用于电镀溶液的浓度检测系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于电镀溶液的浓度检测系统，包括：DFB激光器；50/50耦合器；设在其中一个光路中的第一准直镜及与50/50耦合器之间为第二预设距离的反光镜；设在另一个光路中的第二准直镜及用于盛放电镀溶液的比色皿；平衡探测器，用于将参考光信号与检测光信号形成光干涉产生干涉激光信号转换为目标电压信号；示波器，用于采集目标电压信号的参数并显示目标电压信号的波形；数据处理装置，用于确定目标电压信号的最大电压幅值U

Concentration detection system for electroplating solution

【技术实现步骤摘要】
用于电镀溶液的浓度检测系统
本专利技术涉及检测
，尤其是涉及一种用于电镀溶液的浓度检测系统。
技术介绍
本部分提供的仅仅是与本申请相关的背景信息以方便本领域的技术人员能够更透彻、准确的理解本申请，其并不必然是现有技术。以使用电镀溶液通过电镀工艺生产制造冲孔镀镍钢带为例：利用电镀溶液对冲孔钢带通过电镀工艺镀镍后形成冲孔镀镍钢带，冲孔镀镍钢带用途广泛，目前广泛用作镍氢镍隔可充电池极的电极基板材料。电镀过程的工艺参数包括电镀液的浓度、PH值、温度和电流密度等，其中电镀液浓度是非常重要的工艺参数。当浓度偏低时会出现电解水现象，导致无法得到镀层和造成能源浪费；当浓度偏高时，会出现镀层内应力增加，镀层出现起皮、开裂和延展性变差等现象，导致产品的使用性能不佳。因此，在对冲孔钢带通过电镀工艺中需要随时检测电镀溶液的浓度以确保电镀溶液的浓度符合工艺标准。一般来说，冲孔钢带镀镍所需的电镀溶液由HBO3、NiCl2和NiSO4组成，其中每种溶液的参考标准为HBO3浓度是30±5g/L，NiSO4浓度是300±10g/L，NiCl2的浓度是30±5g/L。然而，现有冲孔钢带镀镍工艺中对电镀溶液浓度检测方式，仍是采用传统的化学滴定法，需要采用8小时离线化验时间，不仅存在检测所需时间较长难以满足电镀溶液浓度的实时检测要求，还存在主要依赖于检测人员认为参与导致检测误差较大的缺陷。由此可见，现有技术中在明确或了解电镀溶液的溶质成分的前提下，在生产实践过程中通常采用化学滴定法来测定电镀溶液的浓度，检测所需时间长、效率低且精确度较低，不利于生产实践中实时了解电镀溶液的浓度并根据电镀溶液的浓度变化及时相应的调整电镀参数，从而难于保证生产效率及电镀生产品质。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于电镀溶液的浓度检测系统，能够对电镀溶液实现非接触的快速实时检测且检测精度较高。本专利技术公开一种用于电镀溶液的浓度检测系统，包括：DFB激光器，用于产生已知光强I0的测量激光；50/50耦合器，用于将测量激光分成两路子测量激光朝外发射以分别形成光路；设在其中一个光路中的第一准直镜及与50/50耦合器之间为第二预设距离的反光镜，其中一路子测量激光经反光镜反射产生参考光信号，使参考光信号经过第一准直镜回到50/50耦合器；设在另一个光路中的第二准直镜及用于盛放电镀溶液的比色皿，另一路子测量激光经过比色皿及比色皿内的电镀溶液折射和反射后产生检测光信号，使检测光信号经过第二准直镜回到50/50耦合器，其中，比色皿与50/50耦合器之间为第二预设距离以使检测光信号能够与参考光信号形成光干涉；平衡探测器，用于将参考光信号与检测光信号形成光干涉产生干涉激光信号转换为目标电压信号；示波器，用于采集目标电压信号的参数并显示目标电压信号的波形；数据处理装置，用于确定目标电压信号的最大电压幅值Um以计算出电镀溶液的折射率n30，并根据预先建立与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式计算出电镀溶液的浓度；其中，数据处理装置利用目标电压信号的最大电压幅值Um按如下公式计算出电镀溶液的折射率n30：k为平衡探测器将电流转换成电压的预设系数，K1为平衡探测器32的光强转换成光功率的预设系数，I1表示参考光信号的光强，I1＝I0/2，K2表示其中一束子测量激光的光强衰减常数，n10为空气的折射率，n20为比色皿的折射率，r为平衡探测器的响应度。在一个优选实施例中，数据处理装置具体包括：接口单元，用于与示波器相连以从示波器获取目标电压信号；曲线拟合模块，用于对连续的至少5个周期的目标电压信号叠加进行非线性曲线拟合得到曲线方程；极值计算模块，用于求解曲线方程在各个周期内的极大值，并以至少5个周期各自的极大值的平均值确定为干涉电压信号的最大电压幅值；数据库，用于预存储电镀溶液的折射率-浓度转换表达式；浓度计算模块，用于根据数据库中预先确定与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式计算出电镀溶液的浓度。在一个优选实施例中，数据处理装置还包括：设在接口单元与曲线拟合模块之间的降噪处理模块，用于采用均值滤波对干涉电压信号进行降噪处理。在一个优选实施例中，曲线拟合模块是对目标电压信号的参数采用正弦曲线叠加逼近法进行非线性曲线拟合以得到曲线方程。在一个优选实施例中，在数据库中预先建立与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式具体包括：取与电镀溶液相同的溶质来分别配置多份给定浓度的已知溶液；分别检测每份已知溶液，由数据处理装置根据每份已知溶液的干涉激光信号对应的目标电性信号计算出每份已知溶液对应的折射率，再依据各份已知溶液的给定浓度及对应计算获得的折射率进行线性拟合，生成折射率-浓度转换表达式。在一个优选实施例中，测量激光是中心波长是1310nm的肉眼不可见激光。在一个优选实施例中，所述用于电镀溶液的浓度检测系统还包括一个红色激光器，用于在反光镜与50/50耦合器之间的第一预设距离确定的前提下，在使用DFB激光器的同时，使用红色激光器向50/50耦合器产生肉眼可见的红色激光以协助确定比色皿与50/50耦合器之间的第二预设距离。在一个优选实施例中，DFB激光器通过光纤与50/50耦合器相连，50/50耦合器分别通过光纤与第一准直镜、第二准直镜相连，50/50耦合器通过光纤与平衡探测器相连。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术采用激光通过电镀溶液折射、反射后与参考光信号形成干涉激光信号，通过对干涉激光信号转换成对应的干涉电压信号后，确定干涉电压信号的最大电压幅值，利用最大电压幅值电镀溶液的浓度，从而能够自动快速的检测出溶液浓度，检测结果准确，具有操作简便、测量精确等优点。因此，本专利技术通过基于激光干涉测量技术对电镀溶液进行非接触的快速实时检测，检测所需时间短且检测精度较高，为及时调整电镀生产工艺参数提供依据，有利于提高电镀生产效率及优化电镀生产工艺。附图说明图1是本专利技术公开的溶液浓度检测系统的结构框图。图2是平衡探测器的电路结构示意图。图3是以检测5g/L的NiSO4溶液时激光干涉信号对应的目标电压信号的波形图。图4是通过多份已知浓度的NiSO4溶液的浓度与折射率的关系来拟合生成折射率-浓度转换表达式的示意图。图5是通过多份已知浓度的NiCl2溶液的浓度与折射率的关系来拟合生成折射率-浓度转换表达式的示意图。具体实施方式为更进一步阐述本申请为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。本专利技术公开一种用于电镀溶液的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，包括：/nDFB激光器，用于产生已知光强I

