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光度测量单元

阅读：559发布：2020-05-11

专利汇可以提供光度测量单元专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种产生样品中的材料的指示的在线色度分析仪(100)。该分析仪(100)包括被构造为输送样品的蠕动泵 (200)。光度计单元(206)可操作地连接至所述蠕动泵 (200)以接收所述样品。光源 (210)被设置以引导光沿入射角通过所述光度计单元(206)中的样品。光电检测器(212)被设置以接收沿所述入射角通过所述光度计单元(206)的光并且提供指示所述样品的颜色的信号。控制器 (102)连接至所述光源(210)、所述光电检测器(212)和所述蠕动泵(200)。所述光度计单元(206)相对于垂直方向倾斜，以使得在所述光度计单元(206)被部分填充时出现的液体的表面(216)基本上远离所述入射角地反射所述光。，下面是光度测量单元专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于提供样品中的材料的指示的在线色度分析仪，该分析仪包括：
被构造为输送所述样品的蠕动泵；
可操作地连接至所述蠕动泵以接收所述样品的光度计单元；
光源，该光源被设置以引导光沿入射角通过所述光度计单元中的样品；
光电检测器，该光电检测器被设置以接收沿所述入射角通过所述光度计单元的光并且提供指示所述样品的颜色的信号；
连接至所述光源、所述光电检测器和所述蠕动泵的控制器；并且
其中，所述光度计单元相对于垂直方向倾斜，以使得在所述光度计单元部分填充时出现的液体的表面基本上远离所述入射角地反射所述光。
2.根据权利要求1所述的在线色度分析仪，其中，所述控制器被配置为：当所述蠕动泵填充所述光度计单元时监测光电检测器的响应，并且将相对低的光电检测器信号的持续时间与提供给所述蠕动泵的控制信号相关联。
3.根据权利要求2所述的在线色度分析仪，其中，所述控制器基于测量的时间计算泵输送速度。
4.根据权利要求3所述的在线色度分析仪，其中，所述控制器被配置为存储计算出的泵输送速度。
5.根据权利要求3所述的在线色度分析仪，其中，所述控制器被配置为使用存储的泵输送速度用于随后的分析周期。
6.根据权利要求5所述的在线色度分析仪，其中，所述分析仪是二氧化硅分析仪。
7.根据权利要求6所述的在线色度分析仪，还包括连接至所述蠕动泵以提供反应后的样品的反应腔。
8.根据权利要求1所述的在线色度分析仪，其中，所述控制器被配置为在所述蠕动泵清空所述光度计单元时监测光电检测器的响应。
9.一种操作在线的湿法化学分析仪的方法，所述方法包括如下步骤：
启动所述分析仪的蠕动泵；
监测光度计单元的光电检测器的信号，以确定光电检测器的信号从第一状态变化至第二状态的时刻(t1)；
在检测到所述光电检测器的信号的第二状态之后，监测所述光度计单元的光电检测器的信号，以确定光电检测器的信号从所述第二状态变化至所述第一状态的时刻(t2)；
基于测量出的时刻t1和t2，确定低状态的持续时间；
基于所述持续时间，计算所述蠕动泵的泵速率；并且
在随后的分析中使用计算出的所述蠕动泵的泵速率。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括将计算出的泵速率存储在湿法化学分析仪中的步骤。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法周期性地执行。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法响应于技术人员的输入而执行。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述输入通过所述湿法化学分析仪的用户界面被接收。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述随后的分析提供所述样品中的二氧化硅含量的指示。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括如下步骤：使所述湿法化学分析仪的光度计单元倾斜，以使得在所述光度计单元被部分填充时出现的液体表面远离入射角地反射所述光。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一状态为高状态并且所述第二状态为低状态。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述蠕动泵填充所述光度计单元时进行监测所述光电检测器的信号的步骤。
18.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述蠕动泵清空所述光度计单元时进行监测所述光电检测器的信号的步骤。

说明书全文

光度测量单元

背景技术

[0001] 在线湿法化学分析仪被用在多个行业中以对过程样品的分析物提供连续指示。该连续指示可以被分析仪就地提供，和/或被远程地提供到一个或多个适当的装置，从而提供对化学过程的控制和/或监测。

