一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置及方法，所述装置包括与待检样品直接接触的气室、以及与气室相连接的主机，气室设置于测试装置内，并通过若干个红外光纤与主机相连接，以将气室与主机相隔离；所述主机至少包括光源模块和探测器模块，光源模块用于提供非色散红外检测用的红外光源；探测器模块用于检测从气室返回的参比和检测红外信号，且探测器模块为探测器

【技术实现步骤摘要】
一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及炸药造粒
，具体的说，是一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，控制火炸药作业过程安全风险成为国内同行的普遍共识，而实现炸药造粒工艺自动化的关键在于采用本征安全的在线检测技术。
[0003]炸药悬浮造粒或捏合造粒工艺中，主要使用的溶剂体系为丙酮
‑
乙酸乙酯/乙酸丁酯和石油醚
‑
乙酸乙酯/乙酸丁酯，因此，炸药造粒过程通常伴随着大量的有机蒸汽释出。已有认识表明，当釜内释出的有机蒸汽含量小于一定浓度时，即将达到造粒的终点。目前，通常采用气相色谱、光离子化气体传感器、非色散红外(NDIR)气体传感器、催化燃烧气体传感器等方法检测低浓度有机气体。而对于炸药造粒工艺而言，一方面受检测技术的检测能力限制，只能覆盖部分工艺时间段，不能获得全工艺流程的有机释出物浓度信息；另一方面检测时效或安全性上难以满足现场在线检测的要求。
[0004]其中，非色散红外(NDIR)气体检测技术是一种常用的气体检测方法，具有实时检测、检测范围广、维护成本低和使用寿命长等优点，近些年也推出了一些满足防爆要求的NDIR气体传感器，其防爆功能主要通过整体环氧树脂灌封，隔离NDIR传感器的电路部分和气室部分实现。但由于市售的防爆型NDIR气体传感器主要用于CO2、CO、N2O等无机气体或CH4等有机气体的检测，不涉及待测气体腐蚀灌封用环氧树脂问题，因此相关的NDIR传感器可以采用紧凑型一体化设计。而对于炸药造粒工艺中存在的超高浓度(4％～30％v/v，空气环境)的高温有机蒸汽环境而言，长期使用后灌封用环氧树脂存在溶胀、鼓泡或产生裂纹的可能性，进而破坏了NDIR传感器的隔爆设计，存在一定的安全风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置及方法，用于解决现有技术中利用光纤将NDIR气体检测技术的气室与电路部分物理隔离，不仅解决了NDIR气体检测技术在高温、高浓度有机蒸汽环境中长期使用潜在的安全风险，还保留了NDIR技术的多组分实时检测优势。
[0006]本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
[0007]一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，包括与待检样品直接接触的气室、以及与气室相连接的主机，气室设置于测试装置内，并通过若干个红外光纤与主机相连接，以将气室与主机相隔离；
[0008]所述主机至少包括光源模块和探测器模块，光源模块用于提供非色散红外检测用的红外光源；探测器模块用于检测从气室返回的参比和检测红外信号，且探测器模块为探测器
‑
滤光片阵列或多像素探测器。
[0009]作为对其进一步的改进，所述在线检测装置还包括电脑，电脑与主机之间通过数
据线相连接；所述光源模块为黑体辐射源或卤素灯。
[0010]作为对其进一步的改进，所述红外光纤为N合一光纤束结构。
[0011]作为对其进一步的改进，所述红外光纤至少包括光纤入射端、光纤信号端和光纤气室接口端；光纤入射端与光源模块，光纤信号端与探测器模块，以及光纤气室接口端与气室之间均采用低损耗接头连接。
[0012]作为对其进一步的改进，所述气室采用反射式结构，包括圆柱外壳、以及设置于圆柱外壳一端的安装板、自聚焦准直透镜组和反射镜，圆柱外壳上形成有若干个透气孔，靠近安装板的圆柱外壳一端内设置有自聚焦准直透镜组，远离安装板的圆柱外壳一端内设置有反射镜，圆柱外壳通过安装板连接有低插入损耗接头。
[0013]同时，本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
[0014]一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测方法，使用如上所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置实现，所述探测器模块选用探测器
‑
滤光片阵列，且探测器
‑
滤光片阵列由若干个探测器和相对应的若干个第二滤光片组成，在炸药造粒工艺中，根据溶剂体系选择相应的第二滤光片对溶剂体系进行在线检测。
[0015]作为对其进一步的改进，在炸药造粒工艺中，当溶剂体系为丙酮
‑
乙酸乙酯/乙酸丁酯体系中一种时，第二滤光片选择8.1um作为丙酮的特征吸收线，并作为乙酸乙酯/乙酸丁酯的第一吸收线；再选择9.5um作为乙酸乙酯/乙酸丁酯的第二吸收线，并与第一吸收线建立解耦合方法，通过解耦合法实现乙酸乙酯和乙酸丁酯的定量分析。
[0016]作为对其进一步的改进，所述解耦合法具体步骤为：
[0017]红外光在气室内部被有机蒸汽吸收后，红外光强度与有机蒸汽浓度之间存在线性相关性：
