具有LED光源的光度计制造技术

提供一种用于测量流体中发色团浓度的光度计。光度计包括光源、样品池和检测器。光源包括第一、第二、第三和第四发光二极管(LED)。第一和第二LED中的每一个发射测量波长的光，并且第三和第四LED中的每一个发射参考波长的光。第一和第二LED彼此对角布置，第三和第四LED彼此对角布置。光度计执行程序，以用于校正LED漂移的浓度测量。

Photometer with LED light source

A photometer for measuring the concentration of a chromophore in a fluid is provided. The photometer includes the light source, the sample pool and the detector. The light source includes the first, second, third, and fourth light-emitting diodes (LED). Each of the first and second LED is emitted to measure the wavelength of the light, and each of the third and fourth LED is emitted at the light of the reference wavelength. The first and second LED are diagonally arranged each other, and third and fourth LED are arranged diagonally with each other. The photometer executes a program that is used to correct the concentration measurement of LED drift.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有LED光源的光度计
本专利技术涉及光度计，并且更具体地涉及具有改进的光源的光度计。
技术介绍
光度计是用于通过确定发色团对光的特定波长的吸光度来测量流体(气体或液体)中组分(发色团)浓度的设备。发色团浓度由通过Beer-Lambert关系由所测量的吸光度来确定：A＝ebc，其中A＝吸光度，e＝发色团吸光度，b＝光程长度，c＝发色团浓度。最常见的传统光度计之一是Sigrist光度计，其包括光源、滤光轮、样品池以及光接收器或检测器。光源产生连续的电磁辐射(光)束，其遵循延伸通过透镜的光路，穿过滤光轮，穿过样品池并撞击检测器。滤光轮包括参考滤光器和测量滤光器。参考滤光器可操作成将光束隔离到参考波长，而测量滤光器可操作成将光束隔离到测量波长。参考波长是发色团几乎没有吸收或无吸收的波长，而测量波长是发色团吸收能量的波长。斩波器马达使滤光轮转动，以交替地使参考滤光器和测量滤光器穿过光束，因此将光束转换成交替的测量光束和参考光束。来自滤光轮的测量光束和参考光束在穿过样品池之前先穿过使它们准直的透镜。光束离开样品池，并且由另一透镜聚焦在检测器上。检测器将光束转换成与检测器所接收的光强度成正比的电压信号。电子组件计算测量光束强度与参考光束强度的比率，其消除了由于光源光度波动和检测器灵敏度中的任何改变而导致的误差。该透光率比继而由电子组件使用来确定吸光度，该吸光度是透光率的负对数。该吸光度转而用于计算发色团的浓度。用于光度计的光源必须产生足够强大的光束以便于检测和测量。此外，其输出功率应该在合理的时间段内是稳定的。光源可以是连续光源，其发射的辐射强度只是根据波长而缓慢改变，或者可以是发射有限数目光谱线的线源。常用的连续光源包括钨/卤素灯和氘灯。典型的钨/卤素灯提供从320到2500nm的波长分布，而典型的氘灯提供约160nm到约350至400nm的波长分布。钨/卤素灯和氘灯都在高温下运行并消耗大量的电力。此外，滤光轮和斩波器马达使光度计的操作变得复杂。本专利技术涉及解决这些问题的改进的光度计。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了用于测量在流体中发色团浓度的光度计。发色团吸收测量波长的光，并且吸收明显较少的参考波长的光。光度计包括具有第一发光二极管(LED)、第二LED、第三LED和第四LED的光源。第一和第二LED中的每一个都可以操作成产生测量波长的测量光，并且第三和第四LED中的每一个都可以操作成产生参考波长的参考光。测量光和参考光遵循光路。样品池保持流体，并且相对于光源定位，以使得光路穿过样品池。检测器被布置成接收已经穿过样品池之后的参考光和测量光。