专利名称：基于液滴体积的光电分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液滴分析技术，特别是基于液滴体积的光电分析装置。
液滴分析技术是指在一定测试系统条件下，在被测液体形成液滴的过程中，采用各种手段对被测液滴实施监测，以获得有关该被测液体的物理、化学特性参数的技术。
分析仪器的种类繁多，如何选择分析方法需要考虑仪器的适用范围、测试精度、测试时间、测试费用、所需样品数量和状态等诸多因素。现有诸多分析仪器的特点是性能单一，综合测试功能弱，若要测量某一物质的多种物理、化学特性，不但得用到多种仪器，而且得到的数据相关性也不好，有的装置还很复杂，价格昂贵，使用不方便。
对于液滴分析技术，国内没有类似专利。国外有同一发明人的两项专利(专利号为EP 0 286 419 A2和EP 0 364 203 A1)涉及到类似内容，其权项要求主要为液滴形成方法及光纤信号在液滴成长过程中的基于时间的变化关系。这种基于时间的光纤信号变化曲线将随形成液滴的时间长短而变化，使得液滴的这种关系曲线失去了唯一性，进而从根本上否定了液滴分析技术的理论基础。即使是装备十分精密的计量泵，也难以做到对不同黏度、不同密度的液体具有完全相同的供液流量。尤其是对具有挥发性液体的测量，由于挥发造成的计量流量与实际液滴瞬时体积的不同，使得不同液体液滴的这种关系曲线失去了可比性。
本发明的目的在于提供一种使用方便，可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性参数的基于液滴体积的光电分析装置。
本发明的目的是这样实现的基于液滴体积的光电分析装置，是由壳体、输入光纤、接收光纤、供液毛细管、滴头、光电传感器、放大电路、F/V转换器、A/D转换器及计算机构成，其特征在于还设有环型极板和振荡电路，其连接为液滴滴头固定于壳体之内，并与供液毛细管相接且相通，输入光纤和接收光纤插过液滴滴头，输入光纤与光源相连，接收光纤的信号通过光电转换器、放大电路、A/D转换器到计算机，振荡电路还通过F/V转换器、A/D转换器将信号送入计算机。
本发明较好地将光纤液滴探测方法与电容方法有机结合起来，可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性参数；如密度、表面张力、折射率、黏度、吸光度、浑浊度、颜色、浓度、蒸发率、液体的化学成分和有关的液体电特性参数。而且，运用液滴分析技术进行综合评定还可以作为鉴别两种液体细微差别的依据。液滴分析技术不但综合功能强，而且容易实现在线测量，可以用在环境保护、制药工艺，食品饮料、清洁剂、工业用液等所有涉及液体检测的领域。特别值得注意的是采用多种信号融合方法，使其具有综合鉴别液体细微差别的功能，既可以用来监控液体生产的工艺环节，也可以用来鉴别液体的真伪(如假酒、假药和假饮料等)。本发明对供液系统要求很低从而降低了仪器成本。
下面结合附图给出具体实施例，进一步说明书本发明是如何实现的。
图1是本发明的整体装置结构示意2是本发明的实施例中不同液体的二维图像图3是本发明的实施例中相同液体不同浓度的二维图像图4是本发明实施例的程序流程图如图1所示，基于液滴体积的光电分析装置，是由壳体14、输入光纤7、接收光纤8、供液毛细管1、滴头2、光电传感器9、放大电路10、F/V转换器11、A/D转换器12、计算机13以及环型极板3和振荡电路5构成，其连接为液滴滴头2固定于壳体14之内，并与供液毛细管1相接且相通，输入光纤7和接收光纤8平行插过液滴滴头2，输入光纤7与光源6相连，接收光纤8的信号通过光电转换器9、放大电路10、A/D转换器12到计算机13，振荡电路5还通过F/V转换器11、A/D转换器12将信号送入计算机13。其中振荡电路是采用MIC1557或NE555。随着液滴的成长，光源6发出的光经输入光纤7进入液滴，经液滴界面反射和液滴内部散射被接收光纤8接受并传送到光电传感器9输出电压信号，经A/D转换12进入计算机13。与此同时，滴头2和环行极板3之间的电容值也随液滴生长发生变化，该电容变化使得振荡电路5的频率变化，经F/V转换器11、A/D转换器12进入计算机13，被测液滴瞬时体积的计算是根据振荡电路的频率变化由公式 进行计算，式中 Vt——t时刻液滴的瞬时体积；B＝1.3～2.2×107(μl)是与MIC1557振荡电路有关的常数；k1＝0.14～0.25是与滴头几何结构参数有关的系数；ε0，εa，εl——分别指真空、空气和被测液体的电容率(或称介电常数)；f11，f21——分别代表空载频率和t时刻的实测频率。
如图4所示，光信号和频率变化的信号的处理过程是程序开始后先为数据采集的分配数据存放地址，然后发出采集指令，随液滴生长变化的光信号和随电容变化的频率信号将同时开始采集。频率信号的采集先经过F/V转换将频率转换成模拟电压量，然后与光电转换的电压模拟量分别通过A/D转换的不同通道变成数字信号进入计算机并按各自的地址存档。计算机运行数据分析软件(如ORIGIN 5.2等)和自编程序将采集到的数据文件进行计算和作图分析可以得到基于液滴体积的液滴成长过程与接收光纤信号的关系图，如图2和图3所示。上述接收光纤的光信号与电容随滴头液滴体积变化的频率信号是同时采集的。而且在测试系统确定的条件下，光信号是液滴体积变量的函数，对一定液体该函数关系是唯一的。
权利要求
1.一种基于液滴体积的光电分析装置，是由壳体、输入光纤、接收光纤、供液毛细管、滴头、光电传感器、放大电路、F/V转换器、A/D转换器及计算机构成，其特征在于还设有环型极板和振荡电路，其连接为液滴滴头固定于壳体之内，并与供液毛细管相接且相通，输入光纤和接收光纤插过液滴滴头，输入光纤与光源相连，接收光纤的信号通过光电转换器、放大电路、A/D转换器到计算机，振荡电路还通过F/V转换器、A/D转换器将信号送入计算机。
2.根据权利要求1所述的基于液滴体积的光电分析装置，其特征在于接收光纤的光信号与滴头液滴体积变化的频率信号是同时采集的。
全文摘要
基于液滴体积的光电分析装置,是由液滴滴头固定于壳体之内,并与供液毛细管相接且相通,输入光纤和接收光纤插过液滴滴头,输入光纤与光源相连,接收光纤的信号通过光电转换器、放大电路、A/D转换器到计算机,振荡电路还通过F/V转换器、A/D转换器将信号送入计算机。其被测液滴瞬时体积的计算是根据振荡电路的频变化计算。将光纤液滴探测方法与电容方法有机结合起来,可以直接或间接同时测出液体的多种物理、化学特性参数。
文档编号G01N27/22GK1337574SQ0112925
公开日2002年2月27日 申请日期2001年6月19日 优先权日2001年6月19日
发明者张国雄, 裘祖荣, 王春海, 李醒飞, 张德芬, 张爱萍, 李 真 申请人:天津大学