專利名稱：基于液滴體積的光電分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液滴分析技術(shù)，特別是基于液滴體積的光電分析裝置。
液滴分析技術(shù)是指在一定測試系統(tǒng)條件下，在被測液體形成液滴的過程中，采用各種手段對被測液滴實(shí)施監(jiān)測，以獲得有關(guān)該被測液體的物理、化學(xué)特性參數(shù)的技術(shù)。
分析儀器的種類繁多，如何選擇分析方法需要考慮儀器的適用范圍、測試精度、測試時間、測試費(fèi)用、所需樣品數(shù)量和狀態(tài)等諸多因素?，F(xiàn)有諸多分析儀器的特點(diǎn)是性能單一，綜合測試功能弱，若要測量某一物質(zhì)的多種物理、化學(xué)特性，不但得用到多種儀器，而且得到的數(shù)據(jù)相關(guān)性也不好，有的裝置還很復(fù)雜，價格昂貴，使用不方便。
對于液滴分析技術(shù)，國內(nèi)沒有類似專利。國外有同一發(fā)明人的兩項(xiàng)專利(專利號為EP 0 286 419 A2和EP 0 364 203 A1)涉及到類似內(nèi)容，其權(quán)項(xiàng)要求主要為液滴形成方法及光纖信號在液滴成長過程中的基于時間的變化關(guān)系。這種基于時間的光纖信號變化曲線將隨形成液滴的時間長短而變化，使得液滴的這種關(guān)系曲線失去了唯一性，進(jìn)而從根本上否定了液滴分析技術(shù)的理論基礎(chǔ)。即使是裝備十分精密的計(jì)量泵，也難以做到對不同黏度、不同密度的液體具有完全相同的供液流量。尤其是對具有揮發(fā)性液體的測量，由于揮發(fā)造成的計(jì)量流量與實(shí)際液滴瞬時體積的不同，使得不同液體液滴的這種關(guān)系曲線失去了可比性。
本發(fā)明的目的在于提供一種使用方便，可以直接或間接同時測出液體的多種物理、化學(xué)特性參數(shù)的基于液滴體積的光電分析裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的基于液滴體積的光電分析裝置，是由殼體、輸入光纖、接收光纖、供液毛細(xì)管、滴頭、光電傳感器、放大電路、F/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其特征在于還設(shè)有環(huán)型極板和振蕩電路，其連接為液滴滴頭固定于殼體之內(nèi)，并與供液毛細(xì)管相接且相通，輸入光纖和接收光纖插過液滴滴頭，輸入光纖與光源相連，接收光纖的信號通過光電轉(zhuǎn)換器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器到計(jì)算機(jī)，振蕩電路還通過F/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器將信號送入計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明較好地將光纖液滴探測方法與電容方法有機(jī)結(jié)合起來，可以直接或間接同時測出液體的多種物理、化學(xué)特性參數(shù)；如密度、表面張力、折射率、黏度、吸光度、渾濁度、顏色、濃度、蒸發(fā)率、液體的化學(xué)成分和有關(guān)的液體電特性參數(shù)。而且，運(yùn)用液滴分析技術(shù)進(jìn)行綜合評定還可以作為鑒別兩種液體細(xì)微差別的依據(jù)。液滴分析技術(shù)不但綜合功能強(qiáng)，而且容易實(shí)現(xiàn)在線測量，可以用在環(huán)境保護(hù)、制藥工藝，食品飲料、清潔劑、工業(yè)用液等所有涉及液體檢測的領(lǐng)域。特別值得注意的是采用多種信號融合方法，使其具有綜合鑒別液體細(xì)微差別的功能，既可以用來監(jiān)控液體生產(chǎn)的工藝環(huán)節(jié)，也可以用來鑒別液體的真?zhèn)?如假酒、假藥和假飲料等)。本發(fā)明對供液系統(tǒng)要求很低從而降低了儀器成本。
下面結(jié)合附圖給出具體實(shí)施例，進(jìn)一步說明書本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的。


圖1是本發(fā)明的整體裝置結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的實(shí)施例中不同液體的二維圖像圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中相同液體不同濃度的二維圖像圖4是本發(fā)明實(shí)施例的程序流程圖如圖1所示，基于液滴體積的光電分析裝置，是由殼體14、輸入光纖7、接收光纖8、供液毛細(xì)管1、滴頭2、光電傳感器9、放大電路10、F/V轉(zhuǎn)換器11、A/D轉(zhuǎn)換器12、計(jì)算機(jī)13以及環(huán)型極板3和振蕩電路5構(gòu)成，其連接為液滴滴頭2固定于殼體14之內(nèi)，并與供液毛細(xì)管1相接且相通，輸入光纖7和接收光纖8平行插過液滴滴頭2，輸入光纖7與光源6相連，接收光纖8的信號通過光電轉(zhuǎn)換器9、放大電路10、A/D轉(zhuǎn)換器12到計(jì)算機(jī)13，振蕩電路5還通過F/V轉(zhuǎn)換器11、A/D轉(zhuǎn)換器12將信號送入計(jì)算機(jī)13。