基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置，包括在線取樣部分、光路部分、電路部分，在線取樣部分包括雙向泵、選擇閥、儲液器，光路部分包括光源、光纖、光纖探頭、橢球比色皿、全光譜分光系統(tǒng)，全光譜分光系統(tǒng)中設(shè)置兩個分光光路，分光光路中包括帶通濾波片、平凹球面反射鏡、反射閃耀光柵和CCD，電路部分包括驅(qū)動信號電路、CCD信號調(diào)理電路、穩(wěn)壓電路、泵控制單元、選擇閥控制單元。本實用新型采用雙后分光固定光柵設(shè)計，其測量速度快，多通道同時曝光，也可累積光照，積分時間可達幾十秒，可測微弱信號，動態(tài)范圍寬，能夠?qū)崿F(xiàn)在大中小規(guī)模染缸中對染液濃度的監(jiān)測功能，并能實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的記錄、顯示以及超出設(shè)定濃度范圍會實現(xiàn)報警信息等功能。整套系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精確、信息反饋及時、工作效率高等特點。
【專利說明】基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于紡織印染自動控制檢測領(lǐng)域，具體是一種基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國印染行業(yè)中的自動控制檢測領(lǐng)域水平較為落后，自動化程度低，多數(shù)企業(yè)依靠半人工半自動的設(shè)備進行加工的控制檢測。這種操作方式使得當前印染行業(yè)的生產(chǎn)效率以及加工質(zhì)量很大程度決定于人工經(jīng)驗，也是目前加工的穩(wěn)定性和準確度偏低的直接因素。因此，印染行業(yè)自動控制檢測領(lǐng)域的自動化水平提高有著迫切的需要?，F(xiàn)在的染整工藝大都對溫度和速度方面的監(jiān)測，對含濕率、PH值也有監(jiān)測，但是對精準染色息息相關(guān)的染液濃度在線檢測幾乎是一片空白，特別是對于多組份染液濃度的在線檢測研究更少。因此，研發(fā)一種多組份染液濃度檢測裝置勢必對印染的自動檢測水平有很大的促進作用。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置。
[0004]一種基于分光光度法的多通道多組份染液濃度檢測裝置，其特征在于包括在線取樣部分、光路部分、電路部分，所述在線取樣部分包括雙向泵、選擇閥、儲液器，所述光路部分包括光源、光纖、光纖探頭、橢球比色皿、全光譜分光系統(tǒng)，全光譜分光系統(tǒng)中設(shè)置兩個分光光路，分光光路中包括帶通濾波片、平凹球面反射鏡、反射閃耀光柵和CCD，所述電路部分包括驅(qū)動信號電路、CCD信號調(diào)理電路、穩(wěn)壓電路、泵控制單元、選擇閥控制單元，所述的驅(qū)動信號電路與CCD、控制器、CCD信號調(diào)理電路以及穩(wěn)壓電路連接，所述CCD信號調(diào)理電路與CCD、控制器、驅(qū)動信號電路和穩(wěn)壓電路連接，所述的分光光路分別與橢球流動比色皿連接，橢球流動比色皿與SIA系統(tǒng)連接，SIA系統(tǒng)與控制器和穩(wěn)壓電路連接。
[0005]所述的檢測裝置，其特征在于所述SIA系統(tǒng)包括雙向泵、選擇閥和儲液器，雙向泵與選擇閥連接，選擇閥與儲液器連接。
[0006]所述的帶通濾波片，其特征在于濾波范圍分別是300nm-450nm以及450nm_700nm。
[0007]所述的控制器，其特征在于主控制器的控制部分基于S3C2440(ARM9)處理器。
[0008]所述的驅(qū)動信號電路其特征在于驅(qū)動信號電路由EP1C12Q240C8 (FPGA)核心芯片構(gòu)成。
[0009]所述的驅(qū)動信號電路，其特征在于FPGA提供5路驅(qū)動脈沖信號驅(qū)動控制CCD。
[0010]所述的基于分光光度法的多通道多組份染液濃度檢測裝置的在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟:
[0011]I)在控制器上依次設(shè)定SIA系統(tǒng)中流路清洗的時間、雙向泵轉(zhuǎn)動速率、方向變換頻率和運作時間、分光光路中CCD的光積分時間；
