测试流体特性的装置和方法制造方法及图纸

用于测试流体特性的装置，具有样品小瓶（１３０）和盒子（１１０）。该小瓶（１３０）确定装入液体样品的样品室（１１６），并具有密封该流体的盖子（１３３）。该盒子具有插入该样品小瓶的凹槽。在盒子内的多个子午面上配置多个发光二极管和检测器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及测量流体特性的装置，具体涉及测试流体的颜色、浊度和/或者荧光的改进装置和方法，该流体例如为与化学试剂混合的水。2.有关技术背景在生产和使用水的所有阶段，检测水质已经迅速成为一种全球性的必需工作，因为越来越严重的污染造成新鲜饮水源受到污染。即使少量的外部物质或者污染物在没有检测到时，也会对健康和安全造成很大的危害。因此，对于不断膨胀的测试样品量，需要很快和准确得到水的测试结果。这增加了对检测水质的可靠简便仪器和方法的需求，因为水的处理和用量逐年增大。水质的检测通常需要在流体样品中加入特别的试剂。通常需要将已知浓度的试剂与包含未知浓度反应物的水样品混合。或者，需要连续地加入已知量的试剂，直至样品特性的改变显示出反应的终点。在两种情况下，该试剂与污染物反应，产生正比于污染浓度的反应。通常包括颜色指示剂，使得颜色发生变化，或者颜色变化是化学反应固有的性质。因此在加入试剂以后，可以对照印出的色图，用目视检测法确定相关污染物是否存在，或者存在的量。这种纯粹的目视比较法总带有主观性，因此对于灵敏的测量是不可靠的。一般说来，需要技术人员确定反应程度，并解释测量结果。比色计或者光度计可以一致地测量反应的程度(即颜色的深度或者光谱透射率)，由此可以确定污染物的浓度。然而传统的比色计和光度计在现场是不适合使用的，并且只能提供与颜色相关的数据。当反应物是沉淀的细颗粒物时，可以用光学浊度法即光学散射方法测量样品。由高浓度污染物造成高浓度沉淀物，增加了光的散射。因此，浊度的数值对应于污染物浓度的量。或者自然流体样品中存在的浊度是一种这种流体样品质量的重要指示。另一种方法是加入包含荧光指示剂的试剂。荧光试剂与污染的反应或者可以增强荧光部分，或者可以猝灭荧光部分。例如，标示荧光试剂诺丹明在蓝光激发时可以发生红色荧光。因此在蓝光透过样品时将产生正比于污染物浓度的红色荧光。测定荧光强度的变化便可以显示出污染物的浓度。另外，如果蓝色的激发光是重复的脉冲光，并在每个脉冲之后的特定时间测定荧光强度，则荧光的时间衰减率可以提供污染物化学特性的其它信息。由于上述原因，已经开发出若干系统来测定液体样品的颜色、浊度或者荧光。传统的比色计包括宽带光源。滤光器可以移进和移出光路，以提供不同的波长。滤光器可以用手移动或者马达移动。光管或者透镜系统可以聚光，并将光射到要测试物体上的点。在这些点上，光在不透明的物体上反射并穿过透明物体，射到接收器。这些接收器例如通常的光电二极管可以将光信号转换成电信号，以便进行随后处理。为了防止不错误读数，接收器必须与环境光分离。为了控制环境，常规的比色计只能用在试验室中。例如，McCarthy的美国专利No.5137364公开一种光谱分析装置，该装置装有发光二极管(以后称为LED)和装在同一底层上的接收器。因此只能反析反射光。Taranowski等的美国专利No.5229841采用许多不同颜色的LED，这些LED按照定时脉冲运行。可以与LED定时脉冲同步地取样光二极管的输出，因此各个输出代表各个颜色的LED信号。Okamoto的美国专利No.6094272公开一种装置，该装置接收整个反射光，并将该总的反射光量与参考物相关的数值进行比较。总的比较值用数字显示，示出测试样品和参照样品之间的匹配程度。Wagner等的美国专利No.6157454公开一种小型比色计。该小型比色计包括主体，该主体具有将反射光射到光传感器的光管、三个不同的基色光源、显示屏和检测钮。在操作时，该小型比色计产生三色数据点，该三色数据点代表在三基色波长测量的靶子反射率。微处理器分析三色点，并将结果以各种周知的格式显示出来。另外，还有若干专利也专门涉及水的测试方法和装置。Mount等的美国专利No.5618495采用计算机自动确定达到化学反应终点的时刻，该计算机连接于比色计和其它装置。Wohlstein等的美国专利No.5691701采用光电检测器产生的电压来形成一个可以表示发动机油状态的比值。