專利名稱：乙醇汽油光纖光電分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種有機產(chǎn)品質(zhì)量檢測設(shè)備，尤其是用于現(xiàn)場檢測的乙醇汽油光纖 光電分析裝置。
技術(shù)背景
推廣使用乙醇汽油，不僅減少環(huán)境污染，還可以緩解石油短缺等問題，還將對我國農(nóng) 業(yè)產(chǎn)生深遠影響，它將有效解決剩余糧食深加工轉(zhuǎn)化問題，穩(wěn)定糧價和農(nóng)民收入。目前國
家規(guī)定標準車用乙醇汽油只允許加入10% (V/V) ±0.5% (V/V)的變性燃料乙醇，要求 其水分含量不大于0. 15%，因為汽油中水含量與相分離溫度直接相關(guān)，當水含量在0. 3%時， 零下24'C就會產(chǎn)生相分離，考慮以乙醇汽油的運輸，儲存及加入汽車油箱后的時間因素， 所以規(guī)定水份含量不大于0. 15%。而且要求苯含量本不大于2. 5%，芳烴含量不大于40%,烯 烴含量不大于35%。
乙醇汽油遇水就會分層，長期保存也會分層，影響使用，因而無法在生產(chǎn)廠混配好后 再采用成本最低的管道運輸。這就需要將變性燃料乙醇和汽油分別運輸，在城市中再建若 干個混配中心和計算機混配系統(tǒng)，在使用前進行混配，混配時需要現(xiàn)場實時快速對乙醇汽 油質(zhì)量進行檢測。目前一些廠家生產(chǎn)的近紅外光譜分析儀，主要應(yīng)用于食品、石油、制藥 等行業(yè)。如中國產(chǎn)的Spectrumlab 400儀器，該儀器體積大，不適宜現(xiàn)場測試;CN 94101325. 1
公開的"電斬光水分分析儀"，該儀器為雙光路結(jié)構(gòu)，只能進行單一波長分析，不能實現(xiàn) 現(xiàn)場乙醇汽油組分分析；ZL 96218361. X公開的"近紅外石油組成分析儀"，該儀器基于 透射原理設(shè)計，應(yīng)用于石油產(chǎn)品的實驗室分析儀器，不能現(xiàn)場適時檢測。目前，國內(nèi)還沒 有針對乙醇汽油產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)場檢測的便攜式儀器。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠現(xiàn)場適時檢測，檢測方 便快捷，便于攜帶，適于現(xiàn)場進行乙醇汽油的組成成份及其含量分析的乙醇汽油光纖光電 分析儀。
本實用新型的目的是通過以下方式實現(xiàn)的
乙醇汽油光纖光電分析儀是由光學、光纖系統(tǒng)1和信號采集系統(tǒng)2構(gòu)成，光 學、光纖系統(tǒng)1包括屏蔽罩7、光纖探頭12和漫透射體13，在屏蔽罩7內(nèi)底 面通過支架裝有光源4和聚焦透鏡5及光調(diào)制器6,在光調(diào)制器6右外側(cè)設(shè)有 入光狹縫16,屏蔽罩7內(nèi)底面裝有反射鏡10，右側(cè)內(nèi)壁通過支架裝有反射鏡 9,屏蔽罩7內(nèi)側(cè)壁裝有信號采集系統(tǒng)2，上內(nèi)壁固定有光柵8，狹縫17、光 纖接口11和檢測器15，屏蔽罩7外部設(shè)有光纖探頭12、樣品池13和漫透射 體14,光纖探頭12通過光纜與光纖接口 11連接。本發(fā)明還可以通過以下方式實現(xiàn)
反射鏡9、 l()中心對稱，且與光柵8、入光狹縫16、狹縫17和光源4的
中心設(shè)計在同一平面上，光源4、聚焦透鏡5、光調(diào)制器6入光狹縫16和反
射鏡9的中心設(shè)計在同-- 水平線上。
光調(diào)制器6包含了一個以上光分割器18和一個以上直流電機，光分割器
18是在圓形金屬板上等角度開出至少12個梯形過光口 19，通過銷子將光分
割器18固定在直流電機的轉(zhuǎn)動軸上，直流電機驅(qū)動光分割器18，使入射光變
成強弱交替變化的光。
信號采集系統(tǒng)2包括信號調(diào)理20、數(shù)據(jù)采集21和中心控制單元22。 光纖探頭12包含了入射光纖23和出射光纖24,出射光纖24在8條以上。 本發(fā)明的有益效果是攜帶方便，不需要對傳感器冷卻，適于現(xiàn)場進行測試乙醇汽
油組分的便攜式光纖光電分析儀。
附圖說
附