[0012]2)打開光源開關(guān)，檢查分光光路、光纖、光纖探頭、橢球流動比色皿的連接是否正常；
[0013]3)運行檢測裝置，控制器發(fā)送給驅(qū)動信號電路中FPGA初始化指令以及光積分時間；
[0014]4)控制器發(fā)送清洗SIA系統(tǒng)流路命令，SIA系統(tǒng)根據(jù)命令執(zhí)行清洗；
[0015]5)控制器發(fā)送命令控制打開SIA系統(tǒng)的選擇閥使其打開通向染浴一端，隨后控制器發(fā)送命令使選擇閥轉(zhuǎn)向稀釋液一端，然后控制器發(fā)送雙向泵的運轉(zhuǎn)速率和方向變化頻率命令，將稀釋后的染液通過雙向泵推向儲液器，流入橢球流動比色皿；
[0016]6)(XD開始工作，采集并通過CXD信號調(diào)理電路處理數(shù)據(jù)，然后把處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器界面顯示染液濃度，如果染液濃度超出設(shè)定濃度范圍會進行報警；
[0017]7)重復(fù)上述步驟進行操作，系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)并進行統(tǒng)計。
[0018]本實用新型的一種基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置及，采用雙后分光固定光柵設(shè)計，其測量速度快，多通道同時曝光，也可累積光照，積分時間可達幾十秒，可測微弱信號，動態(tài)范圍寬。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在大中小規(guī)模染缸中對染液濃度的監(jiān)測功能，并能實現(xiàn)對檢測數(shù)據(jù)的記錄、顯示以及超出設(shè)定濃度范圍會實現(xiàn)報警信息等功能。本實用新型整套系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測量精確、信息反饋及時、工作效率高等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的基于分光光度法的多通道多組分染液濃度檢測裝置的結(jié)構(gòu)和原理示意圖；
[0020]圖中，I—控制器,2—驅(qū)動/[目號電路，3—穩(wěn)壓電路，4一分光光路，5—光纖，6—光纖探頭，7—捕球流動比色皿，8 —SIA系統(tǒng)，9—光源，10—帶通濾波片，11—平凹球面反射鏡，12—反射閃耀光柵，13 — CCD，14一雙向泵，15—選擇閥，16—儲液器，17 — CCD信號調(diào)理電路。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0022]如圖1所示基于分光光度法的多通道多組份染液濃度檢測裝置具有在線取樣系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、電路部分。本裝置采用分光光度法，利用全譜或特征波段的信息，不需分離便可對復(fù)雜體系進行多組分同時測量和識別，從而可以很大程度簡化樣品預(yù)處理，多數(shù)情況僅需要稀釋溶劑即可，實現(xiàn)渾濁或多組分染液濃度的測量。本裝置將兩個全光譜分光系統(tǒng)置于流動比色皿后，檢測透過染液的兩波段光譜信息，為后分光設(shè)計。本裝置采用嵌入式處理器(S3C2440)控制，操作人員不需要很強的專業(yè)知識而只需要在電腦界面上進行一些簡單的參數(shù)設(shè)置便可方便的啟動本裝置完成染液濃度測量工作。
[0023]在啟動本裝置之前，首先需要保證電路單元中的傳感器信號線與信號調(diào)理電路正確連接、控制器S3C2440和CCD驅(qū)動電路等各個接口正確連接，光路系統(tǒng)中衍射光柵、平凹球面反射鏡等部件沒有損壞、各位置之間沒有發(fā)生變化，SIA系統(tǒng)(即順序注射系統(tǒng))中選擇閥與雙向泵、儲液器、稀釋液口等正確連接。
[0024]檢查工作完成后，操作員首先將驅(qū)動電路、控制器、SIA系統(tǒng)中泵控制電路和信號調(diào)理電路通電，之后控制器S3C2440處于運行狀態(tài)，整個裝置處于待機狀態(tài)。
