維薩拉 K-PATENTS® 在線折光儀深入了解使用折射率測(cè)量液體濃度的技術(shù)
 
 在 2018 年末，維薩拉收購(gòu)了芬蘭 K-Patents 集團(tuán)，該公司專注于工業(yè)應(yīng)用的在線液體測(cè)量。這次收購(gòu)使維薩拉將其技術(shù)專長(zhǎng)和產(chǎn)品系列從氣體測(cè)量擴(kuò)展到液體測(cè)量。在液體測(cè)量這個(gè)新產(chǎn)品領(lǐng)域，將折射率測(cè)量技術(shù)和在線折光儀產(chǎn)品用于多種工業(yè)工藝的過(guò)程控制。
 
 折射率測(cè)量基礎(chǔ)
 科學(xué)家將折射率測(cè)量視為測(cè)量液體濃度的一種理想方式。
 
 測(cè)量過(guò)程基于光的折射。一個(gè)能說(shuō)明這種光學(xué)特性的例子就是將鉛筆放入裝有溶液的玻璃杯中所呈現(xiàn)的效果，因?yàn)楣獾钠郏U筆似乎彎折了。
 
 許多人親身經(jīng)歷過(guò)這種現(xiàn)象，例如放入蘇打水或果汁中的吸管，或者水中的船槳。
 
 該測(cè)量原理的一個(gè)重要特點(diǎn)是：若往潔凈溶液中加入不溶顆粒或氣泡，偏折角度不發(fā)生變化。可見(jiàn)，顆粒或氣泡對(duì)于彎折角度沒(méi)有影響，主要影響彎折角度的因素是溶液濃度的變化。
 
 臨界角
 對(duì)這一光學(xué)性質(zhì)的研究已發(fā)展為折光測(cè)定法學(xué)科。
 
 光在不同的介質(zhì)中以不同的速度傳播。在密度越大的介質(zhì)中光速越慢。當(dāng)光以非 90° 的任何角度從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，它不僅速度改變了，還在兩種介質(zhì)的邊界處改變了傳播方向。光束進(jìn)入液體時(shí)，它的一部分折射到液體中，一部分反射出去。全反射開(kāi)始所對(duì)應(yīng)的入射角稱為臨界角。
 
 在大多數(shù)溶液中，溶劑中溶質(zhì)的濃度可以通過(guò)測(cè)量折射率來(lái)確定。折射率和濃度的關(guān)系取決于溶劑和溶質(zhì)、溫度以及波長(zhǎng)。
 
 在實(shí)踐中，使用單色光可避免波長(zhǎng)差異造成的影響。溫度的影響則通過(guò)使用補(bǔ)償公式在數(shù)學(xué)上進(jìn)行補(bǔ)償。
 
 將真正的數(shù)字在線折光儀與穩(wěn)健的設(shè)計(jì)相結(jié)合
 折射率首先是作為實(shí)驗(yàn)室技術(shù)發(fā)展起來(lái)的，后來(lái)隨著在線折光儀的出現(xiàn)和日臻完善，逐漸用于工藝過(guò)程測(cè)量。工藝過(guò)程中的在線折光儀構(gòu)造必須耐受嚴(yán)苛的工況條件，其中戶外環(huán)境、包括腐蝕性物質(zhì)、振動(dòng)、灰塵、高溫、壓力或這些因素的組合。
 
 維薩拉KPATENTS® 開(kāi)發(fā)的數(shù)字在線折光儀通過(guò)測(cè)量折射的臨界角來(lái)確定過(guò)程溶液的折射率。臨界角通過(guò)數(shù)字 CCD 傳感器來(lái)測(cè)量。在線折光儀提供 4 到 20 mA 的直流模擬量輸出或以太網(wǎng)信號(hào)，它們與經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程溶液濃度成正比。
 
 維薩拉K-PATENTS® 改進(jìn)了緊湊型光學(xué)一體化元件 (CORE)，即光學(xué)核心，該元件將所有光學(xué)組件 ，包括光源LED（發(fā)光二極管）、透鏡、棱鏡和 CCD 原件以及溫度元件 Pt-1000 合并到一個(gè)一體化加工的模塊中。光學(xué)核心與折光儀主體互相隔離，因此外部因素（如壓力、流量和溫度）變化不會(huì)影響測(cè)量。由于儀表構(gòu)造中沒(méi)有可動(dòng)部件，也沒(méi)有機(jī)械位移，因此無(wú)需定期維護(hù)。
 維薩拉 K-PATENTS®將相同原理應(yīng)用到不同型號(hào)的折光儀設(shè)計(jì)中，以便將其輕松安裝適配到各種管道、儲(chǔ)罐和反應(yīng)器上。折光儀應(yīng)用范圍從測(cè)量易燃易爆的危險(xiǎn)物質(zhì)到需要特殊合金或非金屬部件的腐蝕性液體。
 
 維薩拉 K-PATENTS® 在線折光儀是全密封的，可連續(xù)工作，具有可連接過(guò)程控制系統(tǒng)其他元件的接口。
 
 維薩拉 K-PATENTS®將在線折射率測(cè)量技術(shù)結(jié)合內(nèi)置的溫度測(cè)量和徹底數(shù)字測(cè)量原理，消除了零點(diǎn)漂移，這一切使得維薩拉K-PATENTS® 的在線折光儀與眾不同，是用于液體在線測(cè)量的理想解決方案。