[0018]I
(8.1um)
＝I
(乙酸乙酯,8.1um)
+I
(乙酸丁酯,8.1um)
＝K
(乙酸乙酯,8.1um)
*c
(乙酸乙酯)
+K
(乙酸丁酯,8.1um)
*c
(乙酸丁酯)
ꢀꢀꢀ
公式(1)；
[0019][0020]I
(9.5um)
＝I
(乙酸乙酯,9.5um)
+I
(乙酸丁酯,9.5um)
＝K
(乙酸乙酯,9.5um)
*c
(乙酸乙酯)
+K
(乙酸丁酯,9.5um)
*c
(乙酸丁酯)
ꢀꢀꢀ
公式(2)；
[0021][0022]其中，I是吸光度，K是有机蒸汽在相应波长下的吸光度系数，c为有机蒸汽浓度；
[0023]通过公式(1)和公式(2)建立方程组，即可解析获得乙酸乙酯和乙酸丁酯的蒸汽浓度，计算公式如下：
[0024]c
(乙酸乙酯)
＝(I
(8.1um)
*K
(乙酸丁酯,9.5um)
‑
I
(9.5um)
*K
(乙酸丁酯,8.1um)
)/(K
(乙酸丁酯,9.5um)
*K
(乙酸乙酯,8.1um)
‑
K
(乙酸丁酯,8.1um)
*K
(乙酸乙酯,9.5um)
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(3)；
[0025]c
(乙酸丁酯)
＝(I
(8.1um)
*K
(乙酸乙酯,9.5um)
‑
I
(9.5um)
*K
(乙酸乙酯,8.1um)
)/(K
(乙酸丁酯,9.5um)
*K
(乙酸乙酯,8.1um)
‑
K
(乙酸丁酯,8.1um)
*K
(乙酸乙酯,9.5um)
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式(4)。
[0026]作为对其进一步的改进，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，其特征在于，包括与待检样品直接接触的气室、以及与气室相连接的主机，气室设置于测试装置内，并通过若干个红外光纤与主机相连接，以将气室与主机相隔离；所述主机至少包括光源模块和探测器模块，光源模块用于提供非色散红外检测用的红外光源；探测器模块用于检测从气室返回的参比和检测红外信号，且探测器模块为探测器
‑
滤光片阵列或多像素探测器。2.根据权利要求1所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，其特征在于，所述在线检测装置还包括电脑，电脑与主机之间通过数据线相连接；所述光源模块为黑体辐射源或卤素灯。3.根据权利要求1所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，其特征在于，所述红外光纤为N合一光纤束结构。4.根据权利要求1所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，其特征在于，所述红外光纤至少包括光纤入射端、光纤信号端和光纤气室接口端；光纤入射端与光源模块，光纤信号端与探测器模块，以及光纤气室接口端与气室之间均采用低损耗接头连接。5.根据权利要求1所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置，其特征在于，所述气室采用反射式结构，包括圆柱外壳、以及设置于圆柱外壳一端的安装板、自聚焦准直透镜组和反射镜，圆柱外壳上形成有若干个透气孔，靠近安装板的圆柱外壳一端内设置有自聚焦准直透镜组，远离安装板的圆柱外壳一端内设置有反射镜，圆柱外壳通过安装板连接有低插入损耗接头。6.一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测方法，其特征在于，使用如权利要求1
‑
5任一项所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测装置实现，所述探测器模块选用探测器
‑
滤光片阵列，且探测器
‑
滤光片阵列由若干个探测器和相对应的若干个第二滤光片组成，在炸药造粒工艺中，根据溶剂体系选择相应的第二滤光片对溶剂体系进行在线检测。7.根据权利要求6所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测方法，其特征在于，在炸药造粒工艺中，当溶剂体系为丙酮
‑
乙酸乙酯/乙酸丁酯体系中一种时，第二滤光片选择8.1um作为丙酮的特征吸收线，并作为乙酸乙酯/乙酸丁酯的第一吸收线；再选择9.5um作为乙酸乙酯/乙酸丁酯的第二吸收线，并与第一吸收线建立解耦合方法，通过解耦合法实现乙酸乙酯和乙酸丁酯的定量分析。8.根据权利要求7所述一种炸药造粒工艺有机释出物的在线检测方法，其特征在于，所述解耦合法具体步骤为：红外光在气室内部被有机蒸汽吸收后，红外光强度与有机蒸汽浓度之间存在线性相关性：I
(8.1um)
＝I
(乙酸乙酯,8.1um)
+I
(乙酸丁酯,8.1um)
＝K
(乙酸乙酯,8.1um)
*c
(乙酸乙酯)
+K
(乙酸丁酯,8.1um)
*c
(乙酸丁酯)
ꢀꢀꢀ
公式(1)；I
(9.5um)
＝I
(乙酸乙酯,9.5um)
+I
(乙酸丁酯,9.5um)
＝K
(乙酸乙酯,9.5um)
*c
(乙酸乙酯)
+K

【专利技术属性】
技术研发人员：田先清，王新锋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：