[发明专利]用于检测溶液浓度的通用型在线工业折光仪及检测方法

摘要

本发明公开的用于检测溶液浓度的通用型在线工业折光仪包括仪器壳体，仪器壳体一侧壁上有控制面板，仪器壳体内有溶液浓度监测模块，溶液浓度监测模块与控制面板连接；本发明还公开了利用用于检测溶液浓度的通用型在线工业折光仪检测溶液浓度的方法，用溶液监测模块采集待测溶液的CCD光学和温度信号，由单片机主控板内的数据处理系统对采集到的信号处理得到待测溶液的浓度值；将浓度值送入标准工业信号输出模块内处理得到标准工业信号以供二次执行仪表对生产浓度进行调节和控制；同时将检测得到的溶液温度、折射率及浓度值显示出来。本发明用于溶液检测的通用型在线工业折光仪具有测量速度快及测量精度高的特点。

主权项

利用用于检测溶液浓度的通用型在线工业折光仪检测溶液浓度的方法，该方法中的通用型在线工业折光仪结构为：包括有仪器壳体，所述仪器壳体一侧壁上设置有控制面板(24)，所述仪器壳体内设置有溶液浓度监测模块，所述溶液浓度监测模块与控制面板(24)连接；所述溶液浓度监测模块，包括有单片机主控板(1)，单片机主控板(1)分别与标准工业信号输出模块(4)、温度采样模块(8)、CCD信号二值化模块(14)、参数设定模块(19)、PC机通讯模块(20)、浓度低限‑高限报警模块(21)、上电复位及手动复位电路(22)及5V基准电压模块(23)连接；所述温度采样模块(8)分别与差动放大器(10)、零点调节电位器(12)及2.5V基准电压模块(13)连接，差动放大器(10)与增益调节电位器(11)连接；所述PC机通讯模块(20)通过通讯电缆直接与中心实验室的计算机终端相连；所述控制面板(24)由点阵液晶显示模块(2)和按键模块组成；所述点阵液晶显示模块(2)分别通过导线与单片机主控板(1)、灰度调节单元(3)连接；所述按键模块，包括有浓度低限报警指示灯(24‑1)、浓度高限报警指示灯(24‑2)、手动复位键(24‑3)、主菜单翻页键(24‑4)、参数写入键(24‑5)、参数减小键(24‑6)及参数增加键(24‑7)；所述浓度低限报警指示灯(24‑1)、浓度高限报警指示灯(24‑2)均通过导线与浓度低限‑高限报警模块(21)连接；所述手动复位键(24‑3)通过导线与上电复位及手动复位电路(22)连接；所述主菜单翻页键(24‑4)、参数写入键(24‑5)、参数减小键(24‑6)及参数增加键(24‑7)均通过导线与参数设定模块(19)连接；所述单片机主控板(1)采用的是STC12C5A60S2单片机；所述标准工业信号输出模块(4)内分别设置有D/A转换模块(5)、0mA～10mA输出模块(6)及4mA～20mA输出模块(7)；所述温度采样模块(8)内设置有温度采样电桥(9)，所述温度采样模块(8)内还集成有温度采样数学模型；所述CCD信号二值化模块(14)内分别设置有低通滤波器(15)、电压跟随器(16)、加法器(17)及比较器(18)；所述加法器(17)是同向加法器；所述比较器(18)是同向滞回比较器；其特征在于，该方法具体按照以下步骤实施：步骤1、分别对通用型在线工业折光仪内的温度采样模块(8)、标准工业信号输出模块(4)及CCD信号二值化模块(14)进行校准，具体按照以下步骤实施：对温度采样模块(8)进行如下校准：零点校准：将100Ω±0.05％的精密电阻接入温度采样模块(8)内的温度采样电桥(9)，调节温度采样电桥(9)桥臂上连接有温度调零电位器(12)，温度调零电位器(12)为15Ω电位器，通过调节温度调零电位器(12)使温度采样模块(8)输出显示为0.00℃，完成对温度采样模块(8)的零点校准；满量程校准：用146Ω±0.05％的精密电阻接入温度采样模块(8)内的温度采样电桥(9)，调节温度采样电桥(9)桥臂上连接有2KΩ电位器，利用2KΩ电位器调节温度采样电桥(9)内设置的3140运算放大器，使温度采样模块(8)输出显示为120.00℃，完成温度采样模块(8)的满量程校准；对标准工业信号输出模块(4)进行校准：对标准工业信号输出模块(4)内的0mA～10mA输出模块(6)进行校准，使其能输出0mA～10mA标准工业信号；0mA～10mA输出模块(6)内设置有运算放大器，0mA～10mA输出模块(6)内的运算放大器输出电流与输入电压Vi的关系如下：I=ViR3=0-10mARL≤2KΩ;]]>对标准工业信号输出模块(4)内的4mA～20mA输出模块(7)进行校准，使其能输出和4mA～20mA标准工业信号；4mA～20mA输出模块(7)内设置有运算放大器，4mA～20mA输出模块(7)内的运算放大器输出电流与输入电压Vi的关系如下：I=Vi2R2=1R2(1+RfR1)(Ra||Rb||Rc)(ViRa+V2Rb)=4-20mARL≤470Ω;]]>对CCD信号二值化模块(14)进行校准：零点校准：采用糖溶液对CCD信号二值化模块(14)进行零点校准，取浓度为0的标准液进行校准，按下控制面板24上的手动复位键(24‑3)，在主菜单中选择CCD信号二值化零点校准程序并启动该程序，点阵液晶模块(2)上浓度值应显示为00.0Brix，否则利用电位器进行调节，使显示值为00.0Brix，完成对CCD信号二值化模块(14)的零点校准；量程校准：采用浓度为85Brix的糖溶液进行校准，按下控制面板(24)上的手动复位键(24‑3)，在主菜单中选择CCD信号二值化量程校准程序并启动该程序，点阵液晶模块(2)上浓度值应显示为85.0Brix，否则利用电位器进行调节，使显示值为85.0Brix，完成对CCD信号二值化模块(14)的量程校准；步骤2、经步骤1后，利用溶液浓度监测模块分别采集待测溶液的CCD光学信号和温度信号，由单片机主控板(1)内设置的数据处理系统对采集到的待测溶液的CCD光学信号和温度信号进行处理后，得到待测溶液的浓度值；步骤3、将经步骤2得到的浓度值送入溶液浓度监测模块内的标准工业信号输出模块(4)中进行处理，得到0～10mA和4～20mA的标准工业信号以供二次执行仪表对生产浓度进行调节和控制；同时将测量得到的待测溶液的温度、折射率及浓度值在点阵液晶模块(2)以及PC机上输出显示，完成对待测溶液浓度的测量。