CN117330534B - 一种高精度红外分光测油仪 - Google Patents
一种高精度红外分光测油仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117330534B CN117330534B CN202311616410.4A CN202311616410A CN117330534B CN 117330534 B CN117330534 B CN 117330534B CN 202311616410 A CN202311616410 A CN 202311616410A CN 117330534 B CN117330534 B CN 117330534B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- plano
- reflecting mirror
- slit
- concave reflecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 67
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052919 magnesium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019792 magnesium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/061—Sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高精度红外分光测油仪，属于检测设备技术领域，包括依次设置的光源室、分光室和样品室，光源室与分光室连接处设有入射狭缝，入射狭缝位于第一遮光筒内，分光室与样品室连接处设有出射狭缝，出射狭缝位于第二遮光筒内；光源室内安装有钨灯和第一平凹反射镜，分光室内安装有第二平凹反射镜、光栅以及第三平凹反射镜，第二平凹反射镜位于分光室远离光源室的一侧设置，光栅位于入射狭缝与出射狭缝之间，第三平凹反射镜和出射狭缝位于入射狭缝与第二平凹反射镜之间连线的两侧。本发明提供的测油仪，可以通过优化光路及光路配件以提高检测光强度及光纯度，最终达到提高信号强度的效果，实现对低浓度样品的精确检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种测油仪，具体的说，涉及一种高精度红外分光测油仪，属于检测设备技术领域。
背景技术
红外分光测油仪是用四氯乙烯进行萃取，测定总萃取物（石油类和动植物油），将萃取液用硅酸镁吸附，经脱除动植物油等极性物质后，测定石油类。总萃取物和石油类的含量均由波数分别为2930 cm-1（CH2基团中C-H键的伸缩振动）、2960 cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）和3030 cm-1（芳香环中C-H键的伸缩振动）谱带处的吸光度A2930，A2960，A3030进行计算。动植物油的含量按总萃取物与石油类含量之差计算。红外分光测油仪就是通过将全光谱的光进行分光，分离出2930 cm-1，2960 cm-1，和3030 cm-1这3个点的光，用他们分别照射样品，得到样品吸收后的值进行计算实际浓度。
目前的常规实现方法为光源产生全光谱，通过反射镜多次反射，再经过光栅分光得到平行光进入比色皿，通过待测样品在A2930，A2960，A3030这3个点对红外光谱有吸收的特点，最终通过光电池检测到的差值进行计算，算出待测样品的浓度。
由于大多数红外分光测油仪在进行整体光路设计时未充分考虑到如何保证光强度，光纯度，发热等问题，导致进入到比色皿中的光线或者已经非常微弱了，或者纯度不够检测到的信号值变化太小，导致市面上的测油仪在进行低浓度样品检测时很难进行准确检测。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要提出一种高精度红外分光测油仪来解决现有技术的瓶颈。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足，提供一种高精度红外分光测油仪，可以通过优化光路及光路配件的情况下，实现提高检测光强度及光纯度，最终达到提高信号强度的效果，实现对低浓度样品的精确检测。
为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高精度红外分光测油仪，包括依次设置的光源室、分光室和样品室，光源室与分光室连接处设有入射狭缝，入射狭缝位于第一遮光筒内，分光室与样品室连接处设有出射狭缝，出射狭缝位于第二遮光筒内；