圖1是光纖光電分析儀側(cè)視剖面圖 附圖2是光分割器結(jié)構(gòu)示意圖 附圖3是光纖結(jié)構(gòu)示意圖
附圖4是乙醇汽油光纖光電分析儀采集、處理框圖 附圖5是乙醇汽油光纖光電分析儀采集、處理框圖
l光學、光纖系統(tǒng)，2信號采集系統(tǒng)，3電腦，4光源，5聚焦透鏡，6光調(diào)制器，7屏 蔽罩，8光柵，9、 IO.反射鏡，ll.光纖接口， 12光纖探頭，13樣品池，14漫透射體， 15檢測器，16入光狹縫，17狹縫，18光分割器，19過光口， 20信號調(diào)理，21數(shù)據(jù)采集， 22中心控制單元，23入射光纖，24出射光纖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本用新型作進一步詳細說明-
乙醇汽油光纖光電分析儀是由光學、光纖系統(tǒng)1和信號采集系統(tǒng)2構(gòu)成，光 學、光纖系統(tǒng)1包括屏蔽罩7、光纖探頭12和漫透射體13，在屏蔽罩7內(nèi)底 面通過支架裝有光源4和聚焦透鏡5及光調(diào)制器6，在光調(diào)制器6右外側(cè)設(shè)有 入光狹縫16，屏蔽罩7內(nèi)底面裝有反射鏡10，右側(cè)內(nèi)壁通過支架裝有反射鏡 9，屏蔽罩7內(nèi)側(cè)壁裝有信號采集系統(tǒng)2，上內(nèi)壁固定有光柵8，狹縫17、光 纖接口 11和檢測器15，屏蔽罩7外部設(shè)有光纖探頭12、樣品池13和漫透射 體H，光纖探頭12通過光纜與光纖接口 11連接。反射鏡9、 10中心對稱， 且與光柵8、入光狹縫16、狹縫17和光源4的中心設(shè)計在同一平面上，光源 4、聚焦透鏡5、光調(diào)制器6入光狹縫16和反射鏡9的中心設(shè)計在同一水平線 上。光調(diào)制器6包含了一個以上光分割器18和一個以上直流電機，光分割器 18是在圓形金屬板上等角度開出至少12個梯形過光口 19，通過銷子將光分割器18固定在直流電機的轉(zhuǎn)動軸上，直流電機驅(qū)動光分割器18，使入射光變 成強弱交替變化的光。信號采集系統(tǒng)2包括信號調(diào)理20、數(shù)據(jù)采集21和中心 控制單元22。光纖探頭12包含了入射光纖23和出射光纖24，出射光纖24
在8條以上。
光源4為鎢鹵素燈，聚焦透鏡5由3片凸透鏡組成，光源4、光調(diào)制器6通過支架和 螺釘凼定在底板上，光調(diào)制器6緊靠入光狹縫16的外面，并保證光源4和聚焦透鏡5的 中心與光調(diào)制器6、入光狹縫16、反射鏡9的中心在同一水平線上；反射鏡9和10中心 對稱，光柵8、反射鏡9、 10通過支架和螺絲固定在屏蔽罩7的內(nèi)側(cè)壁和內(nèi)底面上，光柵 8是300線的閃耀光柵，它與反射鏡9、 10、入光狹縫16、狹縫17和光源4 的中心設(shè)計在同 一個水平面上，使自然光分解為按序排列的各級光譜。屏蔽 罩7可擋住外界雜散光和灰塵進入光學系統(tǒng)。光調(diào)制器6是由光分割器18和直流 電機組成，光分割器18是在圓形金屬板上等角度開出12個梯形過光口 19，光分割器18 通過銷子固定在直流電機的轉(zhuǎn)動軸上，直流電機根據(jù)中心控制單元22給出驅(qū)動光調(diào)制器6 的指令，光調(diào)制器6通過電壓為12V的直流電機驅(qū)動光分割器18，使光分割器 1.8上的過光[J 19交替變換，使入射光調(diào)制為480Hz強弱交替變化的光。傳感 器15的兩管腳焊在電路板上，傳感器為PbS傳感器，傳感器15和信號調(diào)理模 塊20W雙絞線相連，利用信兮調(diào)理模塊20對信^進行濾波處理，得到信噪 比較高的直流電信號。直流電信號通過雙絞線送到數(shù)據(jù)采集模塊21，數(shù)據(jù)采 集模塊21和中心控制單元22設(shè)計在一個電路板上，通過通訊線與電腦3相 連。中心控制單元22負責儀器基本功能的實現(xiàn)。
