[實(shí)用新型]一種工業(yè)在線近紅外光譜檢測(cè)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820121531.6
• 申請(qǐng)日: 2008-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN201222036Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晟;戴連奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/35
• 分類號(hào): G01N21/35;G01N21/01
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及近紅外光譜檢測(cè)裝置，尤其是工業(yè)在線近紅外光譜檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

伴隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，近紅外光譜分析技術(shù)自二十世紀(jì)80年代后期興起，已成為一門獨(dú)立的分析技術(shù)，憑借其分析速度快、不破壞樣品、不用試劑、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展。

為最終獲得合格的產(chǎn)品，現(xiàn)代化大型流程工業(yè)生產(chǎn)需要對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行有效及時(shí)的監(jiān)控，而離線實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)往往滯后于生產(chǎn)過程，需要調(diào)整的過程參數(shù)往往不能及時(shí)實(shí)施，甚至還會(huì)導(dǎo)致中間產(chǎn)物或最后產(chǎn)品的返工或報(bào)廢。近紅外光譜分析技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)無損地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，能夠滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求，二十世紀(jì)90年代起，陸續(xù)出現(xiàn)了近紅外光譜工業(yè)在線分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)的硬件主要構(gòu)成包括：光譜儀、自動(dòng)取樣系統(tǒng)、測(cè)樣裝置、樣品預(yù)處理系統(tǒng)等部分，此外，還有防爆系統(tǒng)、戶外分析小屋等輔助部分。近紅外光譜工業(yè)在線分析系統(tǒng)使整個(gè)生產(chǎn)過程得到監(jiān)控，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。具體檢測(cè)過程如下：首先，由自動(dòng)取樣系統(tǒng)將測(cè)量樣品通入測(cè)樣裝置，由光譜儀獲得經(jīng)過吸收的近紅外光譜譜圖，再經(jīng)過運(yùn)算處理，通過已經(jīng)建立的數(shù)學(xué)模型對(duì)測(cè)量樣品的待測(cè)屬性進(jìn)行模型預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)的結(jié)果。在該系統(tǒng)實(shí)施具體檢測(cè)的過程中，光譜儀處于核心地位。由光譜儀對(duì)經(jīng)過樣品吸收的近紅進(jìn)行檢測(cè)，通過運(yùn)算得到吸光度譜圖T，具體計(jì)算公式為T=-lg(IsIref),]]>其中外光譜I_s為測(cè)量樣品光強(qiáng)譜圖，I_ref為參比物質(zhì)的參考光強(qiáng)譜圖。吸光度譜圖中的特征峰反映了樣品所含基團(tuán)組成。所以，吸光度譜圖是后期軟處理、建模運(yùn)算的基礎(chǔ)，光譜儀對(duì)同種樣品在不同時(shí)間進(jìn)行多次測(cè)量，獲得的吸光度譜圖必須具有良好的重復(fù)性，如此才能保證模型預(yù)測(cè)結(jié)果具有良好的重復(fù)性。然而，該重復(fù)性往往會(huì)受到各種硬件因素變化的干擾。

目前工業(yè)在線的近紅外光譜檢測(cè)裝置仍然存在不少缺陷。針對(duì)某一路工藝管道，現(xiàn)在的在線檢測(cè)裝置只裝配了一條光路，這種單光路配置會(huì)導(dǎo)致模型預(yù)測(cè)結(jié)果的重復(fù)性受到干擾，其具體表現(xiàn)在：首先，當(dāng)近紅外光源使用較長時(shí)間以后，光強(qiáng)和光譜特性均會(huì)發(fā)生改變，測(cè)量所得的樣品譜圖整體光強(qiáng)會(huì)減弱，譜圖的整體波形也會(huì)發(fā)生變化，模型預(yù)測(cè)的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生較大的偏差，影響產(chǎn)品的質(zhì)量控制；其次，光譜儀中的檢測(cè)器在長時(shí)間連續(xù)工作后會(huì)發(fā)生靈敏度下降和波長點(diǎn)漂移問題，這同樣會(huì)影響樣品預(yù)測(cè)結(jié)果的精度。另外，當(dāng)光譜儀檢測(cè)到譜圖光強(qiáng)大幅度下降時(shí)，很難探明故障的具體發(fā)生位置，因?yàn)楣庠吹睦匣筒蓸庸懿ＡТ翱谑芪廴径紩?huì)導(dǎo)致譜圖光強(qiáng)的下降。

在離線的實(shí)驗(yàn)室條件下，可通過在離線光譜檢測(cè)裝置上先測(cè)量待測(cè)樣品譜圖，將待測(cè)樣品取出后，再測(cè)量參比物質(zhì)譜圖，然后對(duì)待測(cè)樣品和參比物質(zhì)的譜圖進(jìn)行運(yùn)算處理來解決上述問題。但是，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)在線運(yùn)行的近紅外光譜檢測(cè)裝置上，用人工方法實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品和參比物質(zhì)的交替測(cè)量非常繁瑣耗時(shí)，也不可取。為了解決這個(gè)問題，迫切需要一種能夠穩(wěn)健預(yù)測(cè)樣品屬性的工業(yè)在線近紅外光譜簡易測(cè)量裝置。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)量精度高，重復(fù)性好的工業(yè)在線近紅外光譜檢測(cè)裝置。

本實(shí)用新型的工業(yè)在線近紅外光譜檢測(cè)裝置，包括一個(gè)近紅外光源，一個(gè)近紅外光譜儀，兩根三分叉光纖，兩根兩端均用密封蓋密封的參比測(cè)量采樣管、和一根在線測(cè)量采樣管，第一參比測(cè)量采樣管內(nèi)置滿空氣，第二參比測(cè)量采樣管內(nèi)置滿間二甲苯，在兩根參比測(cè)量采樣管和一根在線測(cè)量采樣管的管壁上各自開有相對(duì)應(yīng)的一對(duì)光路孔，在光路孔上均安裝有玻璃窗口，近紅外光源通過第一根三分叉光纖的三分叉端分別與兩根參比測(cè)量采樣管和一根在線測(cè)量采樣管的入射光路孔連接，在兩根參比測(cè)量采樣管和一根在線測(cè)量采樣管的出射光路孔處分別安裝有一個(gè)擋光機(jī)構(gòu)，各擋光機(jī)構(gòu)分別與第二根三分叉光纖的三分叉端連接，第二根三分叉光纖的另一端與近紅外光譜儀連接。

上述的擋光機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)光路的開關(guān)，擋光機(jī)構(gòu)可由牽引電磁鐵和與之連接的擋光板構(gòu)成。