光源室内安装有钨灯和第一平凹反射镜，钨灯靠近入射狭缝设置，且钨灯位于入射狭缝与第一平凹反射镜之间连线的侧部；
分光室为方形结构，分光室内安装有第二平凹反射镜、光栅以及第三平凹反射镜，第二平凹反射镜位于分光室远离光源室的一侧设置，光栅位于入射狭缝与出射狭缝之间，第三平凹反射镜和出射狭缝位于入射狭缝与第二平凹反射镜之间连线的两侧；
第一平凹反射镜将钨灯照射到它的光进行聚集和反射至入射狭缝，透过入射狭缝后的光进入分光室照射至第二平凹反射镜上，第二平凹反射镜将光反射至光栅上进行分光，通过光栅的旋转将不同波长的光分离出来照射到第三平凹反射镜上再次聚焦，聚焦的光通过出射狭缝进入样品室。
进一步地，所述出射狭缝后方依次设有准直物镜、比色皿、成像物镜、滤光片以及光电池传感器，光电池传感器的中心与出射狭缝的中心在一条直线上。
进一步地，所述钨灯的功率≥20W；钨灯的灯丝横截面积为一个长条矩形的形状；钨灯灯丝保持竖直方向。
进一步地，入射狭缝和出射狭缝的矩形孔形状和长宽比例与钨灯灯丝横截相同；入射狭缝的宽度≤0.5mm。
进一步地，钨灯位于入射狭缝向外一个钨灯灯泡外径与第一平凹反射镜一倍焦距外的交点。
进一步地，所述光源室远离分光室的侧壁上安装有并排设置的进风风扇和出风风扇，并形成风道，在光源室中形成空气流动。
进一步地，所述的第一遮光筒包括呈共线设置的大径筒和小径筒，大径筒和小径筒的长度和直径均不同，小径筒位于光源室内，大径筒位于分光室内，入射狭缝位于小径筒靠近大径筒的端部内。
进一步地，第一遮光筒的小径筒直径D，入射狭缝与钨灯外径连线的切点A到入射狭缝所在垂直面的距离L；第一平凹反射镜与入射狭缝间距离L1，第一平凹反射镜直径D1，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。
进一步地，分光室内大径筒的直径为D，大径筒的长度为L，第三平凹反射镜边缘到入射狭缝所在垂直面的距离为L1，第三平凹反射镜与入射狭缝间横向距离D1，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。
进一步地，入射狭缝与第二平凹反射镜的距离等于第二平凹反射镜的焦距，第二平凹反射镜倾斜一定角度设置，第二平凹反射镜将光平行射入光栅，光栅沿自身中心旋转，通过自身旋转将衍射出来的光射向第三平凹反射镜。
本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明中使用大功率钨灯作为光源发出全光谱光，很好的解决了光源红外部分占比的问题，且可以提高后面进入比色皿的光强；钨灯灯丝横截面积为一个长条矩形的形状，降低分光后相邻光谱的光重叠现象，钨灯灯丝保持竖直方向，可以使光最大限度透过入射狭缝和出射狭缝，减少光损失量；
本发明通过将入射狭缝置于遮光筒内，遮光筒既可以刚好遮挡住钨灯直射过来的干扰光，又可以最大限度的接收第一平凹反射镜反射过来的光斑，这样可以让光路只能通过唯一路径钨灯-第一平凹反射镜-入射狭缝进入分光室，保证了射入光的单一性，提高了光的纯度，也变相提高了检测低浓度样品时的灵敏度；
光栅沿自身中心旋转，让光在同一个方形空间中来回照射4次，原本4倍光程长度的光，通过第二平凹反射镜、光栅、第三平凹反射镜、出射狭缝的位置设计，变为单倍光程长度作为边长的方形分光室，大大节省了仪器空间，让仪器更紧凑，空间利用率更高；
本发明中比色皿采取后置的方法，只让分离后的需要的波长光谱照射样品，将所有光路都设计在光源室、分光室和样品室中，可以起到很好的密闭空间的作用，完全隔开了整机所处的环境，不受环境光的影响，大大降低了检测信号的背景值，也可以很好的提高仪器灵敏度，实现高精度检测。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是光源室内各部件的分布示意图；
图3是第一遮光筒的结构示意图；
图4是分光室内第三平凹反射镜的分布示意图。
图中，1-钨灯，2-第一平凹反射镜，3-进风风扇，4-出风风扇，5-入射狭缝，6-第一遮光筒，7-第二平凹反射镜，8-光栅，9-第三平凹反射镜，10-出射狭缝，11-第二遮光筒，12-准直物镜，13-比色皿，14-成像物镜，15-滤光片，16-光电池传感器，17-光源室，18-分光室，19-样品室。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1-图4共同所示，本发明提供一种高精度红外分光测油仪，包括依次设置的光源室17、分光室18和样品室19。
光源室17与分光室18的连接处设有入射狭缝5，入射狭缝5位于第一遮光筒6内。
分光室18与样品室19的连接处设有出射狭缝10，出射狭缝10位于第二遮光筒11内。
