CN109612962A - 一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头，该光纤透射式探头包括：两端开口的空心壳体以及设置于空心壳体内部的入射光纤和出射光纤；空心壳体外表面设置有凹槽，凹槽用于填充油液，凹槽相对的两侧面设置有透明窗口，分别记为第一窗口和第二窗口，入射光纤射出的光束经第一窗口进入油液，光束经油液的吸收后通过第二窗口进入出射光纤。本发明通过光纤透射式探头对输油管道中辛烷值进行实时检测，整体结构简单，有效适应输油管道中高温、高压、高腐蚀的恶劣环境。
Description
技术领域
本发明涉及近红外光谱检测技术领域，特别是涉及一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头。
背景技术
辛烷值是衡量点燃式发动机燃料抗爆性能的一个约定数值，也是划分汽油牌号的依据。汽油的辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比。针对原油或汽油的输送，为了准确掌握输油管道内的情况，不但要求对输送油品进行识别，还要求对输送期间产生混合油的情况进行监控。针对原油加工，实时掌握加工油品的辛烷值，可以合理地控制炼油厂加工汽油的辛烷值不断提高，对原油的资源利用具有重要意义。
专利(CN 108130142 A)中采用的马达法辛烷值(MON)和专利(CN 105717272 B)中采用的研究法辛烷值(RON)，属于传统的化学测试方法，这些方法测试样品用量大，测试周期长，且测试费用高，无法满足于生产控制和实时检测的要求。同时输油管道中高温、高压、高腐蚀的恶劣环境，也加大了辛烷值检测的难度。因此，人们迫切需要一种使用简单，结实耐用的辛烷值测量装置。
发明内容
本发明为了解决在环境恶劣的输油管道中对辛烷值进行实时检测，提出了一种用于输油管道辛烷值实时检测的光纤透射式探头。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头，所述光纤透射式探头包括：两端开口的空心壳体以及设置于空心壳体内部的入射光纤和出射光纤；所述空心壳体外表面设置有凹槽，所述凹槽用于填充油液，所述凹槽相对的两侧面设置有透明窗口，分别记为第一窗口和第二窗口；所述入射光纤射出的光束经所述第一窗口进入所述油液，所述光束经油液的吸收后通过所述第二窗口进入所述出射光纤。
可选的，所述空心壳体内部还设置有角镜，所述角镜设置在所述第二窗口与所述出射光纤入射端之间的光路上，所述角镜为两面相互垂直的全反射三面角镜，将相互垂直的两面分别记为第一垂直面和第二垂直面，从所述第二窗口入射的光束射入所述第一垂直面，经所述角镜的全反射后，从所述第二垂直面射出，进入所述出射光纤。
可选的，所述第一垂直面和所述第二垂直面的对称面关于所述入射光纤和所述出射光纤对称平行设置。
可选的，所述光纤透射式探头还包括探头接口，所述探头接口安装在所述空心壳体的一端，所述探头接口上设置有两个通孔，所述通孔用于固定所述入射光纤的入射端和所述出射光纤的出射端。
可选的，所述光纤透射式探头还包括探头密封装置，所述探头密封装置安装在所述空心壳体的另一端。
可选的，所述光纤透射式探头还包括近红外光源和光谱仪，所述近红外光源用于产生光束，所述光谱仪用于接收出射光纤中的光束。
可选的，所述第一窗口和所述第二窗口均采用蓝宝石玻璃。
可选的，所述空心壳体采用316钛合金材料。
可选的，所述入射光纤和所述出射光纤均由7根纤芯组成，所述7根纤芯从内到外依次由光纤包塑线、不锈钢软管、不锈钢编织丝和PVC保护套包裹。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过光纤透射式探头对输油管道中辛烷值进行实时检测，整体结构简单，能够有效适应输油管道中高温、高压、高腐蚀的恶劣环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头的原理示意图；
图3为本发明实施例中入射光纤和出射光纤的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为了解决在环境恶劣的输油管道中对辛烷值进行实时检测，提出了一种用于输油管道辛烷值实时检测的光纤透射式探头。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头的结构示意图，如图1所示，该光纤透射式探头包括：两端开口的空心壳体107以及设置于空心壳体107内部的入射光纤104和出射光纤105，空心壳体107外表面设置有凹槽101，凹槽101用于填充油液，凹槽101相对的两侧面设置有透明窗口，分别记为第一窗口102和第二窗口103，入射光纤104射出的光束经第一窗口102进入油液，光束经油液的吸收后通过第二窗口103进入出射光纤105。其中，第一窗口102和第二窗口103相对应设置。
空心壳体107内部还设置有角镜106，角镜106设置在第二窗口103与出射光纤105入射端之间的光路上，角镜106为两面相互垂直的全反射三面角镜106，将相互垂直的两面分别记为第一垂直面和第二垂直面，从第二窗口103入射的光束射入第一垂直面，经角镜106的全反射后，从第二垂直面射出，进入出射光纤105，第一垂直面和第二垂直面的对称面关于入射光纤104和出射光纤105对称平行设置。本实施例中采用互相垂直的全反射界面制成的角镜106，使得光束能够实现180°的转折，解决了光纤不能弯折的问题，同时极大的减小了探头整体的体积。
光纤透射式探头还包括探头接口108，探头接口108安装在空心壳体107的一端，探头接口108上设置有两个通孔，通孔用于固定入射光纤104的入射端和出射光纤105的出射端。具体的，探头接口108上设置有两个光纤通孔，光纤法兰固定夹分别通过螺栓固定在光纤通孔的两端，入射光纤104和出射光纤105的一端分别采用SMA-905接口固定在光纤法兰固定夹上，探头接口108较细的一端与空心壳体107的一端通过螺纹相连接，本实施例中将入射光纤104和出射光纤105的两端分别通过光纤法兰固定夹进行固定，避免了探头因抖动造成的测量误差。
光纤透射式探头还包括探头密封装置109，探头密封装置109安装在空心壳体107的另一端。
第一窗口102和第二窗口103均采用蓝宝石玻璃。具体的，空心壳体107内设置有三个通孔，分别记为第一通孔、第二通孔和第三通孔，入射光纤104的另一端固定在光纤法兰固定夹上，光纤法兰固定夹由螺栓固定在第一通孔的一端，第一通孔的另一端设置有第一窗口102，出射光纤105的另一端固定在光纤法兰固定夹上，光纤法兰固定夹由螺栓固定在第二通孔的一端，第二通孔的另一端设置有角镜106，第三通孔的一端设置有第一窗口102，第三通孔的另一端设置有第角镜106，第一窗口102和第二窗口103均采用蓝宝石玻璃，两块蓝宝石玻璃窗口通过焊接分别固定在第一通孔和第三通孔。蓝宝石玻璃有着很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐蚀，其耐高温，导热好，硬度高，透红外，化学稳定性好，本实施例将两块蓝宝石玻璃窗口通过焊接分别固定在第一通孔和第三通孔处，可以防止油液进入探头内部，比传统的胶粘方式更加牢固和耐用。
空心壳体107采用316钛合金材料，实施例中探头采用316钛合金，具有硬度高，耐高温，耐腐蚀的优点，能够适应输油管道中的恶劣环境。
光纤透射式探头还包括近红外光源和光谱仪，近红外光源用于产生光束，光谱仪用于接收出射光纤105中的光束。
所述入射光纤和所述出射光纤均由7根纤芯组成，所述7根纤芯从内到外依次由光纤包塑线、不锈钢软管、不锈钢编织丝和PVC保护套包裹。
具体的，图3为本发明实施例中入射光纤和出射光纤的结构图，如图3所示，本实施例中入射光纤104和出射光纤105均由7根纤芯301组成，纤芯301从内到外依次由光纤包塑线302、不锈钢软管303、不锈钢编织丝304和PVC保护套305包裹，采用该结构可以有效增强光纤耐高温，耐腐蚀的能力，同时提高使用寿命和检测的精度。
本实施例通过光纤透射式探头对输油管道中辛烷值进行实时检测，整体结构简单，有效适应输油管道中高温、高压、高腐蚀的恶劣环境。
图2为本发明实施例中一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头的原理示意图，如图2所示，包括NIR光源201、光纤透射式探头202、输油管道203、油液204和光谱仪205。
在使用时，外部入射光纤104和出射光纤105的一端固定在探头接口的光纤法兰固定夹上，外部入射光纤104的另一端连接NIR光源(近红外光源)201，外部出射光纤105的另一端连接光谱仪205，光纤透射式探头202放置于输油管道203中，NIR光源201产生的光束通过入射光纤104到达凹槽101处，在凹槽101处有流动的油液204，油液204会吸收入射光纤104发出的部分光，吸收后的光束经过角镜106进行全反射，使得光束实现了180°的转折进入出射光纤105，通过与出射光纤105相连的光谱仪205即可得到油液204吸收后的光谱图，根据光谱图中近红外光源光谱的变化，即可实时测量得到油液的辛烷值。
其中，角镜106固定的角度确定方法：将入射光纤104和出射光纤105固定好之后，慢慢旋转角镜106，当光谱仪205中显示的光强达到最大的波峰时，就是角镜106需要旋转的角度，此时，将角镜106焊接到空心壳体内。
本实施例中通过光纤透射式探头、近红外光源和光谱仪实现了输油管道中辛烷值的实时检测。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述光纤透射式探头包括：两端开口的空心壳体以及设置于空心壳体内部的入射光纤和出射光纤；所述空心壳体外表面设置有凹槽，所述凹槽用于填充油液，所述凹槽相对的两侧面设置有透明窗口，分别记为第一窗口和第二窗口；所述入射光纤射出的光束经所述第一窗口进入所述油液，所述光束经油液的吸收后通过所述第二窗口进入所述出射光纤。
2.根据权利要求1所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述空心壳体内部还设置有角镜，所述角镜设置在所述第二窗口与所述出射光纤入射端之间的光路上，所述角镜为两面相互垂直的全反射三面角镜，将相互垂直的两面分别记为第一垂直面和第二垂直面，从所述第二窗口入射的光束射入所述第一垂直面，经所述角镜的全反射后，从所述第二垂直面射出，进入所述出射光纤。
3.根据权利要求2所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述第一垂直面和所述第二垂直面的对称面关于所述入射光纤和所述出射光纤对称平行设置。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述光纤透射式探头还包括探头接口，所述探头接口安装在所述空心壳体的一端，所述探头接口上设置有两个通孔，所述通孔用于固定所述入射光纤的入射端和所述出射光纤的出射端。
5.根据权利要求4所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述光纤透射式探头还包括探头密封装置，所述探头密封装置安装在所述空心壳体的另一端。
6.根据权利要求1所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述光纤透射式探头还包括近红外光源和光谱仪，所述近红外光源用于产生光束，所述光谱仪用于接收出射光纤中的光束。
7.根据权利要求1所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述第一窗口和所述第二窗口均采用蓝宝石玻璃。
8.根据权利要求1所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述空心壳体采用316钛合金材料。
9.根据权利要求1所述的用于检测辛烷值的光纤透射式探头，其特征在于，所述入射光纤和所述出射光纤均由7根纤芯组成，所述7根纤芯从内到外依次由光纤包塑线、不锈钢软管、不锈钢编织丝和PVC保护套包裹。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113075214A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-07-06 | 北京中仪智控科技有限公司 | 检测探头及检测分析方法 |
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