检测器产生至少一个信号，该信号与接收到的参考光和测量光的强度成正比。第一和第二LED的中心分别布置在由垂直的第一和第二轴线所限定的对角的第一和第二象限中。根据本专利技术，还提供了测量在流体中发色团浓度的方法。发色团吸收测量波长的光，并且吸收明显较少的参考波长的光。根据该方法，具有发色团的流体被放置在光路延伸通过的样品池中。测量波长的测量光由彼此对角定位的第一和第二发光二极管(LED)产生。测量光沿着光路行进。参考波长的参考光由彼此对角定位的第三和第四LED产生。参考光沿着光路行进。在已经穿过包含发色团的样品池之后，测量光被接收。与接收的参考光的强度成正比的参考信号被产生。从测量信号和参考信号来确定发色团的浓度。附图说明结合以下描述、所附权利要求和附图，本专利技术的特征、方面和优点将变得更好理解，其中：图1示出光度计的示意图；图2示出光度计的第一光源的示意图，该第一光源根据本专利技术的第一实施例来构造；图3示出第一光源的固态实施例的示意图；图4示出用于校正LED漂移的浓度测量的程序的流程图；图5示出当光度计的光路对齐时，来自光度计的第二光源的光束撞击检测器的示意图；图6示出当光度计的光路未对齐时，来自光度计的第二光源的光束撞击检测器的示意图；图7示出当光度计的光路对齐时，来自光度计的第一光源的光束撞击检测器的示意图；图8示出当光度计的光路未对齐时，来自光度计的第一光源的光束撞击检测器的示意图；图9示出光度计的第三光源的示意图，该第三光源根据本专利技术的第二实施例来构造。具体实施方式应该注意的是，在下面的详细描述中，相同的部件具有相同的附图标记，而不管它们是否在本专利技术的不同实施例中示出。还应该注意的是，为了清楚和简洁地公开本专利技术，附图可能不一定按比例绘制，并且本专利技术的某些特征可能以示意性的形式示出。现在参考图1，示出了根据本专利技术构造的光度计10。光度计10是适于测量一种或多种受关注的化合物(发色团)的浓度的在线处理光度计。在本专利技术的一些实施例中，光度计10适于在不改造光度计10的情况下，测量仅仅一种或一组发色团的浓度，这将在下文中更全面地讨论。然而，在本专利技术的其他实施例中，光度计适于测量多个发色团或多组发色团的浓度，这也将在下文中更全面地讨论。应该理解的是，虽然光度计10被描述成在线处理光度计，但是本专利技术不限于这种类型的光度计。例如，本专利技术可以在便携式现场光度计或实验室光度计中实施。光度计10包括光源组件12，样品池组件14和检测器组件16。光源组件12和检测器组件16可以安装在单独的外壳中。例如，光源组件12可以安装在外壳18中，而检测器组件16可以安装在外壳20中。样品池组件14可以被安装和延伸在外壳18与外壳20之间。光路22在光源组件12的第一光源21与检测器组件16的检测器23之间延伸。如将在下文中更全面描述的那样，光从第一光源21，在光路22上行进到检测器23。样品池组件14包括样品池24、可选的加热器26以及上部和下部稳定器(带)棒28，30。样品池组件14与源组件12和检测器组件16中的电子装置隔离。这种隔离允许方便访问样品线，简化日常维护过程，减少来自加热的样品流的辐射热效应，并且允许样品池24被加热器26加热到高温(例如，150℃)，而不会损害光度计10的电子部件。上部和下部稳定器棒28，30在维护期间提供光学自对齐。样品池24是管状的，并且包括具有入口和出口的外套34，以用于连接到来自过程的样品流体源。样品流体包含一种或多种受关注的浓度待测的发色团。套34可以由不锈钢构成，并且与加热器26有热接触和/或物理接触。窗口40，42朝着套34的相对端安装。窗口40，42由诸如石英或蓝宝石玻璃的透明材料构成。套34、窗口40，42和所有密封件都与待分析样品流体的化学性质和物理性质相兼容。现在还参考图2，示出了第一光源21的示意图。第一光源21包括第一发光二极管(LED)50、第二LED52、第三LED54和第四LED56。光源组件12还包括电源60和驱动器62。驱动器62控制向LED50-56的功率供给。第一和第二LED50、52各自发射发色团强烈吸收的波长的光。第三和第四LED54、56各自发射发色团不吸收或最少吸收的波长的光。第一、第二、第三和第四LED50-56被定位成在垂直于发射平面的方向上发射光，该发射平面具有由彼此垂直布置的第一和第二轴线80、82所限定的四个象限70、72、74、76。第一、第二、第三和第四LED50-56的中心分别设置在第一、第二、第三和第四象限70-76。分别包含第一和第二LED50、52的第一和第二象限70、72彼此对角。