所述光源室17内安装有钨灯1和第一平凹反射镜2，第一平凹反射镜2将收集钨灯1发出的光，并且将其进行球面反射，将光聚集到后面的入射狭缝5中。
所述分光室18方形结构，分光室18内安装有第二平凹反射镜7、光栅8以及第三平凹反射镜9。光栅8位于入射狭缝5与出射狭缝10之间，第二平凹反射镜7位于分光室18远离光源室17的一侧设置，第三平凹反射镜9和出射狭缝10位于入射狭缝5与第二平凹反射镜7之间连线的两侧。
光由入射狭缝5进入分光室18，照射到第二平凹反射镜7，第二平凹反射镜7将发散的光聚成平行光射向光栅8，光栅8经过分光后再次将分光后的平行光射向第三平凹反射镜9，第三平凹反射镜9将过来的平行光进行聚光，将光聚焦到出射狭缝10完成分光，等待进入比色皿13。
本发明中钨灯1的功率≥20W，使用大功率钨灯1作为光源发出全光谱光。由于红外分光需要分离出3030cm-1，2960 cm-1，2930 cm-1的红外光，所以光源发出的光必须能够包含这些红外部分，普通的白炽灯或者节能灯都将照明作为其主要用途，所以基本没有中远红外部分或者非常低，这会导致将来分出的需要的光谱能量非常低，使用钨灯1可以尽可能多的包含红外部分的光谱，很好的解决了光源红外部分占比的问题。
发光光源的功率大小直接决定了整个光行程中能量值的大小，功率加大可以提高后面进入比色皿13的光强，使后面的光路在进行分光或者聚光时，尽可能的降低由于光路上的损耗而带来的光强值降低，也可以避免光进行比较长距离的传播途中的损失带来的大量光强值的降低。
本发明中钨灯1的灯丝横截面积为一个长条矩形的形状，这样将来经过光栅8分光后，由于原始光斑比较细，分出来的相邻光谱的光重叠现象不会严重，更能够把光分的更细。钨灯1在安装时要保证其灯丝保持竖直方向，这样在光聚焦在入射狭缝5和将来分光后聚焦在出射狭缝10时可以跟狭缝透过的光形状吻合，可以最大限度透过入射狭缝5和出射狭缝10，减少光损失量。并且入射狭缝5和出射狭缝10的矩形孔形状和长宽比例要与钨灯1灯丝相同，这样也可以最大限度的让更多的光透过入射狭缝5和出射狭缝10。现有技术中多通过斩波器进行斩波的方法，而本发明通过电控***控制钨灯1开关的方法进行斩波，由电控***实现钨灯1一亮一暗，这样可以去掉物理斩波部分，减小这部分体积，优化整体光路。
所述光源室17远离分光室18的侧壁上安装有并排设置的进风风扇3和出风风扇4，并形成风道，在光源室17中形成空气流动，避免因钨灯1功率比较大，出现发热非常严重的问题，可以有效降低整机的温度，避免造成温漂。
本发明中的钨灯1靠近入射狭缝5设置，且钨灯1位于入射狭缝5与第一平凹反射镜2之间连线的侧部。钨灯1位于入射狭缝5向外一个钨灯1灯泡外径与第一平凹反射镜2一倍焦距外的交点，这样布置的好处在于保证了射入光的单一性，确保入射狭缝5只接收到第一平凹反射镜2反射过来的聚焦光。
钨灯1如果像目前现有技术那样将第一平凹反射镜2和入射狭缝5设在同一直线上的话，会对射入入射狭缝5的光产生影响，相当于射入入射狭缝5的光分为直接照射的光源光和经过第一平凹反射镜2反射回来的聚焦光的叠加，这样在后面进行光的处理和分光时这两种光会形成不同路径，不容易处理。
本发明中将钨灯1偏离入射狭缝5与第一平凹反射镜2之间连线，让出一个角度，这样入射狭缝5就可以只接收到第一平凹反射镜2反射过来的聚焦光，钨灯1通过光路传播无法直接照射进入射狭缝5(通过第一遮光筒6的配合可以完全将这一部分的干扰光挡住)，所以通过改变钨灯1位置的方法，可以让光路只能通过唯一路径钨灯1-第一平凹反射镜2-入射狭缝5进入分光室18，保证了射入光的单一性。
同时由于钨灯1-第一平凹反射镜2-入射狭缝5形成一个夹角，无法实现理论上的点光源照射反射镜，反射后的光行程一个缩小倒立的实像，实际设计时由于夹角的存在会让照射在入射狭缝5的光斑变为月牙形，导致进入入射狭缝5的光与光源的长条矩形形状不同，从而影响后面的光斑形状及信号值。针对此问题的设计为通过调整这个夹角的角度，调整月牙的形状、大小和增加遮光筒这几个方面来解决，使进入入射狭缝5的光呈现为均匀的，矩形的窄光斑，具体设计为：
钨灯1与入射狭缝5的间距设计为让钨灯1靠近入射狭缝5，相距入射狭缝5一个钨灯1灯泡外径的垂直距离，这样可以最大程度减小形成的月牙形光斑的尺寸，让其形状比较接近矩形，为后面进行矩形切割提供更大的设计空间。钨灯1与第一平凹反射镜2的距离稍大于第一平凹反射镜2的一倍焦距，第一平凹反射镜2与入射狭缝5的距离稍小于第一平凹反射镜的两倍焦距，这样既可以让第一平凹反射镜2收集到更多的光，又可以在入射狭缝5处呈现放大、倒立的实像，让光可以更好的在入射狭缝5处聚光然后进入后面的处理。
最终钨灯1的位置就是入射狭缝5向外一个钨灯1外径与第一平凹反射镜2一倍焦距外的交点。