【技术特征摘要】
1.用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，包括：
DFB激光器，用于产生已知光强I0的测量激光；
50/50耦合器，用于将测量激光分成两路子测量激光朝外发射以分别形成光路；
设在其中一个光路中的第一准直镜及与50/50耦合器之间为第二预设距离的反光镜，其中一路子测量激光经反光镜反射产生参考光信号，使参考光信号经过第一准直镜回到50/50耦合器；
设在另一个光路中的第二准直镜及用于盛放电镀溶液的比色皿，另一路子测量激光经过比色皿及比色皿内的电镀溶液折射和反射后产生检测光信号，使检测光信号经过第二准直镜回到50/50耦合器，其中，比色皿与50/50耦合器之间为第二预设距离以使检测光信号能够与参考光信号形成光干涉；
平衡探测器，用于将参考光信号与检测光信号形成光干涉产生干涉激光信号转换为目标电压信号；
示波器，用于采集目标电压信号的参数并显示目标电压信号的波形；
数据处理装置，用于确定目标电压信号的最大电压幅值Um以计算出电镀溶液的折射率n30，并根据预先建立与电镀溶液相对应的折射率-浓度转换表达式计算出电镀溶液的浓度；
其中，数据处理装置利用目标电压信号的最大电压幅值Um按如下公式计算出电镀溶液的折射率n30：









k为平衡探测器将电流转换成电压的预设系数，K1为平衡探测器32的光强转换成光功率的预设系数，I1表示参考光信号的光强，I1＝I0/2，K2表示其中一束子测量激光的光强衰减常数，，n10为空气的折射率，n20为比色皿的折射率，r为平衡探测器的响应度。


2.根据权利要求1所述用于电镀溶液的浓度检测系统，其特征在于，数据处理装置具体包括：
接口单元，用于与示波器相连以从示波器获取目标电压信号；
曲线拟合模块，用于对连续的至少5个周期的目标电压信号叠加进行非线性曲线拟合得到曲线方程；
极值计算模块，用于求解曲线方程在各个周期内的极大值...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹斌芳，李建奇，周春晓，刘承发，
申请(专利权)人：湖南文理学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43