比浊法测量装置制造方法及图纸

描述了比浊法测量装置。比浊法测量装置能够被配置为使得来自传播通过悬浮液的光束的撞击到一个或更多个散射光检测器上的具有不同路径长度的散射光量能够导致基本上等效的灵敏度以及散射光检测器的响应与悬浮液的浊度值之间的相关性。以85

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】比浊法测量装置

技术介绍

[0001]在确定悬浮液介质的颗粒浓度、浊度、雾度或混浊度或者悬浮液介质中颗粒的纯度或不存在时，经常进行比浊法或浊度测定，其中，光束穿过介质，并且散射光量被测量且等同于参考标准。在比浊法测定期间，入射到与传播通过悬浮液介质的光束成约90
°
的检测器的散射光量基本上与粒度分布(PSD)无关。因此，它是用于未知粒度分布的悬浮液介质的测定的首选方法。
[0002]需要一种装置，该装置能够消除现有技术仪器测定中由于确定悬浮液介质中颗粒浓度包括的非比浊法测量而产生的误差。
[0003]给定一个包含液体介质中的颗粒悬浮液(例如水中的福尔马肼浊度标准)的24mm直径玻璃小瓶内的样品，并且以与传播通过悬浮液介质的光束的射线路径成85
‑
110
°
的比浊法角度进行观察，比浊法检测器对于悬浮液介质中颗粒浓度的变化的响应在低浊度值下基本上是线性的。低浊度值进一步被定义为低于100NTU(比浊法浊度单位)的值。在更高的浊度值下，浊度值高于100NTU，撞击比浊法检测器的散射光量与浊度值的增加不成比例地减少。取决于散射光的波长，浊度值在800
‑
10,000NTU之间时，比浊法检测器对于悬浮液介质中颗粒浓度的变化的响应达到最大。悬浮液介质中颗粒浓度的进一步增加导致比浊法检测器响应的降低，从而导致模糊，其中，检测器响应在两个浊度值处相等；大于最大值的浊度值和小于最大比浊法检测器响应的浊度值。现有技术的装置通过包括相对于光的入射光束的射线路径的一个或更多个附加角度的光的非比浊法测量来避免这种歧义；在5
‑
85
°
之间的后向散射，在110
‑
175
°
之间的前向散射以及在180
°
的透过率。现有技术的装置不能独立于悬浮液介质内的粒度而准确地测量悬浮液介质中的高颗粒浓度。未知颗粒成分在非比浊法角度处的散射光检测不准确是由于在非比浊法角度处的检测器对在样品内的粒度分布与在校准或参考标准内的粒度分布相比的变化具有高固有灵敏度的结果。
[0004]现有技术装置(例如美国专利No.7491366,Tokhtuev等人)使用90
°
和180
°
光学几何结构来测量样品的浊度。Tokhtuev的光学布置进一步测量沿由两个光发射器和四个检测器构成的四个射线路径的浊度。Tokhtuev的现有技术依赖于在90
°
和180
°
这两处的散射光测量的混合，其中，180
°
测量引入了对于样品中颗粒大小的响应。与其他或单一粒度分布的校准标准相比，未知粒度分布的样品的测定结果是错误的。此外，由于对比浊法和透过率项这两者的依赖，Tokhtuev的线性化方程需要五个校准标准，从而导致更复杂、更长时间和更昂贵的校准。Tokhtuev的现有技术装置中的另一个限制是由于入射光束在小瓶的圆柱形表面上的锐角而引入的测量误差。入射光束的锐角入射角创造了这样的条件，其中，在小瓶壁表面处的反射和其他偏振效应导致针对样品小瓶的位置中的微小改变而在检测器处接收到的散射光量的显著变化。在Tokhtuev的其他教导中，公开了光学布置的灵敏度增加，其中，教导了第二平行入射射线路径具有靠近小瓶壁的移动分析区域导致浊度测定的灵敏度增加。
[0005]需要一种装置，该装置在测定未知浊度值和未知粒度分布的样品中沿着传播通过悬浮液介质的光束的单条射线路径测量时，能够为两个或更多个散射光路径长度的比浊法
观察器展示基本上等效的灵敏度。
[0006]除了由于在非比浊法散射角处的粒度依赖性而引入的误差之外，相关误差也存在于现有技术(示例美国专利No.5,506,679,Cooper等人)的装置中，作为相邻响应非比浊法检测器的结果。由于在后向散射角位置的低浊度值处的检测器响应较弱，而前向散射和透过率检测器位置的响应较强，因此存在相邻的非比浊法检测器的响应的突然变化。这在高浊度值与观察角的情况下是相反的。这在相邻的非比浊法检测器响应的转换点处尤其明显，其中对于与入射光束射线路径成非比浊法角度定位的检测器，其灵敏度显著不同。相邻响应的转换点进一步描述为其中在第一非比浊法角度测量的第一散射光检测器停止对浊度值的确定作出贡献并且第二非比浊法角度的第二检测器开始对测定作出贡献的点。与校准条件相比，测定的操作条件的轻微改变会导致在相邻检测器响应的转换点附近所报告的浊度值中明显的不连续性。
[0007]考虑到现有技术装置中的另一个问题是在扩展的浊度范围内定义浊度值与观察器响应所需的校准器的数量；扩展范围进一步描述为接近或超过给定观察角的任何一个散射光检测器的最大响应的浊度范围。现有技术装置通常需要四个或更多校准器来确定扩展浊度范围中的浊度值。减少执行校准中使用的校准器数量降低了程序错误的风险、时间、劳动力和拥有装置的生命周期成本。
[0008]如前所述，现有技术装置包括非比浊法观察角的检测器，其通过对样品粒度分布敏感的检测器响应的组合或邻接，实现了超过任何一个检测器的最大响应的扩展的浊度测定。
[0009]需要一种装置，该装置能够利用新颖的多项式表达式来描述比浊法检测器对于来自传播通过悬浮液介质的光束散射的光量的响应，而不管样品的路径长度或粒度分布如何。新颖的多项式表达式可能需要三个或更少的校准器来确定0和4000NTU范围内的浊度值，从而降低拥有成本并且改进校准过程的质量。
附图说明