由于钨灯1与入射狭缝5相距非常近，会导致钨灯1发出的一部分光直接进入入射狭缝5，会干扰后面分光室18对光的处理，因此本发明在入射狭缝5处增加一个第一遮光筒6，第一遮光筒6可以有效避免钨灯1发出的光直接通过入射狭缝5进入分光室18，将光挡住，不让其射入入射狭缝5中，从而既可以让钨灯1靠近入射狭缝5使反射的月牙形光斑不明显，又可以挡住钨灯1直射过来的干扰光，提高了光的纯度，也变相提高了检测低浓度样品时的灵敏度。
所述的第一遮光筒6包括呈共线设置的大径筒和小径筒，大径筒和小径筒的长度和直径均不同，小径筒位于光源室17内，大径筒位于分光室18内，入射狭缝5位于小径筒靠近大径筒的端部内。
第一遮光筒6的小径筒直径D，入射狭缝5与钨灯1外径连线的切点A到入射狭缝5所在垂直面的距离L，在距离为L时是既可以靠近第一平凹反射镜2与入射狭缝5连线又不会挡光的最佳位置。第一平凹反射镜2与入射狭缝5间距离L1，第一平凹反射镜直径D1，与上述L成正比例关系，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。按照这个尺寸确定的小径筒既可以刚好遮挡住钨灯1直射过来的光，又可以最大限度的接收第一平凹反射镜2反射过来的光斑。
在光聚焦到入射狭缝5时，入射狭缝5的宽度设计需要尽可能窄，范围控制在≤0.5mm。入射狭缝5是在第一遮光筒6内部切出一个长条形矩形孔，入射狭缝5高度根据与钨灯1灯丝的长和宽等比例设计，宽度在等比例设计的基础上尽可能收窄，最好实际开槽宽度≤0.5mm。入射狭缝5变窄会导致通过的光强度降低，但是会让后面分光室分出的光纯度更高，这样在进行3个待吸收波段检测时，由于光比较纯，杂散光少了，虽然信号值会低一些，但是每个点单点响应值峰高变的比较陡，特别是检测低浓度时更容易定量。第一平凹反射镜2反射过来的光会带有除了聚集的光之外的杂散光，入射狭缝5的作用是阻挡了杂散光，只让聚光后狭缝宽度0.5mm以内的光进入分光室18，很好的滤除了杂散光，提高了光的纯度。同时可以把第一平凹反射镜2与钨灯1由于角度问题产生的月牙形光斑进行切割，在光斑内部切出一个窄的矩形，去掉不规则部分，让后面进行光处理时的光源更加整齐，光斑更加规则。
光聚焦在入射狭缝5后，会通过大径筒进入分光室18，虽然在理论上光源室17的小径筒可以遮住所有的杂光，只让入射狭缝5切出的矩形光斑进入分光室18，但是在实际中，光还是会通过在入射狭缝5内侧的反射，有极微弱的光也跟着进入到分光室18，影响最终进入比色皿13的光，从而对最终的吸收检测产生影响，降低了检测精度，也对检测的准确度有影响，所以在入射狭缝5后设置大径筒，通过大径筒对上述杂光进行遮挡，挡住其照到分光室18其他非第二平凹反射镜7之外光路配件的路，不让这些光直接照射到其他的配件上，就无法形成反光再次形成反射，这样就可以完全挡住前级的杂光了，让分光室18的光源非常的纯净。
分光室18内大径筒的长度为L，大径筒的直径为D，第三平凹反射镜9边缘到入射狭缝5所在垂直面的距离为L1，第三平凹反射镜9与入射狭缝5间横向距离D1，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。
入射狭缝5与第二平凹反射镜7的距离等于第二平凹反射镜7的焦距，这样从第二平凹反射镜7反射出来的光为平行光，第二平凹反射镜7倾斜一定角度设置，将光平行射入光栅8。
入射狭缝5与第二平凹反射镜7的距离设计为b，光栅8边长的一半设为a，光栅8在入射狭缝5与出射狭缝10之间，与第二平凹反射镜7形成等边三角形，所以入射狭缝5处的夹角为60°，假设取b=150mm，光栅8的边长为40mm，可以算出光栅8靠近入射狭缝5的边长与入射狭缝5在第二平凹反射镜7处的夹角最小为7.053°，使用相同的计算方法可以算出最大夹角为52.947°。这样通过将第二平凹反射镜7的放置角度设计，将光再进行一次反射，反射回光栅8的位置，就可以节省了一大段光路延伸的空间，重复利用了空间，达到了优化光路的作用。
光栅8可以沿自身中心旋转，通过自身旋转将衍射出来的光射向第三平凹反射镜9，第三平凹反射镜9位于在入射狭缝5和第二平凹反射镜7连线另一侧，并且将出射狭缝10的位置设计在入射狭缝5和第二平凹反射镜7的光栅8这一侧，这样可以在同一个方形空间中，让光来回照射4次，原本4倍光程长度的光，通过第二平凹反射镜7、光栅8、第三平凹反射镜9、出射狭缝10的位置设计，变为单倍光程长度作为边长的方形分光室18，大大节省了仪器空间，让仪器更紧凑，空间利用率更高。
由于光在分光室18照射了4次，进行了3次反射，特别是经过了光栅8会发生衍射，所以分光室18中会有部分分光后其他波长的光按照其他光路进行传播，这些光会进入出射狭缝10，最终被比色皿13中的样品吸收，所以将出射狭缝10设置在第二遮光筒11内，可以其他的杂光挡住，第二遮光筒11起到的作用是只让第三平凹反射镜9过来的光进入出射狭缝10，将其他方向反射过来的光全部挡住。
