本申请公开了一种基于MEMS的近红外技术检测混料均匀度的装置及方法，属于混料混合均匀度检测技术领域，该检测系统包括视窗结构，所述视窗结构安装在混料罐侧壁上；基于MEMS的近红外光谱仪，所述近红外光谱仪安装在所述视窗结构外侧。检测混料罐混料均匀的方法为：步骤一：将基于MEMS的近红外光谱仪通过视窗结构对混料罐内的混料进行实时检测，并连续的进行光谱采集得到光谱变量，进而得到多个吸光度A；步骤二：对吸光度A进行计算分析；步骤三：根据步骤二中得到分析结果画出趋势图；步骤四：分析趋势图，若趋势图的曲线低于均匀度限值(MBSD值＝0.000035)则判断物料已达到均匀状态。
【技术实现步骤摘要】
基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置及方法
本专利技术涉及混料混合均匀度检测领域，具体涉及基于MEMS的近红外在线检测混料均匀度的装置及其检测方法。
技术介绍
混合过程是只要行业固体制剂生产的重要环节，若混合时间过短则会导致混合不均匀，影响产品质量；若混合时间过长则会造成能源的浪费。基于以上，现有技术检测混料混合度的方法是在每一混合批次人工收集若干个样品，按质量规程进行检测，该检测方法往往需要消耗较长的时间和较高的费用，难以实时反映混合过程瞬间变化趋势并及时有效地判断混合均匀的终点。近红外光谱是指介于中红外与近红外之间的电磁波，其波长为780～2526nm。近红外谱区与有机分子中含氢基团(OH、NH、CH)振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，可以得到样品中有机分子含量基团的特征信息。通过对样品的近红外光谱的分析，可以实现对混料均匀度的在线监控，具有快速、高效、准确，不破坏样品等优点。专利申请号为CN200610114378.X的一项专利技术创造公开了一种检测混合过程中不同物质混合均匀度的方法，该方法有以下步骤：将多种药物制剂的组成成分在混合器中混合10～30分钟，在混合器中样品平面上取出样品；将所取样品装入近红外光谱仪的样品杯中，采用漫反射的测定方式，扫描波数范围选择从11000～4000cm－1的波段，在选定波段内进行多次扫描，扫描次数分别为8、16、32、64次，得到近红外光谱数据；采用近红外光谱仪随机附带的数学处理软件，对得到的近红外光谱数据进行一阶导数处理，然后采用相似度匹配法进行计算，得到样品之间的相似度数值；根据相似度数值来评价混合的均匀度，不同位置所取样品的相似度越高，说明这些样品中各个组分的比例越接近，即混合的均匀度越好。该专利文献所描述的方法虽然在一定程度上利用了先进的近红外光谱仪对混料的混合度进行检测，但是仍然无法避免的需要人工在混合器中取出样品，对样品进行扫描分析，其技术手段较为落后，无法摆脱人工提取样品的步骤，仍然需要消耗较长的时间和较高的费用，难以实时反映混合过程瞬间变化趋势并及时有效地反馈至混合过程。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术目的在于提供一种基于MEMS的近红外技术在线检测混料均匀度的装置及其方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于MEMS的近红外技术可在线检测混料均匀度的装置，该装置包括视窗结构，视窗结构安装在混料罐侧壁上；还包括基于MEMS的近红外光谱仪。MEMS技术即微电子机械系统，将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS的近红外光谱仪的优势是无需机械移动部件，可靠性高，重复性好，对振动和冲击不敏感，抗振性好。近红外光谱仪安装在所述视窗结构外侧，近红外光谱仪探头的探测信号透过所述视窗结构探测混料罐内的混料。以下是本专利技术对上述技术方案的进一步优化：进一步地，视窗结构包括法兰盘，法兰盘中部的开口内卡接有镜片。进一步地，法兰盘和镜片的卡接方式为：镜片嵌入到所述开口内，镜片的边沿处通过法兰盖片压紧，法兰盖片通过螺纹连接的方式固定在法兰盘上。进一步地，镜片为蓝宝石镜片，视窗结构的镜片采用蓝宝石材质的好处为：(1)蓝宝石硬度高，可以有效避免混合过程中物料对镜片的摩擦损耗，保持镜面光滑透明；(2)蓝宝石材质对近红外光没有吸收，可以完全透过，可以有效提高近红外光谱的准确性和精度。根据本专利技术的另一个方面，还提供了上述装置实现在线检测混料均匀度功能的方法，包括以下步骤：步骤一：将基于MEMS的近红外光谱仪通过视窗结构对混料罐内的混料进行实时检测，并连续的进行光谱采集得到光谱变量，进而得到多个吸光度A；步骤二：对吸光度A进行计算分析；步骤三：根据步骤二中得到分析结果画出趋势图；步骤四：分析趋势图，若趋势图的曲线低于均匀度限值(MBSD值＝0.000035)则已达到均匀状态。以下是本专利技术对上述技术方案的进一步优化：在步骤一中，MEMS近红外技术进行光谱采集的光谱变量为混料反馈的波长i和光谱数j。在步骤二中，对吸光度进行计算分析之前需要对吸光度A进行一阶微分处理。