[0010]图1A是根据本专利技术的一个实施例的比浊法测量装置的侧视图。
[0011]图1B是根据本专利技术一个实施例的比浊法测量装置的底视图。
[0012]图1C是根据本专利技术的一个实施例的包括横截面线A
‑
A的比浊法测量装置的前视图。
[0013]图1D是根据本专利技术的一个实施例的沿比浊法测量装置的线A
‑
A的横截面图。
[0014]图2A是根据本专利技术的一个实施例的比浊法测量装置的侧视图。
[0015]图2B是根据本专利技术的一个实施例的比浊法测量装置的底视图。
[0016]图2C是根据本专利技术一个实施例的比浊法测量装置外壳的俯视图。
[0017]图2D是根据本专利技术的一个实施例的包括横截面线B
‑
B的比浊法测量装置外壳的侧视图。
[0018]图2E是根据本专利技术的一个实施例的沿比浊法测量装置外壳的线B
‑
B的横截面图。
[0019]图3A是根据本专利技术一个实施例的比浊法测量装置的侧视图。
[0020]图3B是根据本专利技术的一个实施例的比浊法测量装置的底视图。
[0021]图4是根据本专利技术的一个实施例的比浊法测量装置的底视图。
[0022]图5是来自两个散射光路径长度的两个比浊法检测器的调整响应曲线图。
具体实施方式
[0023]本专利技术的实施例包括比浊法测量装置，其实施散射光检测器以测量散射光值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量悬浮液的散射光值的比浊法测量装置，所述比浊法测量装置包括：电磁辐射源；束采样器；第一电磁辐射检测器；第二电磁辐射检测器，所述第二电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射并且(ii)以与所述电磁辐射源的输出的射线路径大约成85
‑
110
°
的角度定向；以及第三电磁辐射检测器，所述第三电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射并且(ii)以与所述电磁辐射源的所述输出的所述射线路径大约成85
‑
110
°
的角度定向；其中，基于接收散射电磁辐射的所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述散射光值的变化基本上等效于在低浊度值下所述悬浮液中颗粒浓度的变化。2.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述电磁辐射源是发光二极管。3.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第三电磁辐射检测器位于比所述第二电磁辐射检测器更远离所述电磁辐射源。4.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第一电磁辐射检测器(i)位于所述束采样器附近，并且(ii)用于确定来自所述电磁辐射源的电磁辐射束的功率。5.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器位于容器的底部附近。6.根据权利要求5所述的比浊法测量装置，其中，所述悬浮液位于所述容器内部。7.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第三电磁辐射检测器基本上垂直于所述第二电磁辐射检测器定向。8.根据权利要求7所述的比浊法测量装置，其中(i)所述第二电磁辐射检测器位于容器的底部附近，并且(ii)所述第三电磁辐射检测器位于所述容器的侧面附近。9.根据权利要求7所述的比浊法测量装置，所述装置还包括：场透镜；以及场阑；其中，所述第三电磁辐射检测器、所述场透镜和所述场阑定向在轴上。10.根据权利要求9所述的比浊法测量装置，其中，所述场透镜位于最接近所述容器，所述第三电磁辐射检测器位于最远，并且所述场阑位于所述场透镜与所述第三电磁辐射检测器之间。11.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的响应是根据下述方程的，所述方程选自由x/y＝a
n
x
n
+a
n
‑1x
n
‑1+
…
+a2x2+a1x+a0定义的一组非线性方程。12.根据权利要求11所述的比浊法测量装置，其中，(i)“n”是大于0的整数，(ii)“x”等于所述悬浮液的所述浊度值，(iii)“y”等于所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述响应，并且(iv)“a
n”是校准系数。13.根据权利要求12所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的最大响应发生在取决于所述散射电磁辐射的路径长度的所述悬浮液的散射光值处。14.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器在与所述
第三电磁辐射检测器不同的路径长度上接收散射电磁辐射。15.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中(i)所述第二电磁辐射检测器接收第一路径长度的散射电磁辐射，(ii)所述第三电磁辐射检测器接收第二路径长度的散射电磁辐射，并且(iii)所述第一路径长度不同于所述第二个路径长度。16.根据权利要求1所述的比浊法测量装置，其中(i)所述散射光值的所述变化至少基于所述悬浮液内所述颗粒浓度的变化；并且(ii)所述散射光值的所述变化与颗粒浓度和散射光值之间的关系是已知的标准悬浮液单元相关。17.一种用于测量悬浮液的散射光值的比浊法测量装置，所述比浊法测量装置包括：电磁辐射源；束采样器；第一电磁辐射检测器，所述第一电磁辐射检测器位于所述束采样器附近；第二电磁辐射检测器，所述第二电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射，(ii)位于容器的底部附近，并且(iii)以与所述电磁辐射源的输出的射线路径大约成85
