一种溶液浓度在线监测设备的制作方法

本发明涉及一种溶液浓度在线监测设备。

背景技术：

1、在医学、化学、生物等领域，溶液的浓度在线监测是系统中极为重要的一环，一般使用光学方法进行监测。这类设备往往体积大，价格贵，能耗高，从而限制其在小型系统的应用。为了能在小型系统中使用，一般会采用缩小体积的方式节约成本，同时其测量的精度会受到温度的影响，无法满足控制系统对数据精度的要求。此外，该类检测方法需要大量抽样以进行，而在工程应用中应尽可能少地进行抽样以避免对整体运行造成的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种精体积小、能耗低、成本较低的溶液浓度在线监测设备，其对抽样的需求极小，并且具有较高的精度。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种溶液浓度在线监测设备，包括光学测量模块、声学测试模块和流体通道, 光学测量模块测量的是折射率, 声学测量模块测量的是声速, 流体通道为圆形或矩形，流体通道水力直径为1-10mm。

3、本发明的进一步改进在于：还包括温度传感器。

4、本发明的进一步改进在于：还包括微流体泵。

5、一种溶液浓度在线监测设备测试甲醇浓度的方法如下：

6、a、表面等离子共振法测试甲醇浓度模型：

7、基于光学折射原理的甲醇浓度传感器本质上是折射率传感器，利用折射率变化导致的spr信号变化可以超灵敏地进行折射率变化的探测，继而计算出甲醇浓度变化；在超纯水中加入不同体积的甲醇得到浓度不等的测试溶液，其通过传感器流道的同时，记录不同浓度 spr 倾角θspr附近的反射率值；可以得到在不同浓度的甲醇溶液和银膜界面上激发的模式的归一化spr反射率曲线；可以看到甲醇浓度的变化使得spr反射率曲线发生移动，根据spr原理金属-介电界面折射率的任何变化都会导致θspr反射光强度的变化，并导致反射光谱中的θspr发生位移；

8、 ，其中是混合溶液的折射率；

9、通过事先建立起来的θatr位移与混合溶液的折射率之间的拟合关系，便可灵敏地测试任一时刻混合溶液的浓度；

10、b、超声波法测试甲醇浓度模型：

11、超声波法测试甲醇浓度原理为不同密度液体中声速的差别；有数据表明在几个百分点的稀薄浓度范围内，甲醇浓度每变化1%，声速就会变化3.4 米/秒；在水中，声速大约为1500 m/s；为了能够识别0.1%的浓度变化，声速的变化比例为0.34/1500=2.3×10-4，通过事先建立的声速与浓度关系，可灵敏地测试任一时刻溶液的浓度。

12、本发明与现有技术相比具有以下优点：

13、本发明采用两种测量手段测量，通过双方程求解，精度有较大提升；同时该方式不依赖温度的测量，避免了温度测量所产生的误差。

14、本发明使用微流控技术缩小了测试设备的体积，降低了设备成本及其能耗。

15、当溶液无法使用光学测量或声学测量的方式时，可以用温度传感器配合另外一种测量方式计算浓度，极大拓展了设备适用的范围，增强了对抗意外的能力。

16、本发明检测准确，受温度影响小（两种测量手段互补解决环境问题），体积小，能耗低，成本低（微流控技术），无需抽样（可以直接作为流体管路一部分，或者置于大型容器边），可测量溶液范围广。

技术特征：

1.一种溶液浓度在线监测设备，其特征在于：包括光学测量模块(1)、声学测试模块(2)和流体通道(3), 光学测量模块(1)测量的是折射率, 声学测量模块(2)测量的是声速, 流体通道(3)为圆形或矩形，流体通道水力直径为1-10mm。

2.根据权利要求1所述一种溶液浓度在线监测设备，其特征在于：还包括温度传感器。

3.根据权利要求1所述一种溶液浓度在线监测设备，其特征在于：还包括微流体泵。

4.根据权利要求1所述一种溶液浓度在线监测设备，其特征在于：该设备测试甲醇浓度的方法如下：

技术总结
本发明涉及一种溶液浓度在线监测设备，包括光学测量模块、声学测试模块和流体通道,光学测量模块测量的是折射率,声学测量模块测量的是声速,流体通道为圆形或矩形，流体通道水力直径为1‑10mm。本发明采用两种测量手段测量，通过双方程求解，精度有较大提升；同时该方式不依赖温度的测量，避免了温度测量所产生的误差。本发明使用微流控技术缩小了测试设备的体积，降低了设备成本及其能耗。当溶液无法使用光学测量或声学测量的方式时，可以用温度传感器配合另外一种测量方式计算浓度，极大拓展了设备适用的范围，增强了对抗意外的能力。本发明检测准确，受温度影响小，体积小，能耗低，成本低，无需抽样，可测量溶液范围广。

技术研发人员：高鹏,翟凤霞,刘家和
受保护的技术使用者：素水新材料（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11