如果流体的测试结果超出预定允许范围，则表示这种情况警铃便将激发。许多专利涉及光电检测物体颜色的具体方面。例如，Taranowski的美国专利No.5303037公开一种颜色检测计发光光源，该光源产生白光，该白光均匀地由射向同一方向的红光、绿光和蓝光组成。平衡光源的重要性是产生相当平衡的颜色输出数据。Ryczek的美国专利No.5471052示出一种辅助光敏器件，该器件可以直接接收光源的光。结果，可以采用该辅助光敏器件产生的信号来产生一种闭环反馈信号，以调节光源的功率输出。其它的专利已经指出，随着观测角度的变化，某些材料显示不同的颜色。具体是，Ota等的美国专利No.5592294认为需要准确测定观测角才能得到重视的结果。为了解决这一问题，Ota等人装入角度检测器，该角度检测器可以控制调节机构，以便可重复地设定在要求的观测角。Anderson的美国专利No.5083868公开一种需要的便携式比色计。该比色计装在一个可以接收样品的盒子中。当样品瓶放在小的样品隔间中时，将盖子部件放在槽内，由此可以防止外面光的干扰。Paoli等的美国专利No.5872361公开一种便携式的浊度计，该浊度计在样品器皿和光学检测器之间具有非成像的光学聚光器。利用盖子来减小环境光对读数的影响。Cooper等的美国专利No.5604590公开一种测量浊度装置，这装置可以测量高度浑浊的水，例如浑浊为10000NTU的水。该测量浊度的装置具有一个光源和四个检测器。该检测器可以接收背散射光、前散射光、90°散射光和透射光。另外，若干专利涉及只用于测定液体光透过率的装置。Kuan的美国专利No.5696592说明一种浸在要测量液体中的光导纤维和液密光传感器。当光源照明光导纤维时，该光传感器将产生代表测试液体光透过率的信号。Lilienfeld的美国专利No.6055052涉及用于检测空气浮悬颗粒物的系统，Lilienfeld提出一种需要的便携式装置，该装置能够适时地远距离测试大气空气质量。上述各个美国专利作为参考包含在本说明中。尽管已公开上述专利，但是在水测试方面的已知先有技术系统和方法中，仍存在各种各样的问题。很多系统需要很长时间的样品处理，并且需要将样品送到试验室进行分析。或者，现场分析由于人为误差经常不能得到一致的结果。另外，先有技术装置特别是便携式现场用装置只能得到有限的结果。在过去提供的能够准确和稳定地显示污染物浓度的装置不管放在何处远不是经济的。因此需要一种改进的水测试装置和方法，这些装置和方法能够有效地准确地测试至少一种参数，最好能够测试各种应用和操作条件的许多参数。专利技术概要本专利技术涉及一种能够在环境光条件下用光学方法测试物质特性的方法和装置，其中该装置包括形成样品室和轴线的半透明壁。该半透明壁包含要测量的物质。光辐射源例如LED或者其它光源靠近样品室，并发射不同于环境光的调制辐射光，因为该辐射是受到调制。在穿过样品室以后，该辐射由检测器接收，该检测器配在样品室轴线附近，与辐射源分开一定角度。该检测产生代表射在检测器上辐射光强度的输出信号。控制器起动辐射源和检测器，并处理调制的输出信号，并显示在显示器上。本专利技术还涉及一种测量物质特性的装置和方法，其中该装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在环境光中对物质特性进行光学测量的装置，包括：至少一个半透明的壁，该壁形成用于其中接收待分析物质的样品室，并形成一根轴线；至少一个靠近该样品室安装的第一辐射源，其中第一辐射源发射调制光束，该光束由于进行上述调制而明显 区别于环境光；至少一个第一检测器，该检测器靠近样品室的轴线配置，与第一辐射源隔开一定角度，其中第一检测器接收穿过样品室和其中待测量物质的调制光束，并产生调制的输出信号，该信号代表射到该检测器上的输出强度；　控制器，连接于第一 辐源和第一检测器，以便激发该辐射源和处理输出信号；显示器，连接于控制器，以便显示基于该输出信号的测量读数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马修R莫斯利，道格拉斯J保罗，约翰N派克，
申请(专利权)人：田纳西科学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]