第二遮光筒11长度为出射狭缝与第二平凹反射镜外侧组成的连线和光栅内侧与第三平凹反射镜组成连线的交叉点与出射狭缝的垂直距离L，第三平凹反射镜与出射狭缝的距离设为L1，第三平凹反射镜的宽度设为D1，则第二遮光筒11的直径为D=L*D1/L1。
所述出射狭缝10后方依次设有准直物镜12、比色皿13、成像物镜14、滤光片15以及光电池传感器16，光电池传感器16的中心对应在出射狭缝10的中心上，保证在一条直线上，并且在一个光平面上。
用户将盛满液体的比色皿13放入样品室19，出射狭缝10出来的光可以被看作一个点光源，准直物镜12将这个点光源转换为平行光射入比色皿13，然后再通过成像物镜14将穿过比色皿的平行光聚焦为点光源，穿过一个滤光片15再次滤掉杂光最终进入光电池传感器16。
通过整个光路的设计，将所有光路都设计在光源室17、分光室18和样品室19中，可以起到很好的密闭空间的作用，完全隔开了整机所处的环境，不受环境光的影响，大大降低了检测信号的背景值，也可以很好的提高仪器灵敏度，实现高精度检测。
本发明的具体工作原理：
第一平凹反射镜2作为球面反射镜将照射到它的光进行聚集和反射，聚焦在入射狭缝5，透过入射狭缝5后进入分光室18照射到第二平凹反射镜7上，第二平凹反射镜7反射为平行光照射在光栅8上，光栅8进行分光，将原来的合成光谱进行分离，通过光栅8的旋转将不同波长的光分离出来照射到第三平凹反射镜9上再次聚焦，聚焦的光照射在出射狭缝10上进入样品室19，通过一个准直物镜12将光改为平行光照射进比色皿13，比色皿13采取后置的方法，只让分离后的需要的波长光谱照射样品，透过比色皿13后再用一个成像物镜14和滤光片15成像，最终进入光电池传感器16，光电池传感器16作为最终的接收装置，接收前面整套光路处理后的光，将光信号转换为电信号送入到仪器电控***中，完成信号检测。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：包括依次设置的光源室（17）、分光室（18）和样品室（19），光源室（17）与分光室（18）连接处设有入射狭缝（5），入射狭缝（5）位于第一遮光筒（6）内，分光室（18）与样品室（19）连接处设有出射狭缝（10），出射狭缝（10）位于第二遮光筒（11）内；
光源室（17）内安装有钨灯（1）和第一平凹反射镜（2），钨灯（1）靠近入射狭缝（5）设置，钨灯（1）位于入射狭缝（5）与第一平凹反射镜（2）之间连线的侧部，且钨灯（1）位于入射狭缝（5）向外一个钨灯（1）灯泡外径与第一平凹反射镜（2）一倍焦距外的交点；
分光室（18）为方形结构，分光室（18）内安装有第二平凹反射镜（7）、光栅（8）以及第三平凹反射镜（9），第二平凹反射镜（7）位于分光室（18）远离光源室（17）的一侧设置，光栅（8）位于入射狭缝（5）与出射狭缝（10）之间，第三平凹反射镜（9）和出射狭缝（10）位于入射狭缝（5）与第二平凹反射镜（7）之间连线的两侧；
第一平凹反射镜（2）将钨灯（1）照射到它的光进行聚集和反射至入射狭缝（5），透过入射狭缝（5）的光进入分光室（18）照射至第二平凹反射镜（7）上，第二平凹反射镜（7）将光反射至光栅（8）上进行分光，通过光栅（8）的旋转将不同波长的光分离出来照射到第三平凹反射镜（9）上再次聚焦，聚焦的光通过出射狭缝（10）进入样品室（19）。
2.如权利要求1所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：所述出射狭缝（10）后方依次设有准直物镜（12）、比色皿（13）、成像物镜（14）、滤光片（15）以及光电池传感器（16），光电池传感器（16）的中心与出射狭缝（10）的中心在一条直线上。
3.如权利要求1所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：所述钨灯（1）的功率≥20W；钨灯（1）的灯丝横截面积为一个长条矩形的形状；钨灯（1）灯丝保持竖直方向。
4.如权利要求3所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：入射狭缝（5）和出射狭缝（10）的矩形孔形状和长宽比例与钨灯（1）灯丝横截相同；入射狭缝（5）的宽度≤0.5mm。
5.如权利要求1所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：所述光源室（17）远离分光室（18）的侧壁上安装有并排设置的进风风扇（3）和出风风扇（4），并形成风道，在光源室（17）中形成空气流动。