[0002] 在线湿法化学分析仪的一个特定类型是在线二氧化硅分析仪。这些装置被构造为在过程样品中产生反应，从而允许指示待测定的样品中的二氧化硅。此种分析仪在确定锅炉水、锅炉给水、软化水和蒸汽冷凝液中的二氧化硅含量是有用的。虽然此种分析仪在多种工业中是有用的，然而它们在发电厂锅炉中是特别有用的。在此种系统中，二氧化硅可以形成硅酸盐沉积物，该沉积物能够损坏涡轮机和被用在水蒸汽涡轮循环中的其他发电设备。因此，具有高压涡轮机的发电厂通常仔细地监测二氧化硅，从而保证有效探测和移除/补救。在线二氧化硅分析仪的一个特定例子是Emerson Process Management的Rosemount Analytical公司的以商标指定型号CFA3030的硅分析仪售卖的分析仪。

[0003] 在线二氧化硅分析仪一般采用已知的反应以使得过程样品中的二氧化硅可以被容易地检测到。此种反应的一个示例已知为钼蓝方法。在该钼蓝方法中，钼酸盐(通常为钼酸钾的形式)被用来与过程样品/溶液中的二氧化硅反应，以产生适合于色度检测的化合物。根据钼蓝方法，基于通过湿法化学工艺形成的硅钼酸的颜色来测量水中的二氧化硅含量。发明内容

[0004] 提供一种产生样品中的材料的指示的在线色度分析仪。该分析仪包括被构造为输送样品的蠕动泵。光度计单元可操作地连接至所述蠕动泵以接收所述样品。光源被设置以引导光沿入射角通过所述光度计单元中的样品。光电检测器被设置以接收沿所述入射角通过所述光度计单元的光并且提供指示所述样品的颜色的信号。控制器连接至所述光源、所述光电检测器和所述蠕动泵。所述光度计单元相对于垂直方向倾斜，以使得在所述光度计单元部分填充时出现的液体的表面基本上远离所述入射角地反射所述光。附图说明

[0005] 图1是对本发明的实施例特别有用的在线二氧化硅分析仪的示意图。

[0006] 图2是用于根据本发明的一个实施例的在线分析仪中的光度计单元的示意图。

[0007] 图3A是根据本发明的一个实施例的填充有液体的光度计单元的示意图。

[0008] 图3B是图示图3A中示出的光度计单元的光电检测器响应相对于时间的图形。

[0009] 图4A是根据本发明的一个实施例的填充有液体的光度计单元的示意图。

[0010] 图4B是图示图4A中示出的光度计单元的光电检测器响应相对于时间的图形。

[0011] 图5是测量在根据本发明的一个实施例的湿法化学分析仪中的蠕动泵输送速度的方法300的流程图。

具体实施方式

[0012] 各种色度湿法化学分析仪采用蠕动泵来输送样品混合物进出测量单元。蠕动泵利用可变形管和驱动件，该驱动件一般使管变形以使样品向前运动。蠕动泵被用在湿法化学分析仪中以输送样品溶液和一个或多个试剂。然而，管本身将会由于使用而老化并且每一转输送的液体的体积也将随着老化而相应地减少。为了控制输送的体积，目前，自动的湿法化学分析仪当前依赖于驱动蠕动泵的数字马达转动的圈数。在湿法化学分析仪运行期间，校准泵的输送速度(体积/时间单位)是重要的，以使得随着管老化的蠕动泵活力的降低将被检测到并且被补偿。

[0013] 图1是在线二氧化硅分析仪的示意图，本发明的实施例使用该在线二氧化硅分析仪特别有用。分析仪100包括连接至空气源104、泵106、108、110和112的控制器102。此外，控制器102还连接至光源114和发光检测器116。通常，每一个泵106、108、110和112是蠕动泵，该蠕动泵采用蠕动动作来使其相应的液体运动。通常，用于样品和标准物(泵106和110)的腔体容积为5mL，并且用于试剂(泵108)的腔体容积为0.2mL。真空/压力泵(未示出)推动和拉动隔膜。真空使得腔室充满。压力将液体推出腔体而进入反应腔
118中。设置多个止回阀120阻止回流。当需要混合样品/试剂/标准物时，控制器102启动空气源104，以泵送一些空气进入反应腔118中，从而在其中混合内容物。在合适的反应时间过去之后，使用泵112将被处理的样品泵送至测量单元122。一旦混合的样品提供到测量单元122中，控制器102启动光源114，以引导光朝向检测器116通过混合的样品。根据已知的技术，检测器116检测的照度提供样品中的被分析物(二氧化硅)的指示。控制器102自动地计算吸收率并且将结果转换成二氧化硅的浓度读数。一旦测量完成，使用新鲜的样品反复冲刷以分别从测量单元122和反应腔118中移除被处理的样品。

