一种硅酸盐成份测试仪的制作方法

本发明涉及陶瓷成份测试设备，具体涉及一种硅酸盐成份测试仪。

背景技术：

我国是世界第一产瓷大国，日用陶瓷、建筑卫生陶瓷产量都占世界陶瓷总产量的70％以上。然而，我国陶瓷工业原料的标准化、系列化、商品化水平低。目前，我国陶瓷企业所用的主要原料基本上还是以原矿或经加工后的单一原料进厂。由于陶瓷原料种类繁多结构复杂且成份多变，现阶段又缺乏稳定的标准化原料供应，这给配方中选择原料和替代原料带来困难。中国每年需采购的陶瓷原料种类繁多数量巨大，如何快速准确地检测、识别陶瓷原料中各化学成份的含量具有重大意义。

分光光度法是一种测试物质成份的常用方法，其原理是：当一束光通过一个吸光物质(通常为溶液)时，溶质吸收了光能，光的强度减弱，由于不同溶质吸收光能不一样，相同溶质不同浓度吸收光能也不一样，通过对已知目标成份含量的标准溶液进行测试，得到对应的吸光度，从而制出吸光度--浓度标准工作曲线，在对待测试物质的目标成份进行测试时，通过测到其吸光度，结合吸光度--浓度标准工作曲线即可查得目标成份的浓度。

在进行陶瓷的硅酸盐成份测试时，首先需要将被测材料研磨成粉末，然后溶解在溶剂中，并滴入显色剂对目标成份进行显色，最后将溶液倒入硅酸盐成份测试仪中进行测试。在硅酸盐成份测试仪中，利用溶液供给装置对溶液进行进行存储和供给。现有的硅酸盐成份测试仪中，溶液供给装置由溶液储瓶、管路以及泵构成，工作时泵通过管路将溶液储瓶中的溶液抽出，所述管路经过测试模块，测试模块中包括相对设置的发光组件和吸光组件，所述管路从发光组件和吸光组件之间通过。现有硅酸盐成份测试仪中的这种溶液供给装置存在以下不足：1、由于测试时要求测试模块处的管路内需充满溶液，因此需要有稳定流量的溶液流过，消耗的溶液多。由于溶液的配制过程较为复杂，过多的消耗测试溶液导致测试成本升高。2、由于测试模块在测试时，必须在连续多次测试结果保持稳定时才能得出测试结果，亦即要求溶液必须均匀流动才能得出准确的测试结果，泵在工作时，需要经过较长的时间才能让溶液流动稳定，导致测试时间增加，并且泵在工作时容易出现液流的波动，导致溶液的流动不稳定，也影响测试的时间和影响测试结果的准确性。3、测试溶液在流动的过程中，会产生空气气泡，导致在测试过程中，数据读数起伏变化大，产生测试误差波动加大，使得成份的测试结果出现不稳定。4、工作部件多，成本高；且泵工作时需要供电，增加了耗能；而且管路较长且有较多的接头，容易出现液漏，从而需要加大测试溶液的数量，导致测试测本急剧升高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硅酸盐成份测试仪，该硅酸盐成份测试仪能够快速提供稳定的溶液，并且消耗的溶液少，更换溶液时便于溶液的快速排出，且结构简单，无需消耗电能，成本低。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种硅酸盐成份测试仪，包括箱体、溶液供给装置以及测试模块，其特征在于，所述测试模块包括发光元件、吸光元件以及控制电路，所述发光元件和吸光元件相对设置；所述溶液供给装置包括溶液储瓶、管路以及比色皿，所述溶液储瓶竖直放置，所述管路呈u型，该u型管路的两个竖直段中，第一个竖直段的上端与溶液储瓶的下端连通，第二个竖直段从测试模块中的发光元件和吸光元件之间通过，所述比色皿设置u型管路的第二个竖直段上，且位于发光元件和吸光元件之间。

本发明的一个优选方案，其中，所述箱体包括位于后部的密封箱和位于前部的仪器安装窗口，其中，所述密封箱的下部设有支撑板，所述测试模块设置于支撑板上；所述仪器安装窗口的上部设有上固定架，下部设有下固定架，所述上固定架为水平设置的平板，所述下固定架包括依次连接的水平顶板、竖直前板以及水平底板；所述溶液储瓶的上端和下端分别固定在上固定架和下固定架的水平顶板上；所述u型管路的一端连接在溶液储瓶的下端，另一端向下延伸后拐向密封箱并穿过密封箱的前壁进入密封箱中，并向上拐向延伸，形成u形；u型管路的第二个竖直段的上端连接有排液管，该排液管向前依次穿过密封箱的前壁以及下固定架的前板伸出箱体外。