6.如权利要求1所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：所述的第一遮光筒（6）包括呈共线设置的大径筒和小径筒，大径筒和小径筒的长度和直径均不同，小径筒位于光源室（17）内，大径筒位于分光室（18）内，入射狭缝（5）位于小径筒靠近大径筒的端部内。
7.如权利要求6所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：第一遮光筒（6）的小径筒直径D，入射狭缝（5）与钨灯（1）外径连线的切点A到入射狭缝（5）所在垂直面的距离L；第一平凹反射镜（2）与入射狭缝（5）间距离L1，第一平凹反射镜直径D1，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。
8.如权利要求6所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：分光室（18）内大径筒的直径为D，大径筒的长度为L，第三平凹反射镜（9）边缘到入射狭缝（5）所在垂直面的距离为L1，第三平凹反射镜（9）与入射狭缝（5）间横向距离D1，比例方程为D1/L1=D/L，求得直径D的最佳尺寸为D=L*D1/L1。
9.如权利要求1所述的一种高精度红外分光测油仪，其特征在于：入射狭缝（5）与第二平凹反射镜（7）的距离等于第二平凹反射镜（7）的焦距，第二平凹反射镜（7）倾斜一定角度设置，第二平凹反射镜（7）将光平行射入光栅（8），光栅（8）沿自身中心旋转，通过自身旋转将衍射出来的光射向第三平凹反射镜（9）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311616410.4A CN117330534B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高精度红外分光测油仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311616410.4A CN117330534B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高精度红外分光测油仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117330534A CN117330534A (zh) | 2024-01-02 |
| CN117330534B true CN117330534B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=89283381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311616410.4A Active CN117330534B (zh) | 2023-11-30 | 2023-11-30 | 一种高精度红外分光测油仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117330534B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101672767A (zh) * | 2009-09-01 | 2010-03-17 | 深圳市蓝韵实业有限公司 | 一种光栅分光光度装置 |
| JP2010197310A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | 光チョッパおよび光学式分析装置 |
| CN203037572U (zh) * | 2013-01-18 | 2013-07-03 | 上海元析仪器有限公司 | 分光光度计光学*** |
| JP2015001424A (ja) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 分光光度計 |
| JP2016095258A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 横河電機株式会社 | 光学装置および測定装置 |
| CN211318892U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-08-21 | 长春长光格瑞光电技术有限公司 | 平场凹面分光模块 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7564549B2 (en) * | 2006-05-09 | 2009-07-21 | Ada Technologies | Carbon nanotube nanometrology system |