[0014] 根据本发明的实施例，提供倾斜的光度计单元206以及测量从蠕动泵输送至所述单元的液体的体积的方法。如图2所示，蠕动泵200具有接收样品混合物的入口202。当光度计206为空时，光208沿入射角行进并且到达光电检测器212。在光度计单元206中没有样品混合物的情况下，基本上所有的光208都会到达检测器212。

[0015] 样品混合物被蠕动泵200通过出口204输送至光度计单元206。随着混合物缓慢地填充光度计单元206，液体表面的角度将反射来自光源210的大部分的光208，使其远离检测器212，直至整个光度计单元206基本上充满混合物。此时，大部分的光208的反射将不再发生，然后，有效部分的光208将到达光电检测器212。如图2所示，光度计单元206相对于垂直方向成角度地设置，以使得当光度计单元部分地填充时存在的液体的表面216(如图3A所示)远离入射角地反射光。

[0016] 图3A图示了开始将液体214泵送至光度计单元206中的蠕动泵200。如图所示，来自于光源210的光208撞击液体214的表面216并且作为光束218被反射。因此，光束218中的大部分的光不会到达检测器212。图3B示出了光电检测器的响应信号相对于时间的示意图形。当样品液体进入光度计单元206的底部时，由于光度计单元216的倾斜，大多数光208被液体214的表面216反射。这使得能够容易地测量来自于检测器212的信号输出的下降。该下降在图3B中的时间T1处可见。

[0017] 图4A是基本填充液体214的光度计单元的示意图。如图4A所示，表面216现在位于光束208进入光度计单元206的进入点上方。因此，表面216不远离检测器212地反射光208。结果，一旦表面216超过光208进入光度计单元206的进入点，那么光电检测器212将接收来自于光源210的全部的光。图4B中示出了光电检测器的信号的这种明显的增加。因此，当光度计单元206完全为空时，光电检测器212将接收来自于光源210的全部的光。然而，当有足够的样品液体覆盖光度计单元206的底部(如图3A所示)时，光将被大部分反射，光电检测器将只能接收少量的光，从而引起检测器212的输出信号突然下降。这种状况随着液体水平升高而继续，直到液体水平216到达光度计单元206的顶部，如图4A所示。当发生这种情况时，导致光电检测器信号的突然上升，如图4B中的时点t2所示。

[0018] 在恒定的泵输送速度R下，如果分析仪的控制器追踪或以其它方式监测光电检测器212随时间变化的信号，那么当信号下降时将会检测到t1，并且当信号再次升高时将检测到t2。由于图3A和图4A之间的单元206中的液体体积差是固定的体积V，那么泵输送速度可以如下地计算：

[0019] R＝V/(t2-t1).

[0020] 该泵输送速度可以被用来调节分析仪的运行，并且由此补偿蠕动泵中的柔性管的老化。此外，计算出的泵输送速度R可以与在湿法化学分析仪为新的时被测量或以其它方式确定的初始泵输送速度相比较，从而可以描述蠕动泵随时间的磨损或退化。这使得在对分析仪的运行造成重大影响之前能够根据需要维修或更换泵。

[0021] 尽管上述的实施例基于填充光度计单元206来计算泵输送速度，但是，本发明的实施例还包括倒转蠕动泵200并且检测指示液体从光度计单元206被倒空的信号的变化。此外，基于填充光度计单元206计算出的泵输送速度可以以任何合适的方式与基于倒空光度计单元206计算出的泵输送速度相结合，诸如通过平均两个值来结合。

[0022] 图5是测量根据本发明的一个实施例的湿法化学分析仪中的蠕动泵输送速度的方法300的流程图。方法300在方框302处开始，在方框302中，启动湿法化学分析仪的蠕动泵，以开始填充倾斜的光度计单元。接着，在方框304中，监测光度计单元的检测器的输出，以确定光电检测器的信号下降的时刻。该时刻存储为时刻t1。接着，在方框306中，蠕动泵继续填充光度计单元，直至检测器的信号再次升高。当检测器的信号再次升高时(例如，如图4B所示)，时刻t2被获得并且被存储。接着，在方框308处，湿法化学分析仪的处理器基于已知的光度计单元的固定容积和时刻t1与t2之间的差值来确定泵输送速度。然后，在方框310中，计算出的泵输送速度被存储，以使得可以确定和补偿例如随着老化发生的蠕动泵的管的柔韧性的变化。因此，计算出的泵输送速度可以用于随后的分析。此外，填充持续时间的测量和随后的泵速度的计算可以以规则的时间间隔和/或响应于技术人员的输入(例如通过分析仪的用户界面)而执行。

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