优选地，所述发光元件和吸光元件设置在密封盒内，该密封盒固定在所述支撑板上，所述发光元件和吸光元件相对地设置在密封盒内的两个侧壁上，所述u型管路的第二个竖直段从密封盒的底部进入，从密封盒的顶部伸出，所述比色皿设置在密封盒内。

本发明的一个优选方案，其中，所述溶液供给装置为多个，相应地，所述测试模块中的发光元件和吸光元件也为多组，每一个溶液供给装置与一组发光元件和吸光元件向搭配；所述溶液供给装置并排设置在仪器安装窗口中，多组发光元件和吸光元件并列设置在支撑板上。

本发明的一个优选方案，其中，所述溶液供给装置还包括柱塞杆，该柱塞杆的直径与溶液储瓶的内腔大小相匹配。

优选地，所述溶液储瓶的内腔的顶部设有上大下小的引导部，便于引导柱塞杆进入到溶液储瓶中。

优选地，所述柱塞杆的顶部设有沿着径向扩大的握持部，以便于握持柱塞杆。

优选地，所述溶液储瓶的底部为锥形，该锥形底部的内径与所述管路的直径向匹配。这样，一方面便于溶液储瓶与管路的连接，另一方面，有利于引导溶液储瓶中的溶液进入管路中。

优选地，所述溶液排出管的排出口位置低于溶液储瓶的底部，这样有利于溶液储瓶内的溶液充分向下流动并排出。

本发明的一个优选方案，其中，所述溶液储瓶的外壁上设有刻度标识，以便于控制倒入溶液储瓶中溶液的量。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、通过设置u型管路，并将测试模块设置于u型管路的第二个竖直段中，利用溶液自身的重力驱动溶液流动，因此只要溶液充满u型管路后，第二个竖直段中的溶液就能保持稳定的流动，因此消耗的溶液量大大减少，降低了测试成本。

2、由于溶液进入u型管路的第二个竖直段后，溶液就能够快速稳定，避免了由于溶液的流动产生空气气泡，因此测试时间大大缩小，提高了测试的效率。

3、由于溶液在u型管路中的流动动力来自于自身的重力，因为流动稳定性好，使得测试结果更加准确。

4、本发明的硅酸盐成份测试仪的部件少，结构简单，并且工作时无需消耗电能，也不会产生噪声，节能环保。

附图说明

图1和图2为本发明的硅酸盐成份测试仪的一个具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为立体图。

图3为图1的a-a剖视图。

图4为图3的b-b剖视图。

图5为图3的c-c剖视图。

图6为图3中溶液供给装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-6，本发明的硅酸盐成份测试仪包括箱体4、溶液供给装置以及测试模块，其中，所述测试模块包括发光元件6、吸光元件7以及控制电路8，所述发光元件6和吸光元件7相对设置；所述溶液供给装置包括溶液储瓶1、管路以及比色皿9，所述溶液储瓶1竖直放置，所述管路呈u型，该u型管路2的两个竖直段中，第一个竖直段2-1的上端与溶液储瓶1的下端连通，第二个竖直段2-2从测试模块中的发光元件6和吸光元件7之间通过，所述比色皿9设置u型管路2的第二个竖直段2-2上，且位于发光元件6和吸光元件7之间。

参见图1-6，所述箱体4包括位于后部的密封箱4-1和位于前部的仪器安装窗口4-2，其中，所述密封箱4-1的下部设有支撑板5，所述测试模块设置于支撑板5上；所述仪器安装窗口4-2的上部设有上固定架12，下部设有下固定架13，所述上固定架12为水平设置的平板，所述下固定架13包括依次连接的水平顶板13-1、竖直前板13-2以及水平底板13-3；所述溶液储瓶1的上端和下端分别固定在上固定架12和下固定架13的水平顶板13-1上；所述u型管路2的一端连接在溶液储瓶1的下端，另一端向下延伸后拐向密封箱4-1并穿过密封箱4-1的前壁进入密封箱4-1中，并向上拐向延伸，形成u形；u型管路2的第二个竖直段2-2的上端连接有排液管11，该排液管11向前依次穿过密封箱4-1的前壁以及下固定架13的前板13-2伸出箱体4外。通过设置密封箱4-1体4，从而让测试模块设置在密封箱4-1体4中中，在检测时发光元件6的光不受外界影响，使得测试结果更加精确；通过设置仪器安装窗口4-2，不但便于溶液储瓶1、u型管路2等部件的安装，而且也便于向溶液储瓶1中加入溶液或排出溶液，也便于观看溶液的量；u型管路2从密封箱4-1的前壁穿过，顺利将溶液储瓶1引入到密封箱4-1内的测试模块中，并通过排液管11将溶液排出密封箱4-1外，使得溶液的倒入和排出均在箱体4外操作，而溶液的检测工作则在密封箱4-1体4内进行。