其中振蕩電路是采用MIC1557或NE555。隨著液滴的成長，光源6發(fā)出的光經(jīng)輸入光纖7進(jìn)入液滴，經(jīng)液滴界面反射和液滴內(nèi)部散射被接收光纖8接受并傳送到光電傳感器9輸出電壓信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換12進(jìn)入計(jì)算機(jī)13。與此同時，滴頭2和環(huán)行極板3之間的電容值也隨液滴生長發(fā)生變化，該電容變化使得振蕩電路5的頻率變化，經(jīng)F/V轉(zhuǎn)換器11、A/D轉(zhuǎn)換器12進(jìn)入計(jì)算機(jī)13，被測液滴瞬時體積的計(jì)算是根據(jù)振蕩電路的頻率變化由公式 進(jìn)行計(jì)算，式中 Vt——t時刻液滴的瞬時體積；B＝1.3～2.2×107(μl)是與MIC1557振蕩電路有關(guān)的常數(shù)；k1＝0.14～0.25是與滴頭幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的系數(shù)；ε0，εa，εl——分別指真空、空氣和被測液體的電容率(或稱介電常數(shù))；f11，f21——分別代表空載頻率和t時刻的實(shí)測頻率。
如圖4所示，光信號和頻率變化的信號的處理過程是程序開始后先為數(shù)據(jù)采集的分配數(shù)據(jù)存放地址，然后發(fā)出采集指令，隨液滴生長變化的光信號和隨電容變化的頻率信號將同時開始采集。頻率信號的采集先經(jīng)過F/V轉(zhuǎn)換將頻率轉(zhuǎn)換成模擬電壓量，然后與光電轉(zhuǎn)換的電壓模擬量分別通過A/D轉(zhuǎn)換的不同通道變成數(shù)字信號進(jìn)入計(jì)算機(jī)并按各自的地址存檔。計(jì)算機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析軟件(如ORIGIN 5.2等)和自編程序?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)文件進(jìn)行計(jì)算和作圖分析可以得到基于液滴體積的液滴成長過程與接收光纖信號的關(guān)系圖，如圖2和圖3所示。上述接收光纖的光信號與電容隨滴頭液滴體積變化的頻率信號是同時采集的。而且在測試系統(tǒng)確定的條件下，光信號是液滴體積變量的函數(shù)，對一定液體該函數(shù)關(guān)系是唯一的。
權(quán)利要求
1.一種基于液滴體積的光電分析裝置，是由殼體、輸入光纖、接收光纖、供液毛細(xì)管、滴頭、光電傳感器、放大電路、F/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器及計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其特征在于還設(shè)有環(huán)型極板和振蕩電路，其連接為液滴滴頭固定于殼體之內(nèi)，并與供液毛細(xì)管相接且相通，輸入光纖和接收光纖插過液滴滴頭，輸入光纖與光源相連，接收光纖的信號通過光電轉(zhuǎn)換器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器到計(jì)算機(jī)，振蕩電路還通過F/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器將信號送入計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液滴體積的光電分析裝置，其特征在于接收光纖的光信號與滴頭液滴體積變化的頻率信號是同時采集的。
全文摘要
基于液滴體積的光電分析裝置,是由液滴滴頭固定于殼體之內(nèi),并與供液毛細(xì)管相接且相通,輸入光纖和接收光纖插過液滴滴頭,輸入光纖與光源相連,接收光纖的信號通過光電轉(zhuǎn)換器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器到計(jì)算機(jī),振蕩電路還通過F/V轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器將信號送入計(jì)算機(jī)。其被測液滴瞬時體積的計(jì)算是根據(jù)振蕩電路的頻變化計(jì)算。將光纖液滴探測方法與電容方法有機(jī)結(jié)合起來,可以直接或間接同時測出液體的多種物理、化學(xué)特性參數(shù)。
文檔編號G01N27/22GK1337574SQ0112925
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者張國雄, 裘祖榮, 王春海, 李醒飛, 張德芬, 張愛萍, 李 真 申請人:天津大學(xué)