Os principais componentes do sistema de análise de infravermelho próximo on-line incluem sondas, fibras ópticas e piscinas de circulação, cujo projeto e seleção devem ser estreitamente combinados com as necessidades do cenário de aplicação, analisando as características funcionais, os princípios de seleção e os pontos de manutenção:
Projeto da sonda: "terminal de percepção" adaptado à cena
As sondas devem ser personalizadas de acordo com o estado do material (sólido/líquido/gás) e as condições do processo (temperatura/pressão/corrosividade). Por exemplo, no processamento de óleo de cereais, a sonda de contato pode ser instalada na caixa do misturador ou na tubulação de transporte para monitorar o conteúdo de proteína de farinha através do princípio de reflexão difusa e medir as amostras que passam pela janela óptica durante o tempo de integração para melhorar a representatividade dos dados; A sonda sem contato é adequada para ambientes corrosivos e de alta temperatura, como o monitoramento de líquidos de limpeza de semicondutores, a análise in situ é realizada através de tubos de tetrafluoroetileno para evitar a poluição da sonda. Além disso, a sonda deve ser combinada com a potência da fonte de luz, a eficiência de acoplamento de fibra óptica e o ângulo de recepção de luz, por exemplo, com um design de sonda de fonte de luz integrada para alcançar uma irradiação de 1200 W / m2 a uma distância de detecção de 2 metros para garantir a intensidade do sinal.
Seleção de fibra óptica: "canal de alta velocidade" para a transmissão de sinal
A fibra óptica precisa atender às necessidades de transmissão de baixa perda e longa distância. A fibra óptica de quartzo é excelente na banda de 700-2500nm, a seleção do diâmetro do núcleo precisa equilibrar a resolução com a capacidade de captura de sinal: o diâmetro do núcleo pequeno (como 50μm) melhora a resolução espacial, adequado para a detecção de alta precisão; O diâmetro do núcleo grande (por exemplo, 400 μm) aumenta a força do sinal e é adequado para a análise de amostras de baixa concentração. A abertura numérica (NA) afeta a faixa de captação do sinal óptico e a fibra óptica de alta NA (0,37) pode receber luz de ângulo maior para melhorar a sensibilidade da detecção. Além disso, a fibra óptica precisa ter resistência à curvatura e o raio mínimo de curvatura deve ser ≥ 10 vezes o diâmetro da fibra óptica para evitar distorções de transmissão de luz.
Projeto da piscina de circulação: "recipiente de precisão" para a inspeção de líquidos
As piscinas de circulação são adequadas para o monitoramento on-line de amostras de líquidos e são projetadas para equilibrar o alcance óptico, o material e a resistência à interferência. A seleção de distância fotográfica deve garantir que a absorção fotográfica da amostra esteja dentro da faixa linear do instrumento (0,3-1,0A), por exemplo, xarope de alta concentração com distância fotográfica curta (0,5-2mm) para evitar a saturação e água potável de baixa concentração com distância fotográfica longa (5-10mm) para reforçar o sinal. Em termos de material, a piscina de circulação de quartzo ou zafiro pode suportar altas temperaturas e altas pressões e é adequada para o monitoramento de pasta química; As piscinas de circulação de PTFE são usadas para análise de líquidos fortemente corrosivos, como a torre de lavagem alcalina. Além disso, a piscina de circulação precisa integrar mecanismos anti-bolhas e termostatos para evitar interferências de dispersão de bolhas e efeitos de flutuação de temperatura, por exemplo, através do sistema de controle de temperatura PID para controlar a flutuação de temperatura dentro de ± 1 ° C.
Princípios básicos de seleção e manutenção
Adaptabilidade ao cenário: escolha o tipo de sonda (em contato/sem contato), os parâmetros da fibra óptica (diâmetro do núcleo/NA) e a estrutura da piscina de circulação (distância óptica/material) de acordo com o estado do material, as condições do processo e as necessidades de inspeção.
Compatibilidade do sistema: Garantir a combinação da potência da fonte de luz, da sensibilidade do detector e dos algoritmos de software da sonda, da fibra óptica e do espectrómetro, como um espectrómetro de raster com uma estrutura de vias ópticas C-T simétrica, para melhorar o tempo de integração e a estabilidade do sinal.
Conveniência de manutenção: funções de auto-limpeza projetadas (como a limpeza por sopro de vento) ou estruturas fáceis de desmontar para reduzir a poluição de "pasta em pó"; Verifique regularmente o acoplamento da interface de fibra óptica e o alinhamento do caminho óptico para evitar a atenuação do sinal.
Ao combinar com precisão os parâmetros principais da sonda, fibra óptica e piscina de circulação, a precisão e a estabilidade dos dados do sistema de análise do infravermelho próximo on-line podem ser melhoradas significativamente, proporcionando suporte confiável ao controle de processos industriais.