一种全内反射光谱在线监测探头的制作方法

本实用新型属于光谱检测技术领域，具体涉及一种全内反射光谱在线监测探头。

背景技术：

无论是“工业4.0”、“中国制造2025”(工业生产智能化)抑或是工业生产的自动化提升，生产过程在线监测传感器都是必不可少的关键一环。传统的食品品质检测主要以化学成分分析为主，辅之以人工感官测定。传统化学分析方法存在分析时间长、分析过程复杂、对样品有损坏等弊端，属于有损检测。光学无损检测技术具有非破坏性、无需样品预处理、分析时间短、无污染以及成本低等优点，可以在生产过程中实时获得食物的客观品质信息。

本实用新型是基于光谱吸收原理的在线监测设备，以其快速、无损、非接触等特点，非常适用于工厂恶劣的生产过程在线监测。为生产企业的“自动化”、“智能化”改造提供了极大便利。本实用新型可用于酿造、发酵、饮料、食用油等食品、饮品的自动化生产过程中需要对产品中的一种或多种特定物质组份的浓度或含量进行实时快速在线监测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种全内反射光谱在线监测探头，以解决传统食品检测属于有损检测，并且费时费力等问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种全内反射光谱在线监测探头，包括依次连接的控制盒、导管和光学探头，所述控制盒包括控制外壳，所述控制外壳内部依次设有主控电路板、恒温池、接收管和滤光片，所述接收管一侧设有发光管，所述控制盒外侧设有防水接头，所述导管中部设有不锈钢挡板，所述导管内设有光纤，所述光学探头包括探头外壳，所述探头外壳内壁上设有温度传感器，所述光学探头底部内侧依次设有全内反射镜片和超声波振荡片，所述光纤连接所述全内反射镜片和所述滤光片。

优选的，所述控制盒、所述导管和所述光学探头之间均设有螺纹连接。

优选的，所述导管和所述光学探头之间设有防水密封圈。

优选的，所述控制外壳、所述导管和所述探头外壳均由食用级不锈钢材质材料制成。

优选的，所述控制外壳和所述探头外壳均为圆筒状。

优选的，所述全内反射镜片为光学ATR棱镜。

优选的，所述温度传感器为铂电阻，所述铂电阻与所述主控电路板电性连接。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型整体结构简单，易于实现和制作；

2.采用全内反射镜片具有全光谱，采用特定波长的光谱针对性地监测被测溶液(或固体粉状物)中的某组份的含量，检测精度高；

3.光学探头中安装有超声波振荡片，不仅能够粉粹和抑止气泡，还能够防止污垢附着，达到自清洁功能；

4.采用不锈钢全密封结构，能够有效防腐、防水，也不对被检测液体产生污染；

5.壳体上安装有温度传感器，不仅可用来监测被测对象的温度，还能够对分析结果进行温度补偿。

6.综上所述本实用新型使恶劣工况下液体、粉状或颗粒状固体的在线监测成为可能，采取插入式结构，具备自清洁、免维护、不生锈的特点，结构简单，安装维护方便，操作方便，监测精度高。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是光路设计结构示意图。

图中标记为：1.控制盒，11.控制外壳，12.主控电路板，13.恒温池，14.接收管，15.滤光片，16.发光管，17.防水接头，2.导管，21.不锈钢挡板，22.光纤，23.防水密封圈，3.光学探头，31.探头外壳，32.温度传感器，33.全内反射镜片，34.超声波振荡片。

具体实施方式

如图1-2所示，一种全内反射光谱在线监测探头，包括依次连接的控制盒1、导管2和光学探头3，控制盒1包括控制外壳11，控制外壳11内部依次设有主控电路板12、恒温池13、接收管14和滤光片15，接收管14一侧设有发光管16，控制盒1外侧设有防水接头17，导管2中部设有不锈钢挡板21，导管2内设有光纤22，光学探头3包括探头外壳31，探头外壳31内壁上设有温度传感器32，光学探头3底部内侧依次设有全内反射镜片33和超声波振荡片34，光纤22连接全内反射镜片33和滤光片15。

如图1-2所示，控制盒1、导管2和光学探头3之间均设有螺纹连接，导管2和光学探头3之间设有防水密封圈23，控制外壳11、导管2和探头外壳31均由食用级不锈钢材质材料制成，控制外壳11和探头外壳31均为圆筒状，全内反射镜片33为光学ATR棱镜，温度传感器32为铂电阻，铂电阻与主控电路板12电性连接。

本具体实施方式的工作过程为：

导管2包括，不锈钢档板21，导管2内有光纤22，不锈钢档板21焊接在导管2上，起到安装和防水作用，

光学探头3包括，超声波振荡片34、光学ATR棱镜、铂电阻和探头外壳31，超声波振荡片34附着在很薄的不锈钢圆片上，不锈钢圆片上有光纤22的透光孔，紧压在光学ATR棱镜背面，光学工作时将振动传递到光学ATR棱镜，以防止镜面结垢和附着气泡，光学ATR棱镜为特制的蓝宝石镜片，可使光纤22的入射光在棱镜内发生多重全内反射，以增加样品对光谱的吸收，棱镜在不和样品接触的表面有采用溅射工艺的金属镀层，以减少光强的衰减。探头外壳31通过螺纹与导管2连接，中间加有防水密封圈23，有压紧光学ATR棱镜和防水的作用，铂电阻用来监测被测样品温度。

所述全内反射光谱在线监测探头在装配时，要求光路畅通，接收管14、发光管16、滤光片15、恒温池13的嵌入孔和光纤22安装孔、光纤22以及光学ATR棱镜之间不能有灰尘和杂物，且要求同轴，以减少光强损耗，所述全内反射光谱在线监测探头在装配时，要求滤光片15根据被测样品的不同，配备相应光谱的窄带滤光片15。

所述全内反射光谱在线监测探头在使用时，光学探头3部分浸入被测样品，通过不锈钢档板21用卡箍固定在管道2上，电源线和信号线从防水接头引出。

本实用新型采用全内反射光谱吸收分析技术，以特定波长的光谱监测被测样品中某物质的浓度或含量，针对性强，检测精度高；通过恒温池13对发光管16保护，大大减小了温漂，延长了使用寿命，使光学探头3有显著的长期稳定性；在光学探头3中安装有超声波振荡片34，不仅能够粉粹和抑止气泡，还能够防止污垢附着，达到自清洁功能；采用不锈钢全密封结构，能够有效防腐、防水，也不对被检测样品产生污染；安装有温度传感器，不仅可用来监测被测液温度，还能够对分析结果进行温度补偿。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。