[0025]準備運行之前，操作員需要在控制器界面上設(shè)定合適的系統(tǒng)參數(shù)，首先需要設(shè)置SIA系統(tǒng)中流路清洗的時間，然后設(shè)置雙向泵轉(zhuǎn)動速率、方向變換頻率和運作時間，接著設(shè)置光路系統(tǒng)中CCD光積分時間。設(shè)置好以上參數(shù)以后整套系統(tǒng)的前序準備已經(jīng)完成，系統(tǒng)便可進行濃度測量。
[0026]操作員點擊“運行”按鈕，控制器S3C2440按照事先設(shè)置好的程序執(zhí)行相對應(yīng)的動作，系統(tǒng)的工作過程如下:
[0027]首先，CXD驅(qū)動控制部分(FPGA控制)收到控制器S3C2440的初始化命令完成初始化，接著控制器S3C2240會給CCD驅(qū)動控制部分發(fā)送預(yù)先設(shè)定的光積分時間，由FPGA驅(qū)動控制器給CCD發(fā)送驅(qū)動時序信號，從而驅(qū)動CCD獲取兩全光譜分光系統(tǒng)的光譜信息。
[0028]然后，控制器S3C2440發(fā)送清洗SIA系統(tǒng)流路命令，SIA根據(jù)清洗的時間完成清洗。之后控制器S3C2440發(fā)送泵的運轉(zhuǎn)速率、方向變化頻率命令，SIA不斷的反復(fù)執(zhí)行命令動作，直到出現(xiàn)停止命令或者是復(fù)位命令。首先控制器S3C2440發(fā)送命令控制打開SIA系統(tǒng)的選擇閥使其打開通向染浴一端，隨后發(fā)送命令使選擇閥轉(zhuǎn)向稀釋液一端，緊接著將其稀釋后的染液通過雙向泵推向儲液器，流入流動比色皿。在染液稀釋后流入流動比色皿的同時，CXD就開始工作，通過信號調(diào)理電路不斷的采集處理數(shù)據(jù)，然后把處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器界面顯示其染液濃度，如果染液濃度超出設(shè)定濃度范圍會進行報警。同時溫度傳感器工作采集溫度信號，通過信號調(diào)理電路處理后發(fā)送給控制器，由于SIA系統(tǒng)稀釋流速等帶來時間、溫度的滯后，該檢測裝置可通過建立溫度、濃度與時間、流速的模型，做到了實時檢測濃度的變化。
[0029]當系統(tǒng)未出現(xiàn)以上步驟執(zhí)行可按復(fù)位鍵進行重新操作，每次濃度測試完成后，系統(tǒng)自動記錄并進行統(tǒng)計，統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以為日后染色工藝方案提供參照使用。
[0030]本實用新型信號調(diào)理電路與控制器通過多通道USB接口連接，即可實現(xiàn)高速信號米集。
[0031]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分光光度法的多通道多組份染液濃度檢測裝置，其特征在于包括在線取樣部分、光路部分、電路部分，所述在線取樣部分包括雙向泵(14)、選擇閥(15)、儲液器(16)，所述光路部分包括光源(9)、光纖(5)、光纖探頭(6)、橢球比色皿(7)、全光譜分光系統(tǒng)，全光譜分光系統(tǒng)中設(shè)置兩個分光光路(4)，分光光路(4)中包括帶通濾波片(10)、平凹球面反射鏡(11)、反射閃耀光柵(12)和CXD (13)，所述電路部分包括驅(qū)動信號電路(2)、C⑶信號調(diào)理電路(17)、穩(wěn)壓電路(3)、泵控制單元、選擇閥控制單元，所述的驅(qū)動信號電路(2)與CXD (13)、控制器(I)、CXD信號調(diào)理電路(17)以及穩(wěn)壓電路(3)連接，所述C⑶信號調(diào)理電路(17)與CXD (13)、控制器(I)、驅(qū)動信號電路(2)和穩(wěn)壓電路(3)連接，所述的分光光路(4)分別與橢球流動比色皿(7)連接，橢球流動比色皿(7)與SIA系統(tǒng)(8)連接，SIA系統(tǒng)(8)與控制器(I)和穩(wěn)壓電路(3)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于所述SIA系統(tǒng)(8)包括雙向泵(14)、選擇閥(15)和儲液器(16)，雙向泵(14)與選擇閥(15)連接，選擇閥(15)與儲液器(16)連接。
【文檔編號】G01N21/27GK203443891SQ201320537439
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】張建新, 陳宥融, 魏順勇 申請人:浙江泰坦股份有限公司, 浙江理工大學(xué)