类似地，分别包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光度计，用于测量流体中的发色团的浓度，所述发色团吸收测量波长的光，并且吸收明显较少的参考波长的光，所述光度计包括：光源，包括第一发光二极管(LED)、第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，所述第一LED和所述第二LED中的每一个都可操作成产生所述测量波长的测量光，并且所述第三LED和所述第四LED中的每一个都可操作成产生所述参考波长的参考光，所述测量光和所述参考光遵循光路；样品池，用于保持所述流体，所述样品池相对于所述光源定位，以使得所述光路穿过所述样品池；以及检测器，被布置成接收已经穿过所述样品池之后的所述参考光和所述测量光，所述检测器产生至少一个信号，所述信号与接收到的所述参考光和所述测量光的强度成正比；并且其中所述第一LED和所述第二LED的中心分别布置在由垂直的第一轴线和第二轴线所限定的对角的第一象限和第二象限中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.10 US 14/643,1291.一种光度计，用于测量流体中的发色团的浓度，所述发色团吸收测量波长的光，并且吸收明显较少的参考波长的光，所述光度计包括：光源，包括第一发光二极管(LED)、第二发光二极管、第三发光二极管和第四发光二极管，所述第一LED和所述第二LED中的每一个都可操作成产生所述测量波长的测量光，并且所述第三LED和所述第四LED中的每一个都可操作成产生所述参考波长的参考光，所述测量光和所述参考光遵循光路；样品池，用于保持所述流体，所述样品池相对于所述光源定位，以使得所述光路穿过所述样品池；以及检测器，被布置成接收已经穿过所述样品池之后的所述参考光和所述测量光，所述检测器产生至少一个信号，所述信号与接收到的所述参考光和所述测量光的强度成正比；并且其中所述第一LED和所述第二LED的中心分别布置在由垂直的第一轴线和第二轴线所限定的对角的第一象限和第二象限中。2.根据权利要求1所述的光度计，其中所述光源交替地产生所述测量光和所述参考光，并且其中由所述检测器产生的所述至少一个信号包括与接收到的所述测量光成正比的测量信号以及与接收到的所述参考光成正比的参考信号。3.根据权利要求2所述的光度计，其中所述光度计还包括微处理器，所述微处理器接收由所述检测器产生的所述测量信号和所述参考信号，并且由此计算所述发色团的浓度。4.根据权利要求1所述的光度计，其中所述第一轴线和所述第二轴线还限定第三象限和第四象限，所述第三象限和所述第四象限彼此对角布置，并且其中所述第三LED和所述第四LED的中心分别布置在所述第三象限和所述第四象限中。5.根据权利要求1所述的光度计，其中所述第一LED、所述第二LED、所述第三LED和所述第四LED被布置在圆圈的周围，所述圆圈具有在所述第一轴线和所述第二轴线的交点处的圆心。6.根据权利要求5所述的光度计，其中所述第一LED和所述第二LED被径向对齐，并且其中所述第三LED和所述第四LED被径向对齐。7.根据权利要求2所述的光度计，其中所述发色团是第一发色团，并且所述测量光是第一测量光；并且其中所述光度计还可操作成测量所述流体中的第二发色团的浓度，所述第二发色团吸收第二测量波长的光，并且其中所述光度计还包括第五LED和第六LED，所述第五LED和所述第六LED中的每一个都可操作成产生所述第二测量波长的第二测量光。8.根据权利要求7所述的光度计，其中所述光度计可操作成依次并且重复地测量所述第一发色团和所述第二发色团的浓度。9.根据权利要求7所述的光度计，其中所述测量信号是第一测量信号，并且所述检测器被布置成接收已经穿过所述样品池之后的所述第二测量光，所述检测器产生与接收到的所述第二测量光的强度成正比的第二测量信号。10.根据权利要求9所述的光度计，其中所述第二发色团吸收明显较少的所述参考波长的光；并且其中所述光度计还包括微处理器，所述微处理器接收由所述检测器产生的所述第二测量信号和所述参考信号，并且由此计算所述第二发色团的浓度。11.根据权利要求9所述的光度计，其中所述参考光是第一参考光；并且其中所述光度计还包括第七LED和第八LED，所述第七LED和所述第八LED中的每一个都可操作成产生所述第二参考波长的第二参考光，所述第二发色团吸收比所述第二测量波长的光少的所述第二参考波长的光。12.根据权利要求11所述的光度计，其中所述检测器被布置成接收已经穿过所述样品池之后的所述第二参考光，所述检测器产生与接收到的所述第二参考光的强度成正比的第二参考信号；并且其中所述光度计还包括微处理器，所述微处理器接收由所述检测器产生的所述第二测量信号和所述第二参考信号，并且由此计算所述第二发色团的浓度。13.根据权利要求11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·托马斯，J·R·基德勒，G·布鲁尔，R·贝内特，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH