CN103439282A - 溶液浓度的测定方法及测定设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种溶液浓度的测定方法及测定设备。测定设备包括样品池、光源、光学仪器、控制装置；测定设备仅包括两个具有相同光程的所述样品池。方法包括以下步骤：向两个样品池中分别装入溶液和参比液；使光源向样品池发射光线；控制装置发送一积分时间给光学仪器；光学仪器接收积分时间，并分别获取积分时间内光源透过两个样品池的光的能量值；控制装置获取上述光的能量值并计算出样品池中溶液的吸光度，然后判断该吸光度是否在一定范围内；如果在上述一定范围内，则根据该吸光度计算样品池中溶液的浓度；如果不在上述一定范围内，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器，重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得在上述一定范围内的吸光度。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶液浓度的测定方法，尤其涉及一种简单方便的溶液浓度的测定方法和测定设备。
背景技术
在织染行业中，色差是染色产品的色泽与染色产品样品色泽的偏差，是表征纺织产品质量的重要指标。由于间歇染机难以在线检测印染织物的色泽或色差，目前，国内外对于间歇染色都采用人工色差检测的方法，即只能在染色过程结束后，人工取样，离线测量色泽或色差，采用人工确定补色配方的色差控制方式来减小色差。人工色差检测和控制很大程度上依赖于对色员的经验，存在检测效果不稳定、重现性差、周期长等诸多缺点，同时，人工色差检测由于检测周期长，无法反映染色过程的整个周期染料上染面料情况，从而无法准确控制染料上染过程，造成产品质量不稳定、产品一次合格率低、成本增加、能源消耗增加、生产排放废水量增加。
为解决上述问题，业界相关厂商设计出一种染液自动分析设备，具体请参阅于2012年10月10日公告的中国实用新型专利第CN 202486044U号。该种染液自动分析设备主要是采用将光源照射在装有液体的比色皿上，然后通过光学仪器对溶液的透光度进行分析，从而测出其浓度、以及上染率等数据，从而在线检测印染织物的色泽或色差，准确控制燃料上染效果。但是，采用该种设备进行分析染液溶度时，需要将染液输送到多个具有不同光程的比色皿中，然后移动比色皿来确定用哪种比色皿能够测量并计算出溶液浓度及上染率等。由此导致溶液浓度的测量较为麻烦，并且较多的比色皿以及需要移动切换比色皿的移动平台等设置会导致整个设备的使用寿命较短，且性能上会存在较多弊端。
因此，有必要提供一种改进的溶液浓度的测定方法和测定设备以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单方便的溶液浓度的测定方法及测定设备。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种溶液浓度的测定方法，其包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池中；
提供一光源、一光学仪器以及与光学仪器连接的控制装置，将光源和光学仪器设置在样品池的两侧，使光源向样品池发射光线；
控制装置发送一积分时间给光学仪器；
光学仪器接收积分时间，并分别获取积分时间内光源透过两个样品池的光的能量值；
控制装置获取上述光的能量值，并根据该光的能量值计算出样品池中溶液的吸光度，然后判断该吸光度是否在一定范围内；
如果在上述一定范围内，则根据该吸光度计算样品池中溶液的浓度；
如果不在上述一定范围内，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器，重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得在上述一定范围内的吸光度。
作为本发明的进一步改进，所述控制装置根据光的能量值采用如下公式计算出所述吸光度，
作为本发明的进一步改进，所述新的积分时间的计算公式如下：
作为本发明的进一步改进，上述Tn的计算公式中所述Fn为控制系统中的预设值、或者为通过下述公式计算而得，
；其中A为预设的要达到的吸光度理论值，R为T0内光源通过装有参比液的样品池的光的能量值；D为光源关闭时光学仪器所能接收到的能量。
作为本发明的进一步改进，所述参比液为清水。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种溶液浓度的测定方法，其包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池中；
提供一光源、一光学仪器以及与光学仪器连接的控制装置，并将光源和光学仪器设置在样品池的两侧，使光源向样品池发射光线；
控制装置发送一积分时间给光学仪器；
光学仪器接收积分时间，并分别获取积分时间内光源透过两个样品池的光的能量值；
控制装置获取上述光的能量值，并根据该光的能量值计算出样品池中溶液的吸光度，然后判断该吸光度是否符合一设定值；
如果符合，则根据该设定值计算样品池中溶液的浓度；
如果不符合，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器，并重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得符合上述设定值的吸光度。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种溶液浓度的测定设备，包括样品池、向样品池发射光的光源、接收样品池的透射光的光学仪器、以及与光学仪器连接的控制装置，所述测定设备仅包括具有相同光程的两个所述样品池，所述控制装置提供光学仪器积分时间，并在积分时间结束后获取光学仪器积分时间内接收到的透射光的能量值，最后根据接收到的光的能量值获取待测溶液的吸光度进而获取待测溶液浓度。
本发明的有益效果是：本发明溶液浓度的测定设备和测定方法仅采用具有相同光程的两个样品池，不需要设置具有不同光程的多个样品池进行切换测试，仅通过改变光学仪器的积分时间获得溶液的浓度，进而算得溶液的上染率等，由此可使得整个测定设备性能得以优化，方便使用，进而使用寿命也更长。
附图说明
图1是本发明溶液浓度的测定设备的结构框图；
图2是本发明溶液浓度的测定方法的第一较佳实施例的流程图；
图3是本发明溶液浓度的测定方法的第二较佳实施例的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
请参照图1所示为本发明溶液浓度的测定设备的结构框图。本发明溶液浓度的测定设备包括具有相同光程以分别用以盛放待测溶液和参比液的两个样品池1、向样品池1发射光的光源2、接收样品池1的透射光的光学仪器3、以及与光学仪器3连接的控制装置4。在本实施方式中，所述控制装置4为一计算机；当然，所述控制装置4也可为可发送及接收信号和数据并处理数据的其他计算处理单元。在本实施方式中，所述样品池1为比色皿，当然，也可为其他可透射光且光程为一定值的流动池等；另外，所述参比液为清水。
其中，所述控制装置4与光学仪器3相连接并提供光学仪器3积分时间，在积分时间结束后获取光学仪器3积分时间内接收到的透射光的能量值，最后根据接收到的光的能量值获取溶液的吸光度进而获取溶液浓度。其中溶液的吸光度的计算公式为：
其中，A为待测溶液的吸光度；S为积分时间内光源通过装有待测溶液的样品池的光的能量值；R为积分时间内光源通过装有参比液的样品池的光的能量值；D为光源关闭时光学仪器所能接收到的能量。该溶液浓度的计算主要是采用吸光度的计算公式进行，即A=KCL；其中A为待测溶液的吸光度；K为吸光系数，是与溶液溶质有关的一个常量；C为溶液浓度；L为液层厚度，即也可理解为样品池1的光程，在本发明中，因测定设备仅包括具有相同光程以分别盛放待测溶液和参比液的两个样品池1，且样品池1的光程为单一的已知的定值。由此可见，当获知该等式中的A、K和L时，即可算得C，即溶液浓度。
为方便操作，本发明所述测定设备还可包括一可对两个样品池1进行切换移动的移动平台（未图示）。
由此可见，本发明溶液浓度的测定设备仅采用具有相同光程以分别盛放待测溶液和参比液的两个样品池1，不需要设置具有不同光程的多个样品池进行多次切换测试，仅通过改变光学仪器3的积分时间获得溶液的浓度，进而算得溶液的上染率等，由此可使得整个测定设备性能得以优化，方便使用，进而使用寿命也更长。
请参照图2所示为本发明溶液浓度的测定方法的第一较佳实施例，其主要采用上述溶液浓度的测定设备进行溶液浓度的测定，并包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池1、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池1中；
提供一光源2、一光学仪器3以及与光学仪器3连接的控制装置4，并将光源2和光学仪器3设置在样品池1的两侧，使光源2向样品池1发射光线；上述两个步骤也可同时或者调整先后顺序进行，通常为将测定设备先准备好，然后再向两个样品池1中分别装入待测溶液和参比液；
控制装置4发送一积分时间给光学仪器3；该积分时间根据待测溶液的不同预设在控制装置4中；
光学仪器3接收控制装置4发出的积分时间，并分两次分别获取积分时间内光源透过两个样品池1的光的能量值；
控制装置4向光学仪器3发送询问指令并通过该指令分别获取上述光的能量值，然后根据该光的能量值计算出样品池1中溶液的吸光度，最后判断该吸光度是否在一定范围内；其中，在本实施方式中，所述一定范围设置为光学仪器3本身所能达到的线性范围；
如果在上述一定范围内，则根据该吸光度计算样品池1中溶液的浓度；
如果不在上述一定范围内，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器3，重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得在上述一定范围内的吸光度。
其中，上述该光学仪器3是在接收到控制装置4发出的指令时开始进行计时，并根据控制装置4的指令先获取积分时间内光源2透过装有待测溶液的样品池1或者参比液的样品池1的光的能量值；控制装置4在积分时间结束后向光学仪器3发送询问指令并通过该指令获取上述光的能量值；之后控制装置4再向光学仪器3发出获取积分时间内光源透过另一样品池1的光的能量值，然后再接收。在此过程中，可通过设置一移动平台对两个样品池1通过控制装置4进行切换，以使得两个样品池1根据需求移动至光源2和光学仪器3之间以进行测试。
另外，上述新的积分时间的计算公式为：，其中
；其中Tn为新的积分时间，Fn为光源通过装有待测溶液的样品池时在Tn内要达到的光的能量值，T0为上一次的积分时间，F0为T0内光源通过装有待测溶液的样品池时的光的能量值，A为预设的要达到的吸光度理论值，R为T0内光源通过装有参比液的样品池的光的能量值；D为光源关闭时光学仪器所能接收到的能量。上述新的积分时间主要是通过预设要达到的吸光度理论值A，然后采用上述两个公式来完成计算；当然，也可直接对光源通过装有待测溶液的样品池时在Tn内要达到的光的能量值Fn进行预设，并直接采用上述第一个公式来完成积分时间的计算；此外，也可对上述A和Fn均进行预先设定，并采用两个公式相结合的方式对计算出的新的积分时间Tn进行校正。
请参照图3所示为本发明溶液浓度的测定方法的第二较佳实施例，其也是采用上述溶液浓度的测定设备进行溶液浓度的测定，并包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池1、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池1中；
提供一光源2、一光学仪器3以及与光学仪器3连接的控制装置4，并将光源2和光学仪器3设置在样品池1的两侧，使光源2向样品池1发射光线；上述两个步骤也可同时或者调整先后顺序进行，通常为将测定设备先准备好，然后再向两个样品池1中分别装入待测溶液和参比液；
控制装置4发送一积分时间给光学仪器3；该积分时间根据待测溶液的不同预设在控制装置4中；
光学仪器3接收控制装置4发出的积分时间，并分两次分别获取积分时间内光源透过两个样品池1的光的能量值；
控制装置4向光学仪器3发送询问指令并通过该指令获取上述光的能量值，然后根据该光的能量值计算出样品池1中溶液的吸光度，最后判断该吸光度是否符合一设定值；该设定值可根据待测溶液的浓度的大致状况进行预设定；
如果符合，则根据该设定值计算样品池1中溶液的浓度；
如果不符合，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器3，重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得符合上述设定值的吸光度。其中，该新的积分时间的计算方式与上述第一实施方式中新的积分时间的计算方式相同。
可见，第一较佳实施例和第二较佳实施例的溶液浓度的测定方法均是采用改变光学仪器3的积分时间以获取待测溶液的吸光度，进而获得待测溶液的溶度；唯一不同的是，第一较佳实施例中的吸光度设定为一定范围，即只要根据光学仪器3在积分时间内获取的光的能量值计算得到的吸光度在该一定范围内，控制装置4即可进行溶液浓度的计算；而第二较佳实施例中的吸光度设定为一设定值，控制装置4可能需要多次计算调整积分时间，以让光学仪器3测得符合设定值的吸光度，该种方式可简化后期溶液浓度的计算。
由以上可得，本发明溶液浓度的测定设备和测定方法均是采用光源2照射装有待测溶液的样品池1，通过控制装置4控制光学仪器3调整积分时间进而获得符合预设的吸光度范围或设定值的吸光度，最终获得溶液的浓度，进而可算得溶液的上染率等；在此设备或方法中，仅需要具有相同光程的两个样品池1，而不需要设置多个具有不同光程的样品池进行切换测试等，从而使得整个测定设备性能得以优化，方便使用，进而使用寿命也更长。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种溶液浓度的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池中；
提供一光源、一光学仪器以及与光学仪器连接的控制装置，将光源和光学仪器设置在样品池的两侧，使光源向样品池发射光线；
控制装置发送一积分时间给光学仪器；
光学仪器接收积分时间，并分别获取积分时间内光源透过两个样品池的光的能量值；
控制装置获取上述光的能量值，并根据该光的能量值计算出样品池中溶液的吸光度，然后判断该吸光度是否在一定范围内；
如果在上述一定范围内，则根据该吸光度计算样品池中溶液的浓度；
如果不在上述一定范围内，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器，重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得在上述一定范围内的吸光度。
2.根据权利要求1所述的溶液浓度的测定方法，其特征在于：所述控制装置根据光的能量值采用如下公式计算出所述吸光度，
3.根据权利要求1所述的溶液浓度的测定方法，其特征在于：所述新的积分时间的计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的溶液浓度的测定方法，其特征在于：上述Tn的计算公式中所述Fn为控制系统中的预设值、或者为通过下述公式计算而得，
；其中A为预设的要达到的吸光度理论值，R为T0内光源通过装有参比液的样品池的光的能量值；D为光源关闭时光学仪器所能接收到的能量。
5.根据权利要求1所述的溶液浓度的测定方法，其特征在于：所述参比液为清水。
6.一种溶液浓度的测定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供具有相同光程的两个样品池、待测溶液及参比液，并将待测溶液及参比液分别装入两个样品池中；
提供一光源、一光学仪器以及与光学仪器连接的控制装置，并将光源和光学仪器设置在样品池的两侧，使光源向样品池发射光线；
控制装置发送一积分时间给光学仪器；
光学仪器接收积分时间，并分别获取积分时间内光源透过两个样品池的光的能量值；
控制装置获取上述光的能量值，并根据该光的能量值计算出样品池中溶液的吸光度，然后判断该吸光度是否符合一设定值；
如果符合，则根据该设定值计算样品池中溶液的浓度；
如果不符合，则重新计算新的积分时间并传给光学仪器，并重新根据上述步骤获取吸光度，直至获得符合上述设定值的吸光度。
7.一种溶液浓度的测定设备，包括样品池、向样品池发射光的光源、接收样品池的透射光的光学仪器、以及与光学仪器连接的控制装置，其特征在于，所述测定设备仅包括具有相同光程的两个所述样品池，所述控制装置提供光学仪器积分时间，并在积分时间结束后获取光学仪器积分时间内接收到的透射光的能量值，最后根据接收到的光的能量值获取待测溶液的吸光度进而获取待测溶液浓度。
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