CN112630109A - 用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物检测技术，尤其用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪及其检测方法，包括容置有待检溶液的容器和检测装置本体，所述待检装置本体包括探头，采集控制设备和双向循环泵，其中探头包括绝缘管，该绝缘管底部制有容置颗粒导入的绝缘微孔，该绝缘微孔浸没在待检溶液中，所述绝缘管内外分别安装有内电极和外电极，该两电极和采集控制设备的采集端分别导通，用于采集探头输出的电压信号和脉冲次数；所述的双向循环泵制有导液管，该导液管由绝缘管内穿入并浸没在绝缘管内的待检溶液液面以下，该导液管的即可向绝缘管内排出也可抽取溶液，所述双向循环泵的控制端和采集控制设备连接。
Description
技术领域
本发明涉及生物检测技术，尤其用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪及其检测方法。
背景技术
在化工化学，生物医药，环保，饮品，冶金等行业生产过程中溶液中的固体颗粒大小，数量对传热、传质、生产效率和生产效益十分重要。如何实时动态地监测生产过程中溶液中的颗粒大小，数量对产品的质量控制，生产工艺参数调整，降低生产成本提高生产效益起着决定性的参考作用。
目前，针对科研和生产过程中的溶液中颗粒的检测方法通常采用离线取样方法，无法及时动态地检测生产过程中的颗粒粒度情况，对实际的科研和生产效益产生一定的影响。目前常用的检测手段主要有超声波法，光电法，电导率法，高速摄像法，激光法，电阻方法等检测方法，现有检测技术方法仅能给出溶液中固体颗粒物的总体含量占比，个别技术方法可以给出颗粒物的统计数量，但无法给出单个颗粒的大小尺寸。准确检测出单个颗粒的大小和颗粒数量，在生产中对科学合理地调节生产工艺参数十分关键。
因此，应基于现有技术的不足开发一种实时监测，可检测出单个颗粒尺寸和颗粒数量的检测装置及相应的检测方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理，实时监测，可检测出单个颗粒尺寸和颗粒数量的检测装置及相应的检测方法。
本发明采取的技术方案是：
用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，包括容置有待检溶液的容器和检测装置本体，其特征在于：所述待检装置本体包括探头，采集控制设备和双向循环泵，其中探头包括绝缘管，该绝缘管底部制有容置颗粒导入的绝缘微孔，该绝缘微孔浸没在待检溶液中，所述绝缘管内外分别安装有内电极和外电极，该两电极和采集控制设备的采集端分别导通，用于采集探头输出的电压信号和脉冲次数；所述的双向循环泵制有导液管，该导液管由绝缘管内穿入并浸没在绝缘管内的待检溶液液面以下，该导液管的即可向绝缘管内排出也可抽取溶液，所述双向循环泵的控制端和采集控制设备连接，采集控制设备向双向循环泵输出控制命令调整工作模式。
进一步的，所述采集控制设备包括流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块，其中流量监测模块和压力监测模块用于采集双向循环泵的工作状态，电压监测模块和电流监测模块用于采集内电极和外电极输出的信号。
进一步的，所述双向循环泵还安装有回液管，该回液管的出液端和容器导通。
进一步的，所述的绝缘管内至双向循环泵之间的导液管采用换向阀控制溶液的流向，该换向阀的控制端和采集控制设备连接。
用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将待检溶液容置于容器内部；安装探头，采集控制设备和双向循环泵以及相关管路和硬件设备，调试相关的软件内容确保流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块和相关控制部分可正常使用；
步骤2：采用采集控制设备对双向循环泵的流向进行控制，调整为双向循环泵由绝缘管内的液面以下向外部抽取的操作模式；
步骤3：换向阀和双向循环泵根据操作模式选定的流向导通并工作；
步骤4：根据各监测模块输出的信息判断是否发生绝缘微孔堵塞的情况；
步骤5：如未发生堵孔情况，则持续上述流向进行监测直至预设的监测流程完毕；
步骤6：如发生堵孔情况，采集控制设备调整换向阀和双向循环泵的导通方向，向绝缘管内导出溶液，进而增加绝缘管内的液体压强将堵塞的绝缘微孔导通；
步骤7：待各监测模块输出的信息为预设的正常状态后，重复步骤2-6直至预设的监测流程完毕；
步骤8：基于以上流程采集的数据，根据麦克斯韦方程组，根据电压变化计算颗粒的尺寸，根据脉冲的数量计算颗粒的数量。
而且，所述步骤4中，如发生堵孔情况，流量监测模块监测的双向循环泵的流量较正常流量更低；压力监测模块，绝缘管内的液体压力会降低，外部压力会增加；电压监测模块和电流监测模块，由于粒子通过的数量减少，电阻提升，在恒电压状态下，电流降低，并输出相应的电压脉冲信号，进而根据以上采集到的参数变化择一或择多判断绝缘微孔是否发生堵塞。
本发明的优点和积极效果是：
本发明中，基于库尔特原理以及电阻法的采集方式。采用探头，采集控制设备和双向循环泵进行配合，探头结构依托于库尔特原理的基础结构，其在绝缘管的内部采用双向循环泵导通，如绝缘微孔未发生堵塞则将其内部的溶液进行抽吸，颗粒顺次进入形成电阻，采用恒电压或恒电流的方式，采集过程中电流和电压处于一个较为稳定的区间，之后根据麦克斯韦方程组可知，通过检测电压的变化情况，反推出颗粒物的尺寸，根据脉冲的数量可以得出颗粒的数量。采集控制设备即用于采电压和电流参数，又可对双向循环泵和相关组将的导通方向进行调整，在检测过程中有效起到防堵作用，进而实现持续实时检测。
本发明中，在采集控制设备中内置流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块等多个监测模块，可对检测过程中不同的参数进行采集，并根据相应参数择一或择几来判断检测过程的状态。
本发明中，双向循环泵和其组件如换向阀等进行配合，结构合理，技术成熟，可有效并迅速的调整溶液流向，触发时间短，应变迅速，不会影响正常检测过程的参数采集。
本发明中，基于以上检测装置衍伸出相应的监测方法，该监测方法不但具有实时性，还可自行对绝缘微孔堵塞状态进行反冲防堵，保证监测过程的持续高效。
附图说明
图1为本发明采集原理的结构示意图；
图2为应用该检测装置的监测方法流程图；
图3为采集控制设备显示状态的界面图；
图4为应用本采集装置的实施例的结构图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，包括容置有待检溶液5的容器9和检测装置本体，本发明的创新在于，所述待检装置本体包括探头12，采集控制设备1和双向循环泵2，其中探头包括绝缘管3，该绝缘管底部制有容置颗粒6导入的绝缘微孔7，该绝缘微孔浸没在待检溶液中，所述绝缘管内外分别安装有内电极4和外电极8，该两电极和采集控制设备的采集端分别导通，用于采集探头输出的电压信号和脉冲次数；所述的双向循环泵制有导液管，该导液管由绝缘管内穿入并浸没在绝缘管内的待检溶液液面以下，该导液管的即可向绝缘管内排出也可抽取溶液，所述双向循环泵的控制端和采集控制设备连接，采集控制设备向双向循环泵输出控制命令调整工作模式。
本实施例中，图1中标号10的部分的电敏感区的局部放大图，标号12为颗粒通过内、外电极之间时产生的电压脉冲信号的波形示意图。
本实施例中，所述采集控制设备包括流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块，其中流量监测模块和压力监测模块用于采集双向循环泵的工作状态，电压监测模块和电流监测模块用于采集内电极和外电极输出的信号。
本实施例中，所述双向循环泵还安装有回液管，该回液管的出液端和容器导通。
本实施例中，所述的绝缘管内至双向循环泵之间的导液管采用换向阀控制溶液的流向，该换向阀的控制端和采集控制设备连接。
本实施例中，包括如下步骤：
步骤1：将待检溶液容置于容器内部；安装探头，采集控制设备和双向循环泵以及相关管路和硬件设备，调试相关的软件内容确保流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块和相关控制部分可正常使用；
步骤2：采用采集控制设备对双向循环泵的流向进行控制，调整为双向循环泵由绝缘管内的液面以下向外部抽取的操作模式；
步骤3：换向阀和双向循环泵根据操作模式选定的流向导通并工作；
步骤4：根据各监测模块输出的信息判断是否发生绝缘微孔堵塞的情况；
步骤5：如未发生堵孔情况，则持续上述流向进行监测直至预设的监测流程完毕；
步骤6：如发生堵孔情况，采集控制设备调整换向阀和双向循环泵的导通方向，向绝缘管内导出溶液，进而增加绝缘管内的液体压强将堵塞的绝缘微孔导通；
步骤7：待各监测模块输出的信息为预设的正常状态后，重复步骤2-6直至预设的监测流程完毕；
步骤8：基于以上流程采集的数据，根据麦克斯韦方程组，根据电压变化计算颗粒的尺寸，根据脉冲的数量计算颗粒的数量。
本实施例中，所述步骤4中，如发生堵孔情况，流量监测模块监测的双向循环泵的流量较正常流量更低；压力监测模块，绝缘管内的液体压力会降低，外部压力会增加；电压监测模块和电流监测模块，由于粒子通过的数量减少，电阻提升，在恒电压状态下，电流降低，并输出相应的电压脉冲信号，进而根据以上采集到的参数变化择一或择多判断绝缘微孔是否发生堵塞。
本发明的使用过程是：
应用本发明所述的检测装置和监测方式的实施例：
在室温环境下，质量浓度为10％，粒径为70±3％微米的氧化铝，溶液为自来水中沉降实验，检测在搅拌过程中的关注位置的氧化铝分布情况，采集控制装置的应用场景如图4所示。其中，13为搅拌器，14为搅拌釜，该反应釜内置有10％氧化铝溶液。
本发明使用时，搅拌釜内置10％的氧化铝溶液有，在搅拌釜顶部安装有搅拌器，该搅拌器的旁侧位置固定安装探头，启动采集控制装置，通过双向循环泵建立检测系统的循环回路，通过调整搅拌器的搅拌速度，实时检测探头放置处的颗粒粒度分布情况，并在线实时读取采集控制装置上的输出结果。
在搅拌器设定一定的搅拌速度不变条件下，启动采集控制装置正常工作，调整氧化铝溶液的浓度，直至出现堵孔报警，启动采集控制装置软件界面的的排堵功能，可以选择自动排堵模式或者手动排堵模式。选定自动排堵模式时，采集控制装置将会自动根据检测主机中的各个监测功能模块的监测结果进行双向循环泵的工作状态调整，从而达到排堵功能。选择手动排堵模式时，在堵孔状态下采集控制装置将会根据检测主机中的各个监测功能模块的监测结果在软件界面报警提示，是否进行排堵由操作人员进行决定。当需要排堵时，造作人员点击软件界面的排堵按钮即可，无需其他操作。当无需排堵时，造作人员不需要进行其他操作即可。
对于本发明所述的装置针对浓度检测的极限浓度进行检测。在装有2000mL自来水的搅拌釜中，设定搅拌器的转速，每次按照一定质量添加粒径为50±3％微米的氧化铝颗粒，使用检测仪实时在线检测同一位置处的氧化铝颗粒粒度分布情况，直至使用检测仪的排堵功能无法解决堵孔问题时停止，浓度测试的实验结果证实检测仪最大检测浓度为30％。
Claims (6)
1.用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，包括容置有待检溶液的容器和检测装置本体，其特征在于：所述待检装置本体包括探头，采集控制设备和双向循环泵，其中探头包括绝缘管，该绝缘管底部制有容置颗粒导入的绝缘微孔，该绝缘微孔浸没在待检溶液中，所述绝缘管内外分别安装有内电极和外电极，该两电极和采集控制设备的采集端分别导通，用于采集探头输出的电压信号和脉冲次数；所述的双向循环泵制有导液管，该导液管由绝缘管内穿入并浸没在绝缘管内的待检溶液液面以下，该导液管即可向绝缘管内排出也可抽取溶液，所述双向循环泵的控制端和采集控制设备连接，采集控制设备向双向循环泵输出控制命令调整工作模式。
2.根据权利要求1所述的用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，其特征在于：所述采集控制设备包括流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块，其中流量监测模块和压力监测模块用于采集双向循环泵的工作状态，电压监测模块和电流监测模块用于采集内电极和外电极输出的信号。
3.根据权利要求1所述的用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，其特征在于：所述双向循环泵还安装有回液管，该回液管的出液端和容器导通。
4.根据权利要求1或3所述的用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪，其特征在于：所述的绝缘管内至双向循环泵之间的导液管采用换向阀控制溶液的流向，该换向阀的控制端和采集控制设备连接。
5.根据权利要求1-4中任一所述的用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将待检溶液容置于容器内部；安装探头，采集控制设备和双向循环泵以及相关管路和硬件设备，调试相关的软件内容确保流量监测模块，压力监测模块，电压监测模块和电流监测模块和相关控制部分可正常使用；
步骤2：采用采集控制设备对双向循环泵的流向进行控制，调整为双向循环泵由绝缘管内的液面以下向外部抽取的操作模式；
步骤3：换向阀和双向循环泵根据操作模式选定的流向导通并工作；
步骤4：根据各监测模块输出的信息判断是否发生绝缘微孔堵塞的情况；
步骤5：如未发生堵孔情况，则持续上述流向进行监测直至预设的监测流程完毕；
步骤6：如发生堵孔情况，采集控制设备调整换向阀和双向循环泵的导通方向，向绝缘管内导出溶液，进而增加绝缘管内的液体压强将堵塞的绝缘微孔导通；
步骤7：待各监测模块输出的信息为预设的正常状态后，重复步骤2-6直至预设的监测流程完毕；
步骤8：基于以上流程采集的数据，根据麦克斯韦方程组，根据电压变化计算颗粒的尺寸，根据脉冲的数量计算颗粒的数量。
6.根据权利要求5所述的用于高浓度弱导电液体中微颗粒粒度实时在线检测仪的检测方法，其特征在于：所述步骤4中，如发生堵孔情况，流量监测模块监测的双向循环泵的流量较正常流量更低；压力监测模块，绝缘管内的液体压力会降低，外部压力会增加；电压监测模块和电流监测模块，由于粒子通过的数量减少，电阻提升，在恒电压状态下，电流降低，并输出相应的电压脉冲信号，进而根据以上采集到的参数变化择一或择多判断绝缘微孔是否发生堵塞。
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