基于分光光度法的多通道多组分染液浓度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基于分光光度法的多通道多组份染液浓度检测装置及方法，包括基于ARM9的控制系统、双单色器、SIA系统和电路系统。本发明专利技术采用双后分光固定光栅设计，其测量速度快，多通道同时曝光，也可累积光照，积分时间可达几十秒，可测微弱信号，动态范围宽。本发明专利技术能够实现在大中小规模染缸中对染液浓度的监测功能，并能实现对检测数据的记录、显示以及超出设定浓度范围会实现报警信息等功能。本发明专利技术整套系统具有结构简单、操作方便、测量精确、信息反馈及时、工作效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置及方法
本专利技术属于纺织印染自动控制检测领域，具体是一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置及方法。
技术介绍
目前，我国印染行业中的自动控制检测领域水平较为落后，自动化程度低，多数企业依靠半人工半自动的设备进行加工的控制检测。这种操作方式使得当前印染行业的生产效率以及加工质量很大程度决定于人工经验，也是目前加工的稳定性和准确度偏低的直接因素。因此，印染行业自动控制检测领域的自动化水平提高有着迫切的需要。现在的染整工艺大都对温度和速度方面的监测，对含湿率、PH值也有监测，但是对精准染色息息相关的染液浓度在线检测几乎是一片空白，特别是对于多组份染液浓度的在线检测研究更少。因此，研发一种多组份染液浓度检测装置势必对印染的自动检测水平有很大的促进作用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置及方法。一种基于分光光度法的多通道多组份染液浓度检测装置，其特征在于包括在线取样部分、光路部分、电路部分，所述在线取样部分包括双向泵、选择阀、储液器，所述光路部分包括光源、光纤、光纤探头、椭球比色皿、全光谱分光系统，全光谱分光系统中设置两个分光光路，分光光路中包括带通滤波片、平凹球面反射镜、反射闪耀光栅和CCD，所述电路部分包括驱动信号电路、CCD信号调理电路、稳压电路、泵控制单元、选择阀控制单元，所述的驱动信号电路与CCD、控制器、CCD信号调理电路以及稳压电路连接，所述CCD信号调理电路与CCD、控制器、驱动信号电路和稳压电路连接，所述的分光光路分别与椭球流动比色皿连接，椭球流动比色皿与SIA系统连接，SIA系统与控制器和稳压电路连接。所述的检测装置，其特征在于所述SIA系统包括双向泵、选择阀和储液器，双向泵与选择阀连接，选择阀与储液器连接。所述的带通滤波片，其特征在于滤波范围分别是300nm-450nm以及450nm-700nm。所述的控制器，其特征在于主控制器的控制部分基于S3C2440(ARM9)处理器。所述的驱动信号电路其特征在于驱动信号电路由EP1C12Q240C8（FPGA）核心芯片构成。所述的驱动信号电路，其特征在于FPGA提供5路驱动脉冲信号驱动控制CCD。所述的基于分光光度法的多通道多组份染液浓度检测装置的在线检测方法，其特征在于包括如下步骤：1）在控制器上依次设定SIA系统中流路清洗的时间、双向泵转动速率、方向变换频率和运作时间、分光光路中CCD的光积分时间；2）打开光源开关，检查分光光路、光纤、光纤探头、椭球流动比色皿的连接是否正常；3）运行检测装置，控制器发送给驱动信号电路中FPGA初始化指令以及光积分时间；4）控制器发送清洗SIA系统流路命令，SIA系统根据命令执行清洗；5）控制器发送命令控制打开SIA系统的选择阀使其打开通向染浴一端，随后控制器发送命令使选择阀转向稀释液一端，然后控制器发送双向泵的运转速率和方向变化频率命令，将稀释后的染液通过双向泵推向储液器，流入椭球流动比色皿；6）CCD开始工作，采集并通过CCD信号调理电路处理数据，然后把处理后的数据发送给控制器界面显示染液浓度，如果染液浓度超出设定浓度范围会进行报警；7）重复上述步骤进行操作，系统记录数据并进行统计。本专利技术的一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置及方法，采用双后分光固定光栅设计，其测量速度快，多通道同时曝光，也可累积光照，积分时间可达几十秒，可测微弱信号，动态范围宽。本专利技术能够实现在大中小规模染缸中对染液浓度的监测功能，并能实现对检测数据的记录、显示以及超出设定浓度范围会实现报警信息等功能。本专利技术整套系统具有结构简单、操作方便、测量精确、信息反馈及时、工作效率高等特点。附图说明图1是本专利技术的基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置的结构和原理示意图；图中，1—控制器，2—驱动信号电路，3—稳压电路，4—分光光路，5—光纤，6—光纤探头，7—椭球流动比色皿，8—SIA系统，9—光源，10—带通滤波片，11—平凹球面反射镜，12—反射闪耀光栅，13—CCD，14—双向泵，15—选择阀，16—储液器，17—CCD信号调理电路。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。如图1所示基于分光光度法的多通道多组份染液浓度检测装置具有在线取样系统、光路系统、电路部分。本装置采用分光光度法，利用全谱或特征波段的信息，不需分离便可对复杂体系进行多组分同时测量和识别，从而可以很大程度简化样品预处理，多数情况仅需要稀释溶剂即可，实现浑浊或多组分染液浓度的测量。本装置将两个全光谱分光系统置于流动比色皿后，检测透过染液的两波段光谱信息，为后分光设计。