[發(fā)明專利]分析儀器及其操作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180071451.9
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN103562708A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A.克拉梅;T.鮑爾;Y.馬雷特;J.D.洛博
• 申請（專利權(quán)）人: ABB研究有限公司
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49;G01N21/59
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張金金;湯春龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的分析儀器，并且涉及用于操作這樣的分析儀器的方法。

背景技術(shù)

許多工業(yè)過程的控制和優(yōu)化典型地牽涉加工物質(zhì)的特定性質(zhì)的在線分析，例如流體（氣體、液體）、固體或固體/流體混合物。對于許多應(yīng)用，基于光學(xué)測量（例如，光的透射、反射、散射）來進行該分析，這是有利或甚至必須的。光學(xué)測量具有許多優(yōu)勢：它提供非侵入式原位分析（光譜“指紋”分析），它免除電磁場以及過程與分析儀之間固有的電流絕緣。

對于一些工業(yè)段（例如化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)），如果在危險環(huán)境中操作，對這樣的裝置的電子器件施加有特殊要求。例如，為了保證在爆炸性環(huán)境中安全的分析儀操作，裝置的電子器件的外殼必須滿足某些標(biāo)準。用于對電子電路供電所需要的能量可足夠點燃爆炸性氣體。從而已知通過將儀器裝入密封或凈化外殼中或通過使用使分析儀電子器件與傳感器鏈接的光纖使得僅傳感器位于惡劣環(huán)境中而適合于在爆炸性環(huán)境中使用的光學(xué)分析儀裝置。

WO?2009/146710?A1公開了管道系統(tǒng)，其包括遠程輸出系統(tǒng)和氣體感測站，該氣體感測站包括光聲光譜儀（photoacoustic?spectroscopic）。由于安全性原因，遠程系統(tǒng)（其是分析儀器的部分并且遠程位于非危險氣氛中）和氣體感測站僅光學(xué)鏈接。對于光譜儀的感測光的光源位于遠程部分中并且它的光通過光纖從安全氣氛饋送到感測區(qū)域中的氣體感測站。系統(tǒng)提供另外的光源作為位于傳感區(qū)域中的換能器的部分。后者源的光用于將電測量信號轉(zhuǎn)換成光學(xué)測量信號，其通過之前提到的光學(xué)通信鏈路而能傳送到遙遠的分析儀電子器件。

EP?0?289?200?A2描述了這樣的發(fā)明，其涉及憑借光而對流體介質(zhì)光學(xué)研究的裝置。固有安全性通過遠程放置電子器件使得僅感測部分暴露于爆炸性或惡劣環(huán)境來實現(xiàn)。再次，感測部分憑借光纖而鏈接到分析電子器件。現(xiàn)有技術(shù)從而包括這樣的裝置，其將能量密集型電子部件（特別是用于測量的光的光源）與爆炸性氣體分離并且因此也與分析儀頭分離，同時在部件之間提供光學(xué)鏈路來以安全的方式保證必需的通信。其他裝置通過將電子器件裝入凈化或密封外殼中而使能量密集型電子器件與危險環(huán)境分離。

這些策略對這樣的裝置的用戶施加明顯的額外投入和額外成本負擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)之一是提供包括電子器件的分析儀器，該電子器件包括用于光學(xué)測量的光源，其中該分析儀器在危險環(huán)境中能安全操作。

此目標(biāo)和其他目標(biāo)通過具有權(quán)利要求1的特征的分析儀器來實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中或在說明中給出有利實施例。在該整個申請中，像“可優(yōu)選”、“優(yōu)選”或“特別地”等等的術(shù)語指示或涉及指代僅可選的實施例。?

本發(fā)明特別提供用于光學(xué)測量測試介質(zhì)（特別是流體，并且還是使用光束而能分析的任何其他介質(zhì)）的至少一個性質(zhì)的分析儀器，所述分析儀器包括

－至少一個光源，用于發(fā)射光，

－至少一個可選的光管理單元（發(fā)射光管理單元），用于將由所述光源發(fā)射的光引導(dǎo)到所述測試介質(zhì)中的檢測空間上和/或內(nèi)和/或通過它，以及/或至少一個可選的光管理單元（接收光管理單元），用于接收與測試介質(zhì)交互的光的至少一些部分，

－至少一個光檢測單元，用于檢測由測試介質(zhì)彈性或非彈性散射和/或反射和/或傳送和/或折射的所述光的至少一部分，

－至少一個功率管理單元，以及

－至少一個數(shù)據(jù)管理單元。

另外，所述分析儀器包括功率源和/或經(jīng)由源布線而耦合于功率源。

所述功率管理單元經(jīng)由緩沖器布線而使來自功率源的能量分配到至少所述光源，并且經(jīng)由另外的布線而分配到至少所述光檢測單元和/或所述數(shù)據(jù)管理單元。

另外，所述數(shù)據(jù)管理單元適應(yīng)于經(jīng)由信號布線而與所述光檢測單元以及直接或間接與接收單元交換在所述光檢測單元中測量的測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)本發(fā)明，所述分析儀器適應(yīng)于在潛在危險的環(huán)境中操作，因為至少在源布線和/或在所述另外的布線中，任何電流限于小于或等于100毫安的電流，并且任何電壓限于小于或等于30伏的電壓。

分析儀器所抽取的電流小于100毫安并且它所耗散的能量小于50毫瓦，優(yōu)選地小于35毫瓦，并且更優(yōu)選地平均小于25毫瓦。根據(jù)國際標(biāo)準IEC?60079-11，這些值將該分析儀器評定為簡單的設(shè)備。然而，因為該分析儀器存儲幾毫焦數(shù)量的能量，它不視為簡單的設(shè)備并且必須采取保護性措施以便確保裝置的固有安全性。危險環(huán)境中的爆炸可能通過熱點火或通過火花點火而發(fā)生。