[實用新型]與過程兼容微顆粒檢測裝置

有效

• 申請號: 201520509470.0
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN204789248U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王曉東;廖艷飛;邱運昌
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本實用新型涉及一種與過程兼容微顆粒檢測裝置，尤其涉及一種基于電阻法可實現在線、實時、定量、連續測量液體中微顆粒的裝置，屬于化學化工、生物醫藥、醫療器械領域。

背景技術

在化學工程領域里，由液體和彌散顆粒組成的兩相問題非常重要，對某些化工過程中液體中微顆粒在特定區域內的濃度和大小分布，以及隨時間變化的量非常感興趣。例如：在催化反應中，催化劑可能以彌散的顆粒狀態分布在液體中，催化劑的尺寸和體積濃度分布,都將影響到催化效果，特別是催化劑的上述物理特性隨時間變化情況對了解催化劑性能非常重要,如能獲得相應區域內呈彌散狀態分布的催化劑顆粒在反應過程中的變化情況，這對研究催化劑的有效性、提高生產效率、優化化工工藝都至關重要。

一種現有的方法提出了一種通過測量電阻變化來定量測量微顆粒的方法，稱為庫爾特計數法。其主要技術過程為：測量儀中包含一個開口并用塞子密封的試管，試管側壁開有直徑尺寸范圍為200-500微米的小孔。在試管的塞子上設有氣流管道，于試管外部氣流管道接有三通管。將載有待測微顆粒的導電溶液根據氣體動力學原理，通過壓力變化將待測導電溶液通過小孔吸入試管中，在試管的內、外側放置一對電極，并通一穩恒電流，在測量時導電液體構成回路，這樣在小孔附近形成了電阻的敏感區域。當微顆粒隨導電液體流經小孔通道時，由于微顆粒與導電液體之間的電導率差異，可測得一個電阻脈沖信號，該電阻脈沖信號與微顆粒的尺寸之間存在著如下的定量關系：

ΔR=4ρed3πD4·---(1)]]>

其中：ρ_e為導電液體的電導率；d為微顆粒的名義尺寸；D為小孔的直徑。即可根據式(1)由測得的電阻變化量可獲得微顆粒的尺寸。一般來說，利用該法可測的微顆粒尺寸在1-1000微米范圍內，因此測量尺度是微米數量級。在顆粒濃度相對較低的情況下(很多化工過程滿足這個條件)，由于每一個微顆粒流經小孔時都會產生一個電阻脈沖信號，因此該法也記錄了微顆粒的數量信息，換言之，即可測得微顆粒在溶液中的濃度。因此庫爾特電阻法是一種定量測量導電液體中微顆粒的尺寸和濃度的方法。

需要說明的是，在實際測量操作過程中，一般是先從導電體液體中取出一定代表性的試樣，放入到器皿內，然后再放入到庫爾特測量儀內進行測量。因此對測量本身來說有一定的滯后性，類似于醫院通過在人體上采集血樣，送到化驗室進行化驗的測量流程。

這對于想檢測某些化工過程中液體中的微顆粒變化以及演化過程是非常不利的，上述工作方式相當于離線測量；另一方面，上述的庫爾特測試儀中的試管不宜放到待測液體內感興趣的區域，原因如下：(1)測量試管直接放入到過程中的待測位置，將影響化工過程液體的流場，影響化工、化學反應過程以及反應環境，同時也使得測量結果不準確、不可靠；(2)所述的化工過程中的液體也不一定是電解質溶液或溶液的電導率如果過低，將不能獲得對應于微顆粒的脈沖信號；(3)由于電阻法為電學方法，將測量試管靠近待測區域時，由于可能存在的流場，化工工藝環境，很可能引起較大的電磁干擾，這對庫爾特計數儀測量產生的影響很大，難以獲得與微顆粒對應的脈沖信號。相應的專利已經采取了包括高低通濾波等降噪措施，但目前工藝很難解決電磁兼容的問題。

目前,依據庫爾特原理開發的電阻法微顆粒測量儀,待測液體每次測量體積都是固定的,即每次測量量不會超過試管的體積容量,一般所需測量時間在10秒鐘左右。從測量方式而言，是一種取樣、不連續的測量方式，由于本實用新型欲實現連續測量，因此該方式并不適合前述的要求連續測量的化工工藝。這也是本實用新型要解決的問題。

實用新型內容