本装置采用嵌入式处理器（S3C2440）控制，操作人员不需要很强的专业知识而只需要在电脑界面上进行一些简单的参数设置便可方便的启动本装置完成染液浓度测量工作。在启动本装置之前，首先需要保证电路单元中的传感器信号线与信号调理电路正确连接、控制器S3C2440和CCD驱动电路等各个接口正确连接，光路系统中衍射光栅、平凹球面反射镜等部件没有损坏、各位置之间没有发生变化，SIA系统（即顺序注射系统）中选择阀与双向泵、储液器、稀释液口等正确连接。检查工作完成后，操作员首先将驱动电路、控制器、SIA系统中泵控制电路和信号调理电路通电，之后控制器S3C2440处于运行状态，整个装置处于待机状态。准备运行之前，操作员需要在控制器界面上设定合适的系统参数，首先需要设置SIA系统中流路清洗的时间，然后设置双向泵转动速率、方向变换频率和运作时间，接着设置光路系统中CCD光积分时间。设置好以上参数以后整套系统的前序准备已经完成，系统便可进行浓度测量。操作员点击“运行”按钮，控制器S3C2440按照事先设置好的程序执行相对应的动作，系统的工作过程如下：首先，CCD驱动控制部分（FPGA控制）收到控制器S3C2440的初始化命令完成初始化，接着控制器S3C2240会给CCD驱动控制部分发送预先设定的光积分时间，由FPGA驱动控制器给CCD发送驱动时序信号，从而驱动CCD获取两全光谱分光系统的光谱信息。然后，控制器S3C2440发送清洗SIA系统流路命令，SIA根据清洗的时间完成清洗。之后控制器S3C2440发送泵的运转速率、方向变化频率命令，SIA不断的反复执行命令动作，直到出现停止命令或者是复位命令。首先控制器S3C2440发送命令控制打开SIA系统的选择阀使其打开通向染浴一端，随后发送命令使选择阀转向稀释液一端，紧接着将其稀释后的染液通过双向泵推向储液器，流入流动比色皿。在染液稀释后流入流动比色皿的同时，CCD就开始工作，通过信号调理电路不断的采集处理数据，然后把处理后的数据发送给控制器界面显示其染液浓度，如果染液浓度超出设定浓度范围会进行报警。同时温度传感器工作采集温度信号，通过信号调理电路处理后发送给控制器，由于SIA系统稀释流速等带来时间、温度的滞后，该检测装置可通过建立温度、浓度与时间、流速的模型，做到了实时检测浓度的变化。当系统未出现以上步骤执行可按复位键进行重新操作，每次浓度测试完成后，系统自动记录并进行统计，统计数据可以为日后染色工艺方案提供参照使用。本专利技术信号调理电路与控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分光光度法的多通道多组份染液浓度检测装置，其特征在于包括在线取样部分、光路部分、电路部分，所述在线取样部分包括双向泵（14）、选择阀（15）、储液器（16），所述光路部分包括光源（9）、光纤（5）、光纤探头（6）、椭球比色皿（7）、全光谱分光系统，全光谱分光系统中设置两个分光光路（4），分光光路（4）中包括带通滤波片（10）、平凹球面反射镜（11）、反射闪耀光栅（12）和CCD（13），所述电路部分包括驱动信号电路（2）?、CCD信号调理电路（17）、稳压电路（3）、泵控制单元、选择阀控制单元，所述的驱动信号电路（2）与CCD（13）、控制器（1）、CCD信号调理电路（17）以及稳压电路（3）连接，所述CCD信号调理电路（17）与CCD（13）、控制器（1）、驱动信号电路（2）和稳压电路（3）连接，所述的分光光路（4）分别与椭球流动比色皿（7）连接，椭球流动比色皿（7）与SIA系统（8）连接，SIA系统（8）与控制器（1）和稳压电路（3）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置，其特征在于包括SIA系统（8）、光路部分、电路部分，所述SIA系统（8）包括双向泵（14）、选择阀（15）、储液器（16），所述光路部分包括光源（9）、光纤（5）、光纤探头（6）、椭球流动比色皿（7）、全光谱分光系统，全光谱分光系统中设置两个分光光路（4），分光光路（4）由带通滤波片（10）、平凹球面反射镜（11）、反射闪耀光栅（12）和CCD（13）组成，所述电路部分包括驱动信号电路（2）、CCD信号调理电路（17）、稳压电路（3）、泵控制单元、选择阀控制单元，所述的驱动信号电路（2）与CCD（13）、控制器（1）、CCD信号调理电路（17）以及稳压电路（3）连接，所述CCD信号调理电路（17）与CCD（13）、控制器（1）、驱动信号电路（2）和稳压电路（3）连接，所述的分光光路（4）分别与椭球流动比色皿（7）连接，椭球流动比色皿（7）与SIA系统（8）连接，SIA系统（8）与控制器（1）和稳压电路（3）连接；所述反射闪耀光栅（12）固定设置；所述全光谱分光系统设置于椭球流动比色皿（7）后；滤波范围分别是300nm-450nm以及450nm-700nm。2.如权利要求1所述的一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置，其特征在于所述SIA系统（8）包括双向泵（14）、选择阀（15）和储液器（16），双向泵（14）与选择阀（15）连接，选择阀（15）与储液器（16）连接。3.如权利要求1所述的一种基于分光光度法的多通道多组分染液浓度检测装置，其特征在于控制器（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建新，陈宥融，魏顺勇，
申请(专利权)人：浙江泰坦股份有限公司，浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：