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110
°
的角度定向；以及第三电磁辐射检测器，所述第三电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射，(ii)位于所述容器的所述底部附近，并且(iii)以与所述电磁辐射源的所述输出的所述射线路径大约成85
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110
°
的角度定向；其中，基于接收散射电磁辐射的所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述散射光值的变化基本上等效于在低浊度值下所述悬浮液中颗粒浓度的变化。18.根据权利要求17所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的响应是根据下述方程的，所述方程选自由x/y＝a
n
x
n
+a
n
‑1x
n
‑1+
…
+a2x2+a1x+a0定义的一组非线性方程。19.根据权利要求18所述的比浊法测量装置，其中(i)“n”是大于0的整数，(ii)“x”等于所述悬浮液的所述浊度值，(iii)“y”等于所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述响应，并且(iv)“a
n”是校准系数。20.根据权利要求19所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的最大响应发生在取决于所述散射电磁辐射的路径长度的所述悬浮液的散射光值处。21.根据权利要求17所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器在与所述第三电磁辐射检测器不同的路径长度上接收散射电磁辐射。22.根据权利要求17所述的比浊法测量装置，其中(i)所述第二电磁辐射检测器接收第一路径长度的散射电磁辐射，(ii)所述第三电磁辐射检测器接收第二路径长度的散射电磁辐射，并且(iii)所述第一路径长度不同于所述第二路径长度。23.根据权利要求17所述的比浊法测量装置，其中(i)所述散射光值的所述变化至少基于所述悬浮液内所述颗粒浓度的变化；并且(ii)所述散射光值的所述变化与颗粒浓度和散射光值之间的关系是已知的标准悬浮液单元相关。24.一种用于测量悬浮液的散射光值的比浊法测量装置，所述比浊法测量装置包括：电磁辐射源；束采样器；
第一电磁辐射检测器，所述第一电磁辐射检测器位于所述束采样器附近；第二电磁辐射检测器，所述第二电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射波，(ii)位于所述容器的底部附近，并且(iii)以与所述电磁辐射源的输出的射线路径大约成85
‑
110
°
的角度定向；以及第三电磁辐射检测器，所述第三电磁辐射检测器(i)适于接收散射电磁辐射波，(ii)位于所述容器的侧面附近，并且(iii)(a)以与所述电磁辐射源的所述输出的所述射线路径大约成85
‑
110
°
的角度定向，并且(b)基本上垂直于所述第二电磁辐射检测器定向；其中，基于接收散射电磁辐射的所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述散射光值的变化基本上等效于在低浊度值下所述悬浮液中颗粒浓度的变化。25.根据权利要求24所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的响应是根据下述方程的，所述方程选自由x/y＝a
n
x
n
+a
n
‑1x
n
‑1+
…
+a2x2+a1x+a0定义的一组非线性方程。26.根据权利要求25所述的比浊法测量装置，其中(i)“n”是大于0的整数，(ii)“x”等于所述悬浮液的所述浊度值，(iii)“y”等于所述第二电磁辐射检测器和所述第三电磁辐射检测器的所述响应，并且(iv)“a
n”是校准系数。27.根据权利要求24所述的比浊法测量装置，其中，所述第二电磁辐射检测器在与所述第三电磁辐射检测器不同的路径长度上接收散射电磁辐射。28.根据权利要求24所述的比浊法测量装置，其中(i)所述第二电磁辐射检测器接收第一路径长度的散射电磁辐射，(ii)所述第三电磁辐射检测器接收第二路径长度的散射电磁辐射，并且(iii)所述第一路径长度不同于所述第二路径长度。29.一种用于测量悬浮液的散射光值的比浊法测量装置，所述比浊法测量装置包括：第一电磁辐射源，所述第一电磁辐射源发射第一波长的电磁辐射；第二电磁辐射源，所述第二电磁辐射源发射第二波长的电磁辐射；电磁辐射检测器，所述电磁辐射检测器适于以与所述第一电磁辐射源和所述第二电磁辐射源的输出的射线路径成85
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【专利技术属性】
技术研发人员：佩里，
申请(专利权)人：天图米特有限公司，
类型：发明
国别省市：