本發(fā)明的工作過程是，當電源給光源4供電使其發(fā)光，光線透過聚焦透 鏡5聚焦后，經(jīng)光調(diào)制器6調(diào)制。使入射光調(diào)制為480Hz后的光斑透過入光 狹縫16照射在反射鏡9上。反射鏡9改變了光線的方向，使其照在光柵8上， 光柵8對光線進行分光，在中心控制單元22的控制下使所需波段的光線折射 到反射鏡10上，經(jīng)反光鏡10反射的光線通過屏蔽罩7上部的狹縫17進入光 纖接口 11后，經(jīng)光纖探頭12、入射光纖23，樣品池13照在樣品上，透過樣 品的近紅外光線經(jīng)過漫反射體14漫反射回來經(jīng)出射光纖24照在檢測器器15 丄，測出山被測物農(nóng)面漫反射回來的近紅外線光的強度，山檢測器器15將光 強度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｔ撾娦盘栍尚盘栒{(diào)理模塊20處理后濾掉了噪聲，得 到信噪比很高的直流電信號，該電信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊21轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號， 由中心控制單元22的通訊端口送往電腦3。經(jīng)電腦3數(shù)學處理即可分析出樣 品的成份和各成份的含量。
權(quán)利要求1.一種用于現(xiàn)場檢測有機物組分的乙醇汽油光纖光電分析儀，包括電腦(3)，其特征在于，是由光學、光纖系統(tǒng)(1)和信號采集系統(tǒng)(2)構(gòu)成，光學、光纖系統(tǒng)(1)包括屏蔽罩(7)、光纖探頭12和漫透射體(13)，在屏蔽罩(7)內(nèi)底面通過支架裝有光源(4)和聚焦透鏡(5)及光調(diào)制器(6)，在光調(diào)制器(6)右外側(cè)設(shè)有入光狹縫(16)，屏蔽罩(7)內(nèi)底面裝有反射鏡(10)，右側(cè)內(nèi)壁通過支架裝有反射鏡(9)，屏蔽罩(7)內(nèi)側(cè)壁裝有信號采集系統(tǒng)(2)，上內(nèi)壁裝有光柵(8)，狹縫(17)、光纖接口(11)和檢測器(15)，屏蔽罩(7)外部設(shè)有光纖探頭(12)、樣品池(13)和漫透射體(14)，光纖探頭(12)通過光纜與光纖接口(11)連接。
2. 按照權(quán)利要求1所說的乙醇汽油光纖光電分析儀，其特征在 于，反射鏡(9)、 (10)中心對稱，且與光柵(8)、入光狹縫(16)、 狹縫(17)和光源(4)的中心設(shè)計在同一平面上，光源(4)、聚焦 透鏡(5)、光調(diào)制器(6)入光狹縫(16)和反射鏡(9)的中心設(shè)計 在同一水平線上。
3. 按照權(quán)利要求1所說的乙醇汽油光纖光電分析儀，其特征在 于，光調(diào)制器(6)包含了一個以上光分割器(18)和一個以上直流 電機，光分割器(18)是在圓形金屬板上等角度開出至少12個梯形 過光口 (19)，通過銷子將光分割器(18)固定在直流電機的轉(zhuǎn)動軸 上，直流電機驅(qū)動光分割器(18)，使入射光變成強弱交替變化的光。
4. 按照權(quán)利要求1所說的乙醇汽油光纖光電分析儀，其特征在 于，信號采集系統(tǒng)(2)包括信號調(diào)理(20)、數(shù)據(jù)采集(21)和中心 控制單元(22)。
5. 按照權(quán)利要求1所說的乙醇汽油光纖光電分析儀，其特征在 于，光纖探頭(12)包含了入射光纖(23)和出射光纖(24)。
6. 按照權(quán)利要求5所說的出射光纖(24)，其特征在于，出射光 纖(24)至少在8條以上。
專利摘要本實用新型公開了一種適于現(xiàn)場測試的便攜式有機組分檢測設(shè)備，尤其是乙醇汽油光纖光電分析儀，是由光學、光纖測樣系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)和電腦組成。該分析儀的光學系統(tǒng)采用了光纖取樣設(shè)計，信號采集系統(tǒng)是在電腦控制下經(jīng)光調(diào)制器將入射光變成強弱交替變化的光，經(jīng)光柵分光后，經(jīng)過入射光纖傳輸照射在所測樣品上，透過樣品的光照在漫反射體上返回出射光纖傳輸?shù)絺鞲衅魃?。測出漫反射回來的近紅外光的強度，經(jīng)電腦處理后即可得到所測樣品的成分和各成分的含量。該儀器體積小，重量輕，方便快捷，測試精度較高，適于現(xiàn)場進行樣品的組份分析。
文檔編號G01N21/00GK201000420SQ200720093240
公開日2008年1月2日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者武子玉, 王智宏 申請人:吉林大學