在步骤二中，对吸光度A进行计算分析的方法为：第一步，m次选取n个连续的光谱的吸光度A，并计算出各个波长i处吸光度A的标准偏差Si，具体的公式为:第二步，求得最后的均匀度S，即MBSD值，具体的公式为在步骤三中，趋势图的画图原理为：将时间作为趋势图的横坐标变量，均匀度MBSD值作为趋势图的纵坐标变量。在步骤四中，趋势图上出现比较稳定的曲线时，代表混料均匀，均匀度MBSD值值变化幅度越小则代表混料越均匀。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术示例的一种基于MEMS的近红外技术可在线检测混料均匀度的装置，通过视窗结构和基于MEMS的近红外光谱仪的相互配合可以实现实时检测混合过程瞬间变化趋势并及时有效地判断出混合均匀终点，不需要多次提取样本，大大提高了混料效率节约了财力。2.本专利技术示例的一种基于MEMS的近红外光谱仪，采用高集成度的微型光谱仪传感器模块，具有以下特点①无需机械移动部件，可靠性高，重复性好，抗振性好；②设备体积小，重量轻，整机重1kg；③功率非常低，仅有1W；④采用低功耗的蓝牙进行数据传输和设备控制。因此，具有较高的性价比，非常适合对混料均匀度的在线监控。3、本专利技术示例的一种基于MEMS的近红外光谱技术实现检测混料均匀度的方法，可以将混料过程数字化，量化，可视化，使得工艺操作人员能够更加直观直接的对混料工艺的均匀程度进行把控，大大提高混料整体效率。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为混料罐结构示意图；图2为视窗结构侧面剖视图；图3为视窗结构主视图；图4为混料的MBSD趋势线截图图中：1、混料罐，2、视窗结构，2-1、法兰盖片，2-2法兰盘，2-3、螺纹，3、蓝宝石镜片。具体实施例下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。实施例1如图1到图3所示，本实施例的提供了一种基于MEMS的近红外技术在线检测混料均匀度的装置，该装置包括视窗结构2，视窗结构2安装在混料罐1侧壁上；还包括基于MEMS的近红外光谱仪，近红外光谱仪安装在所述视窗结构2外侧，近红外光谱仪探头的探测信号透过所述视窗结构2探测混料罐1内的混料。视窗结构2包括法兰盘2-2，法兰盘2-2中部的开口内卡接有镜片。法兰盘2-2和镜片的卡接方式为：镜片嵌入到所述开口内，镜片的边沿处通过法兰盖片2-1压紧，法兰盖片2-1通过螺纹2-3连接的方式固定在法兰盘2-2上。镜片为蓝宝石镜片3。本实施例还提供了关于上述的物料罐在线检测混料均匀度的方法，包括以下步骤：步骤一：将基于MEMS的近红外光谱仪通过视窗结构对混料罐内的混料进行实时检测，并连续的进行光谱采集得到光谱变量，进而得到多个吸光度A；步骤二：对吸光度A进行计算分析；步骤三：根据步骤二中得到分析结果画出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置，其特征在于，该装置包括视窗结构，所述视窗结构安装在混料罐侧壁上；基于MEMS的近红外光谱仪，所述近红外光谱仪安装在所述视窗结构外侧，所述近红外光谱仪探头的探测信号透过所述视窗结构探测混料罐内的混料。
【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置，其特征在于，该装置包括视窗结构，所述视窗结构安装在混料罐侧壁上；基于MEMS的近红外光谱仪，所述近红外光谱仪安装在所述视窗结构外侧，所述近红外光谱仪探头的探测信号透过所述视窗结构探测混料罐内的混料。2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置，其特征在于，所述视窗结构包括法兰盘，所述法兰盘中部的开口内卡接有蓝宝石镜片。3.根据权利要求2所述的一种基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置，其特征在于，所述法兰盘和蓝宝石镜片的卡接方式为：镜片嵌入到所述开口内，所述蓝宝石镜片的边沿处通过法兰盖片压紧，所述法兰盖片通过螺纹连接的方式固定在所述法兰盘上。4.根据权利要求3所述的一种基于MEMS近红外技术检测混料均匀度的装置，其特征在于，所述镜片为蓝宝石镜片。5.一种如权利要求1～4所述的装置在线检测混料均匀度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将基于MEMS的近红外光谱仪通过视窗结构对混料罐内的混料进行实时检测，并连续的进行光谱采集得到光谱变量，进而得到多个吸光度A；步骤二：对吸光度A进行计算分析；步骤三：根据步骤二中得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹振民，董海平，孙茂，
申请(专利权)人：济南金宏利实业有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37
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