[實用新型]一種基于光纖傳感原位在線監測染液濃度的探頭裝置

有效

• 申請號: 201220515104.2
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN203203922U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 趙曉明;田俊瑩
• 申請（專利權）人: 南京達元智能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型屬于檢測設備領域，特別涉及溶液中物質濃度檢測設備。?

背景技術：

紡織品的染色歷史悠久，實際生產中，操作人員一般憑經驗判斷調整工藝獲得所需的產品，因此產品質量穩定性差，質量得不到保證。即使在近代開發了電氣控制染色設備和自動測配色設備，但由于缺乏染色過程參數實時監控系統，染色一次成功率也不高，修色或撥色復染不僅浪費能源，降低產品質量，增加廢水排放，而且延長交貨時間，影響企業信譽。因此，開發在線檢測與控制設備，對紡織品染色過程中染液狀況進行原位實時在線檢測與控制，提高紡織品染色一次成功率，對提高產品質量，降低成本，減少污水排放具有重要的實際意義。染料濃度在線監測設備的缺乏，使我國的染色工作者對染料上染過程的研究和認識還只能停留在較低的水平，這也是多年來我國紡織品染色技術難有重大發展的原因之一。而國外的現有技術提供的在線監測設備也存在著局限性和不足。可見，在線檢測和控制設備的開發是具有很高實用價值的研究課題，可為印染企業帶來可觀的經濟效益。?

由于染色過程的復雜性，我國現有的相關在線自控設備，主要是軋染中軋液率(液位)的實時監測與控制系統，因存在種種問題，至今尚不能實時檢測染色過程中染液濃度的變化。目前，對染液濃度的測試，需要從染缸中取出染液，經過冷卻，用分光光度計測其吸光度，根據標準曲線求出染液濃度，這種測試方法操作繁瑣、費時，不能實時反應染液中各染料的狀況。染色過程原位在線實時監測技術的關鍵問題之一是探頭的設計與應用，分光光度計用的比色皿不能適應連續監測的要求，不能耐高溫高壓染色環境，染液流動和機械振動影響測試準確度，而此探頭能適應紡織品常規染色條件，耐高溫高壓，耐酸堿腐蝕，染液流動及機械正常運轉時的振動不會影響測量準確度，將探頭裝置安裝于染色機中，結合光譜測試與分析系統，可實現原位在線實時監測染色過程。染色過程的原位在線實時檢測，可了解和掌握上染過程中很多細節，如染料配伍性、上染速率、勻染劑的作用、溫度和pH值的影響以及皂洗效率等，這些數據的積累，可為染色工藝從宏觀經驗控制向過程參數精細化調節，以及向數字化控制方向轉變提供重要基礎。通過在線監測染色過程，可控制上染速率、減少復染率，減少染料、助劑用量，縮短染色時間，減少水、電、汽用量，從而節能減排、降低廢水排放、提高經濟效益。?

目前測定工作液濃度最常用的、最成熟的方法是分光光度法，它是基于物質對光的選擇性吸收與物質的含量之間的關系而建立的分析方法，不同物質都有各自的吸收光帶，當光色散后的光譜通過某一溶液時，其中某些波長的光線就會被溶液吸收，在一定的波長下，溶液中物質的濃度與光能量減弱程度有一定的比例關系，即符合Lambert-Beer定律：A＝εbc，當被測物質種類、入射光波長、溶劑、溫度、光程通過液層的厚度不變時，物質對光的吸收程度與物質的濃度成正比。將工作液置于一定厚度的玻璃或石英樣品池中，測試一系列已知濃度的工作液的吸光度值，在一定濃度范圍內，吸光度與物質濃度呈線性關系，然后，測試該物質未知濃度溶液的吸光度，由兩者之間線性關系求得該溶液濃度。?

近幾年來，國內外科技人員在染料濃度在線檢測方面投入了很大的研發力量，有一些在線檢測設備問世。英國利茲大學和瑞士Mathis?AG公司合作開發了SMART?LIQUOR在線監測設備，該設備依據分光光度法原理，改變樣品池的構造(見圖1)，使測試溶液可以連續通過樣品池，從而實現連?續監測。其硬件部分主要包括分光光度計、比色皿切換器、冷卻裝置、濾光器、若干閥門和高質量不銹鋼機箱中的流量計(見圖2)。軟件系統采用基于郎伯-比爾定律光吸收的算法。此設備可與任何帶有染液循環的染色設備相連接，此外，如果染色機安裝Mathis?AG公司的Univision控制設備，結果可顯示工藝參數(溫度、pH值、差壓、濃度曲線等)，以便于解釋測試數據。該設備以一定時間間隔(如每5～10min)從染液中取樣分析，以電子數據表格形式給出吸光度值，也有配套軟件繪制上染速率曲線，并以圖形形式記錄數據。?

英國Roaches公司研發了具有類似功能的Colortec型試驗機，這些設備是將普通分光光度計中的比色皿改為流動池比色皿，并加上一些輔助裝置，使染浴中染液通過毛細管導入冷卻器降溫后，進入分光光度計的流動池比色皿，電腦通過分光光度計的數據接口，定時讀取染液的吸光度數據，實現染液濃度在線分析。?