参见图1-6，所述发光元件6和吸光元件7设置在密封盒10内，该密封盒10固定在所述支撑板5上，所述发光元件6和吸光元件7相对地设置在密封盒10内的两个侧壁上，所述u型管路2的第二个竖直段2-2从密封盒10的底部进入，从密封盒10的顶部伸出，所述比色皿9设置在密封盒10内。通过设置密封盒10，使得发光元件6和吸光元件7在独立的空间内工作，不受外界光线影响，进一步提高测试的效果。

参见图1-6，所述溶液供给装置为三个，相应地，所述测试模块中的发光元件6和吸光元件7也为三组，每一个溶液供给装置与一组发光元件6和吸光元件7向搭配；所述溶液供给装置并排设置在仪器安装窗口4-2中，多组发光元件6和吸光元件7并列设置在支撑板5上。不同的物质成份在测量时需要的光的波长不同，设置多个溶液供给装置以及多组发光元件6和吸光元件7，就可以让各组发光元件6发出不长波长的光，从而可以对多种物质成份进行测试，提高测试的效率。

参见图1-5，所述控制电路8选用atmel的89c2051单片机作为中央处理器；发光元件6采用光电管，所述发光元件6通过可编程控制电流源以及d/a转换器与控制电路8连接；所述吸光元件7通过高精度测量放大器以及a/d转换换器与控制电路8连接。仪器设置时at89c2051单片机通过a\d转换电路采集光电管接收的光电流信号，根据设置值(通过上位机由测试者根据设定)的要求，通过d\a转换器调整高精度电流源的输出电流，使发光管发出符合最佳测试条件的稳定的光通量。测试时at89c2051单片机通过a\d转换电路采集光电管接收的光电流信号，通过一定的数据处理，由rs232接口实时传送到上位机。测试仪测试结果的稳定性和一致性与发光元件6光源的稳定性有着直接的关系，因此一个高精度稳定的电流源驱动的发光源有利于获得稳定性和一致性好的测试结果，该优选方案采用d\a转换器和高精度的可编程控制电流源成对发光源的控制；微处理器(控制电路8)根据要求控制d\a转换器，进而控制发光源，d\a转换器选用高精度和高温度系数的稳压参考电源，保证输出的稳定性。通过吸光元件7接收的分色光电流信号一般比较微弱，要求动态范围大(如高浓度和空白溶液之间)，易受干扰，该优选方案选用温飘小，精度高的运算放大器构成测量放大电路，提供足够的放大；对干扰信号，系统选用积分性质的a\d转换电路，可充分平均主要的干扰信号，保证送入cpu的数据信号的稳定。

参见图1-6，所述溶液供给装置还包括柱塞杆3，该柱塞杆3的直径与溶液储瓶1的内腔大小相匹配。设置所述柱塞杆3的目的在于，当一种溶液测试完毕而需要更换溶液时，通过将柱塞杆3插入溶液储瓶1内对溶液进行推压，可以让溶液快速排出，从而提高测试效率。在排出溶液时，可以让柱塞杆3在自身重力作用下向下运动，也可以由人工推动柱塞杆3向下运动，采用后者能让溶液更加快速地排出。

参见图6，所述溶液储瓶1的内腔的顶部设有上大下小的引导部1-1，便于引导柱塞杆3进入到溶液储瓶1中。

参见图6，所述柱塞杆3的顶部设有沿着径向扩大的握持部3-1，以便于握持柱塞杆3。

参见图6，所述溶液储瓶1的底部为锥形，该锥形底部的内径与所述管路的直径向匹配。这样，一方面便于溶液储瓶1与管路的连接，另一方面，有利于引导溶液储瓶1中的溶液进入管路中。

参见图6，所述溶液排出管的排出口位置低于溶液储瓶1的底部，这样有利于溶液储瓶1内的溶液充分向下流动并排出。

参见图，所述溶液储瓶1的外壁上设有刻度标识1-2，以便于控制倒入溶液储瓶1中溶液的量。

参见图1-6，下面结合附图对本发明的硅酸盐成份测试仪的工作原理作进一步的描述：测试时，待测试的溶液倒入溶液储瓶1中，溶液快速从u型管路2的第一个竖直段2-1中流过，并流经底部的拐弯段后，减速向上进入第二个竖直段2-2的比色皿9中，u型管路2中溶液的流动动力依靠溶液自身的重力驱使，由测试模块对第二个竖直段2-2中通过的溶液进行成份检测；测试模块中的吸光元件7有控制电路8控制，发出一定频率的光，光通过比色皿9中的溶液后，由吸光元件7吸收，吸光元件7将光强转化为电路，并经a/d转换后输送至控制电路8，控制电路8将检测到的电流参数传送给上位机，由上位机的软件系统根据电流参数，经吸光度--浓度标准工作曲线查值，得到被测溶液中目标成份的含量。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。