块2、降压模块3、检测模块4及石墨炉5;所述电源控制模块2、降压模块3、石墨炉5、检测模块4依次连接。本发明高可靠性石墨炉的具体组成可参见以上有关石墨炉电源系统的描述。
[0065]综上所述，本发明提出的高可靠性石墨炉及其电源系统，可确保石墨炉工作时的稳定、可控，实现石墨炉电源的高可靠性。
[0066]需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施;例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中;例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现;例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
[0067]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0068]这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
说明书附图(2)