-
2023
- 2023-11-30 CN CN202311616410.4A patent/CN117330534B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010197310A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | 光チョッパおよび光学式分析装置 |
| CN101672767A (zh) * | 2009-09-01 | 2010-03-17 | 深圳市蓝韵实业有限公司 | 一种光栅分光光度装置 |
| CN203037572U (zh) * | 2013-01-18 | 2013-07-03 | 上海元析仪器有限公司 | 分光光度计光学*** |
| JP2015001424A (ja) * | 2013-06-14 | 2015-01-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 分光光度計 |
| JP2016095258A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 横河電機株式会社 | 光学装置および測定装置 |
| CN211318892U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-08-21 | 长春长光格瑞光电技术有限公司 | 平场凹面分光模块 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117330534A (zh) | 2024-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111465828B (zh) | 光谱仪设备及*** | |
| US10746604B2 (en) | Apparatus for measuring temperature of aero-engine turbine blades | |
| JP4771545B2 (ja) | 蛍光測定器 | |
| CN104483104B (zh) | 一种光电探测器光谱响应分析*** | |
| JPH04504908A (ja) | 投受光装置 | |
| JPH07427A (ja) | 歯などの光透過性、光拡散性および光吸収性対象物の色を決定する方法および装置 | |
| JPS6116010B2 (zh) | ||
| JPH03503453A (ja) | 免疫試験装置用光学式読取ヘッド | |
| US9001331B2 (en) | Arrangement adapted for spectral analysis of high concentrations of gas | |
| CN107607518B (zh) | 溶液阴极辉光放电直读光谱仪 | |
| CN103969210A (zh) | 一种基于非分光红外原理的开路式co2/h2o监测装置 | |
| JP6196232B2 (ja) | 分光計および分光法 | |
| AU2004204334B2 (en) | A gas cell | |
| KR20150115036A (ko) | 비분산자외선을 이용한 no/no2 멀티측정기 및 no/no2 멀티 측정방법 | |
| CN117330534B (zh) | 一种高精度红外分光测油仪 | |
| CN107091820A (zh) | 激光散射式水浊度测量仪 | |
| CN208125613U (zh) | 一种反射率测定装置 | |
| JP5401638B2 (ja) | 光計測装置及び計測システム | |
| CN214584889U (zh) | 一种积分球内置的紧凑型近红外在线检测*** | |
| JPH01291130A (ja) | フォトグラフィックデータ測定装置用測定ヘッド | |
| JP2023137889A (ja) | 穀物成分センサ及び穀物成分分析装置 | |
| CN1183379C (zh) | 一种光路可伸缩的ccd器件光电参数测试装置 | |
| CN211043130U (zh) | 氧气浓度检测装置 | |
| CN208297349U (zh) | 高检测精度的汞检测仪 | |
| CN113267467A (zh) | 一种积分球内置的紧凑型近红外在线检测*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |