CN115078486A - 一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 - Google Patents
一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115078486A CN115078486A CN202210520258.9A CN202210520258A CN115078486A CN 115078486 A CN115078486 A CN 115078486A CN 202210520258 A CN202210520258 A CN 202210520258A CN 115078486 A CN115078486 A CN 115078486A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- liquid
- spectrum
- detection
- standard
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 150
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 117
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 9
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 18
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 10
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 206010000369 Accident Diseases 0.000 description 1
- 241000270728 Alligator Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/49—Systems involving the determination of the current at a single specific value, or small range of values, of applied voltage for producing selective measurement of one or more particular ionic species
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法，包括：盒体；液体容器；电极体，其插合安装于液体容器中，用于对样本液体和被测液体通电；供能单元，其穿设安装于盒体，供能单元连接处理显示单元、分析数据处理单元、分析数据处理单元、电极体，用于以提供能源及测试电流；泡沫液分析处理单元，其连接电极体，分析数据处理单元用于采集样本液体的标准频谱数据并建立频谱数据库，处理频谱数据库和比对频谱数据以得到频谱一致性数据；处理显示单元，其藕接分析数据处理单元，处理显示单元用于转化频谱一致性数据，据以获取并显示结果信息。本发明简化了泡沫液检测操作，提高了泡沫液检测装置的携行性及液体检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及化学分析检测技术，具体是一种通过采集特定类型的泡沫液，并通过与样品的导纳频谱数据进行比对，获得相似度数据进而评判被测泡沫液一致性是否合格的液体化学检测装置及方法。
背景技术
泡沫灭火剂是扑救可燃易燃液体的有效灭火剂，具有灭火效率高、用水量少等优点，被广泛应用于原油库、变电站和换流站充油设备等火灾事故处置中。为了保证泡沫灭火剂对扑救可燃易燃液体火灾的有效性，就需要对泡沫液的灭火性能进行评价与鉴定。为衡量泡沫液的灭火性能，国家标准GB15308-2006《泡沫灭火剂》对泡沫液的一系列性能参数与对应测试方法提出了要求。其中直接决定泡沫液灭火性能的关键指标是灭火时间与炕烧时间，而泡沫液的发泡倍数与25％析液时间则能够直接体现灭火性能的好坏。同时该标准对各型泡沫液的储存有效期提出了要求，即AFFF灭火剂8年、S\中\高倍泡沫液3年、P\FP\AR等其他泡沫液2年。储存期内，泡沫液的性能应满足该标准要求。超过储存期的产品则应每年进行灭火性能检验以确定是否有效。
但获得检验泡沫液灭火性能所需的发泡倍数与析液时间参数需要在现场进行泡沫释放试验，所需装置复杂、操作繁琐且耗时较长。因此，在国标要求的灭火性能检测基础上，应急管理部出台了消防救援行业标准XF/T 3006-2020《灭火剂及防火阻燃产品快速检定技术要求》，其中对泡沫液的快速检定做出了进一步要求，即使用专用近红外光谱仪采集相关产品的吸光度光谱数据并与该产品标准样的吸光度光谱数据进行一致性比对，通过分析验证得到快速检定结果。该标准要求使用专用的近红外光谱仪对泡沫液进行取样检测，缩短了泡沫液检测时间，但所需采样标准器精度要求高，检测设备价格昂贵且操作复杂。例如公开号为CN104422719A的现有发明专利《泡沫原液检测方法》提出了将电化学交流阻抗分析仪应用在泡沫液检测领域的一种检测方法，测量参数包括泡沫液导纳、阻抗、电导、电纳等，该发明同样需要对泡沫液进行释放实验，并对比泡沫液发泡倍数、析液情况与上述电化学参数的关系，但该现有文献中的具体技术实现方式与本发明存在区别，未披露本发明通过采集特定类型的泡沫液，并通过与样品的导纳频谱数据进行比对，获得相似度数据进而评判被测泡沫液一致性的具体技术方案，该现有文献与本发明技术方案不同，且该文献涉及的泡沫液检测操作较为复杂且耗时较长，亦无法达到本申请的技术效果。
综上，现有技术中的泡沫液检测技术存在泡沫液化学检测操作复杂，检测装置的携行性差，泡沫液检测精度低的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决泡沫液化学检测操作复杂，检测装置的携行性差，泡沫液检测精度低的技术问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，应用于液体化学检测，所述方法包括：盒体、液体容器、电极体、供能单元、泡沫液分析处理单元、处理显示单元；
所述盒体中形成一容纳空间，所述显示单元、所述分析数据处理单元、所述供能单元、所述电极体以及所述液体容器安装于所述容纳空间中；
所述液体容器，其安装于所述盒体内；
所述电极体，其插合安装于所述液体容器中，所述电极体用于对所述样本液体和所述被测液体通电；可替换电极片在每次检测后更换，排除泡沫液对电极片腐蚀造成的测量误差，确保检测的一致性。
所述供能单元，其穿设安装于所述盒体，所述供能单元连接所述处理显示单元、分析数据处理单元、电极体，用以提供能源及测试电流；
所述泡沫液分析处理单元，其连接所述电极体，所述分析数据处理单元用于采集所述样本液体的标准频谱数据并建立频谱数据库，处理所述频谱数据库和所述比对频谱数据以得到频谱一致性数据。
所述处理显示单元，其藕接所述分析数据处理单元，所述处理显示单元用于转化所述频谱一致性数据，据以获取并显示结果信息。该装置同时采用模块化设计，功能模块之间使用线缆相互连接，便于拆装与更换。
在更具体的技术方案中，所述盒体，包括：盖体和容纳壳体；所述盖体一侧边缘活动固定于所述容纳壳体的边缘。
在更具体的技术方案中，液体容器，包括：
液槽，其为通透件，所述液槽为耐腐蚀材质制成，所述液槽用以容纳所述样本液体和所述被测液体；
电极插合部，其为插槽，所述电极插合部的尺寸及数量与所述电极体相适配，用以将所述电极体插合安装于所述液槽中。
在更具体的技术方案中，所述电极体，其为金属导体材料制成，所述电极体包括：测试电极体和备用电极体，所述测试电极体用于在测试过程中插合安装于所述液体容器中；所述备用电极体用于更换所述测试电极体。所述可替换电极片使用工业纯铜制成，具有良好的导电性与防腐性，以确保较好的测量一致性。为避免在测量氟蛋白等类型泡沫液时泡沫液对电极片腐蚀影响测量结果，电极片将在每次测量后更换。
在更具体的技术方案中，所述供能单元，包括：蓄电组件、电源数据处理组件；
蓄电组件，其为蓄电池，所述蓄电组件连接所述电源数据处理组件。该装置整体便于携带，能够在脱离外部供电的情况下依靠内部电源自持运行，降低了现场泡沫液一致性检测的外部硬件条件需求，能在复杂现场场景下快速开展检测并实时显示检测结果。
在更具体的技术方案中，所述泡沫液分析处理单元，包括：检测参数生成组件、恒电位仪、电流检测组件、数据库存储组件、一致性处理组件、接口组件；
所述检测参数生成组件，其为函数发生器，所述检测参数生成组件控制所述电极体间电势变化，据以产生工作电流数据；
所述恒电位仪，其藕接所述检测参数生成组件，用以提供电位参照数据，据以控制所述动态电势数据；
所述电流检测组件，其藕接所述检测参数生成组件，所述电流检测组件用于利用下述逻辑将所述电流工作数据转化为阻抗频谱数据：
以下述逻辑处理得一致性阈值S：
S＝2MAX(Sij) (2)
据以得到所述标准频谱数据，其中，Sij为第i个合格样品个第j个合格样品间的导纳频谱方均根误差，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，yik为第i个合格样品在第k个频率下的导纳值，yjk为第j个合格样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，ykl为第l份样品在第k个频率下的导纳值，m为标准样品总份数；
所述数据库比对组件，其藕接所述电流检测组件，所述数据库比对组件用于存储所述标准频谱数据，据以比对所述比对频谱数据，以得到所述频谱一致性数据。
在更具体的技术方案中，所述数据库比对组件，包括：标准数据存储组件、一致性比对组件，
所述标准数据存储组件，其为一存储器，用以存取所述标准频谱数据；
所述一致性比对组件，其藕接所述标准数据存储组件，所述一致性比对组件根据下述逻辑比对所述标准频谱数据和所述比对频谱数据：
R＝(100-5S′/S)％ (4)
据以得到所述频谱一致性数据，其中，S’为待测样品导纳频谱与标准一致性导纳频谱的方均根误差值，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，y’k为待测样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，R为匹配度。
在更具体的技术方案中，所述接口组件，包括：电极线接口、供电接口和数据传输接口，
所述电极线接口连接所述数据库比对组件；
所述供电接口连接供电单元；
所述数据传输接口连接处理显示单元。
在更具体的技术方案中，所述处理显示单元，包括：显示组件、输入输出数据处理组件；
所述输入输出处理组件，其安装于所述盒体中，所述输入输出处理组件通过电极线藕接所述泡沫液分析处理单元，用以处理所述频谱一致性数据，以得到并发出所述结果信息；
所述显示组件，其藕接所述输入输出数据处理组件，用以接收并显示所述结果信息。
在更具体的技术方案中，一种基于频谱数据比对的泡沫液检测方法，应用于泡沫液一致性检测，所述方法包括：
将电极体插合安装于所述液体容器中；
将所述样本液体和所述被测液体注入液体容器中；
以供能单元对所述样本液体和所述被测液体通电；
以分析数据处理单元采集所述样本液体的标准频谱数据并建立频谱数据库，处理所述频谱数据库和所述比对频谱数据，据以得到频谱一致性数据；
以处理显示单元转化所述频谱一致性数据，据以获取并显示结果信息。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法，该装置整体便于携带，能够在脱离外部供电的情况下依靠内部电源自持运行，降低了现场泡沫液一致性检测的外部硬件条件需求，能在复杂现场场景下快速开展检测并实时显示检测结果；该装置同时采用模块化设计，功能模块之间使用线缆相互连接，便于拆装与更换，可替换电极片在每次检测后更换，排除泡沫液对电极片腐蚀造成的测量误差，确保检测的一致性，本发明解决了泡沫液化学检测操作复杂，检测装置的携行性差，泡沫液检测精度低的技术问题。
附图说明
图1是本发明实施例1的装置整体示意图；
图2是本发明实施例1的装置俯视图；
图3是本发明实施例1的数据采集与处理程序流程图；
图4是本发明实施例1的据处理与显示终端图形交互界面；
图5是本发明实施例2的导纳频谱标准数据示意图；
图6是本发明实施例3的在役泡沫液导纳频谱数据示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
本发明公开了一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法，包括箱盖1、数据处理与显示终端2、箱底3、电化学分析模块4、可替换电极片5、供电模块6、标准取样槽7，数据处理与显示终端2、电化学分析模块4、可替换电极片5、供电模块6、标准取样槽7均置于箱底3中并固定，箱盖1与箱底3通过合页连接且闭合后便于搬运。
参见附图1，本发明中数据处理与显示终端2、电化学分析模块4、可替换电极片5、供电模块6、标准取样槽7固定于箱底3中，数据处理与显示终端2采用一体化设计，集成计算机与触控显示器并通过USB数据线与电化学分析模块进行数据通信，能够一站式完成测量参数设置、数据采集、数据处理与可视化检测果输出。可替换电极片5使用工业纯铜制成，具有良好的导电性与防腐性，以确保较好的测量一致性。为避免在测量氟蛋白等类型泡沫液时泡沫液对电极片腐蚀影响测量结果，电极片将在每次测量后更换。供电模块6由锂电池与电源管理模块组成，能够稳定输出15V直流电供本检测装置使用。标准取样槽7由有机玻璃制成，能够有效防止被被现有各类型的泡沫液腐蚀，且具有良好的透光性便于观测泡沫液液位与电极片腐蚀情况。标准取样槽7一对侧壁上设置有电极片插槽，以供电极片插入固定。
参见附图2，电化学分析模块4由I/O接口、电化学分析PCB、三通道电极线组成，其中I/O接口通过触点与电化学分析PCB相连，三通道电极线通过I/O接口中的电极线接口23与电化学分析PCB相连。数据传输接口21采用USB Type-A形式便于与数据处理与显示终端通过USB数据线进行数据通信，供电接口22采用5557单排三针接口与供电模块相连，电极线接口23采用GX16-6芯航空插头以保证电极线连接稳定性。电化学分析PCB上集成有函数发生器、恒电位仪、电流检测模块，其中函数发生器能够控制电极间的电势连续变化，恒电位仪能够提供准确的零电位参照点以满足控制电压调节需求，电流检测模块能够将流入工作电极的电流转化为电压信号以便于信号采集。所述电化学PCB能够应用交流阻抗技术测量被测电极见的阻抗频谱，即通过将正弦波叠加于基极点位上，并不断调整该正弦波频率使其自高频向低频以某一特定分量进行扫描，在此过程中不断对电流及点位进行采样即可获得被测电极间阻抗的实部与虚部。三通道电极线由三根由单芯多股绝缘信号线制成，分别为工作电极、辅助电极与参比电极。电极线一端接有GX16-6芯航空插头以与电化学PCB相连，另一端接有鳄鱼夹与插入标准取样槽的可替换电极片相连。
参见附图3，本发明中数据处理与显示终端2内建的数据采集与处理程序流程图，该程序能够完成导纳频谱数据采集、处理程序及一致性检测结果可视化输出。其具体流程为在已建立的泡沫液导纳频谱标准数据库的基础上，通过现场技术人员设定检测参数与泡沫液类型，自动完成标准数据库读取、被测样品导纳频谱测量、导纳频谱数据收集与处理、导纳频谱一致性比对、一致性检测结果可视化输出一系列功能。
参见附图4，本发明中数据处理与显示终端2上显示的图形交互界面，现场泡沫液一致性检测时，技术人员能够通过该界面选取被测泡沫液样品的生产厂商、泡沫液类型、泡沫液浓度、出厂时间等参数，通过点击按钮一键开始检测、数据采集与处理，并最终实现一致性检测结果的可视化输出。
本发明在使用时，主要包括以下步骤：
步骤一：采集某一类型泡沫液的合格出厂样品作为标准样品；
步骤二：建立某一特定类型的泡沫液导纳频谱标准数据库。将步骤一采集到的样品置于标准取样槽7内，在标准取样槽7的一对电极片插槽中各插入一个可替换电极片5，使用电极线将电极片与电化学分析模块4相连；
步骤三：打开检测装置电源，在数据处理与显示终端2启动检测程序，设置检测频率为1至10000Hz并开始测量；
步骤四：选择所测泡沫液对应的类型、浓度参数，输出导纳频谱测量结果；
步骤五：以上述步骤测量得到的导纳频谱结果建立标准数据库，并恢复检测装置至初始状态；
步骤六：取现场在役泡沫液样品作为待检测样品置于标准取样槽7内，在标准取样槽7的一对电极片插槽中各插入一个可替换电极片5，使用电极线将电极片与电化学分析模块相连；
步骤七：重复步骤三与步骤四，将测量所得被测样品导纳频谱与同类型导纳频谱标准数据库相对比得到相似度数据，基于相似度数据判定被测样品与标准库一致性是否合格。
实施例2
使用本发明进行入网泡沫液一致性检测时，主要包括以下步骤：
首先应建立该类型待入网泡沫液标准导纳频谱数据库，而后采集待入网泡沫液样品并测量其导纳频谱，通过与标准数据库对比得到被测样品与标准的偏离度，通过阈值初步判定待入网品质是否达标。若被测样品与标准数据库的相似度低于评判阈值，则进一步进行泡沫液释放实验，通过泡沫释放测量泡沫液的发泡倍数和25％析液时间；若发泡倍数与25％析液时间的数值在国标要求的偏离范围之内，则认为该批次入网泡沫液满足入网要求，同时进行导纳频谱标准数据库的迭代更新；若基于导纳值推测的灭火性能不满足要求，则需要对被测泡沫液样品开展实验室条件下的灭火性能实验，测量泡沫液的灭火时间与抗烧时间；若通过实验测得的灭火时间和抗烧时间满足入网泡沫液的灭火性能要求，则认为此份待入网泡沫液部分指标不达标；若通过实验测得的灭火时间和抗烧时间不满足入网泡沫液灭火性能要求，则认为此厂家、此类型泡沫液不满足入网泡沫液要求，不得入网。若待入网泡沫液的导纳频谱与出场标准泡沫液的导纳频谱匹配度≥95％，则可认为入网泡沫液灭火性能与出场检验报告相符，即可认为此份待入网泡沫液符合标准要求。
在建立泡沫液快速检测所需的泡沫液一致性标准数据库时，主要包括以下步骤：
对认证证书有效期内稳定生产，每批次产品生产间隔时间不少于6个月、至少涵盖5个批次的合格样品进行取样，作为标准样品，样品总数记为m；
将一份标准样品置于标准取样槽内，在标准取样槽的一对电极片插槽中各插入一个可替换电极片，使用电极线将电极片与电化学分析模块相连；
打开检测装置电源，在数据处理与显示终端启动检测程序，设置检测频率为1至10000Hz并开始测量；
选择所测泡沫液对应的类型、浓度参数，输出并保存导纳频谱测量结果，并恢复检测装置至初始状态；
对其他标准样品重复步骤2到步骤4，直至完成该品类泡沫液所有标准样品的测量；
按公式(1)计算得到该类型泡沫液的一致性阈值，其中；Sij为第i个合格样品个第j个合格样品间的导纳频谱方均根误差，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，yik为第i个合格样品在第k个频率下的导纳值，yjk为第j个合格样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，ykl为第l份样品在第k个频率下的导纳值；
对其他标准样品重复步骤2到步骤4，直至完成该品类泡沫液所有标准样品的测量，则该类型该浓度的泡沫液的一致性阈值S如公式(2)所示；
S＝2MAX(Sij) (6)
标准的导纳频谱由公式(3)计算得到，其中yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，ykl为第l份样品在第k个频率下的导纳值，m为标准样品总份数。
完成上述步骤后，能够得到某一特定类型及浓度泡沫液的导纳频谱标准数据，如图5所示。对待入网的每一类型及浓度的泡沫液重复上述步骤后即可形成待入网泡沫液导纳频谱标准数据库。
在进行入网泡沫液一致性检测时，主要包括以下步骤：
采集待入网泡沫液样品置于标准取样槽内，在标准取样槽的一对电极片插槽中各插入一个可替换电极片，使用电极线将电极片与电化学分析模块相连；
打开检测装置电源，在数据处理与显示终端启动检测程序，设置检测频率为1至10000Hz并开始测量；
选择所测泡沫液对应的类型、浓度参数，输出导纳频谱测量结果；
保存导纳频谱结果并依次点击图形交互界面的“开始检测”、“显示检测结果”按钮，即可将测量所得被测样品导纳频谱与同类型导纳频谱标准数据库相对比得到相似度数据；
按公式(4)计算该待测样品与标准数据库的匹配度，其中；S’为待测样品导纳频谱与标准一致性导纳频谱的方均根误差值，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，y’k为待测样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，R为匹配度。在本实施例中R≥95％时认为该份待入网被测样品的一致性达标；
R＝(100-5S′/S)％ (8)
在使用频谱数据比对的方法进行泡沫液一致性检验后，当检测结果符合一致性阈值要求时，只需要通过泡沫测量泡沫液的发泡倍数，若现场测得发泡倍数与出场检验报告偏离程度符合国家标准要求，即发泡倍数偏差大于1.0或不大于标称值的20％(按差值中较大的判定)，则认为该批次待入网泡沫液满足入网标准要求，可以入网。
实施例3
使用本发明进行在役泡沫液老化性能一致性检测时，主要包括以下步骤：
开展泡沫液变温加速老化实验；参照GB 15308-2006中衡量泡沫液的抗冻能力和沉淀物情况时要求的变温实验要求，将泡沫液样品封口放置于烘箱中，进行变温循环，以24h为周期，进行导纳频谱与理化性能参数测量；
泡沫液样品进行释放实验；测量此时泡沫液的发泡倍数与25％析液时间；
确定老化泡沫液灭火性能达标与否的判定阈值；与认证证书标称值对比，若发泡倍数偏差大于1.0(或不大于标称值的20％，按差值中较大的判定)或25％析液时间与标称值偏差大于20％时，认为此时老化泡沫液的灭火性能已经不满足标准要求，此时老化泡沫液的导纳频谱数据为泡沫液老化实验阈值。
使用电化学分析技术进行老化泡沫液检测；若现场在役泡沫液测量得到的导纳频谱曲线处于泡沫液老化实验阈值与出场标准泡沫液之间，则认为此时在役泡沫液灭火性能仍然满足国家标准要求，无需更换，如图6所示；
使用电化学分析技术进行老化泡沫液检测；若在役泡沫液测量得到的导纳频谱曲线若处于泡沫液老化实验阈值与出场标准泡沫液曲线围城的区域之外，则认为此时在役泡沫液灭火性能不满足国家标准要求，需要立即更换。
综上所述，本发明提供了一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法，该装置整体便于携带，能够在脱离外部供电的情况下依靠内部电源自持运行，降低了现场泡沫液一致性检测的外部硬件条件需求，能在复杂现场场景下快速开展检测并实时显示检测结果；该装置同时采用模块化设计，功能模块之间使用线缆相互连接，便于拆装与更换，可替换电极片在每次检测后更换，排除泡沫液对电极片腐蚀造成的测量误差，确保检测的一致性。本发明解决了泡沫液化学检测操作复杂，检测装置的携行性差，泡沫液检测精度低的技术问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，应用于液体化学检测，所述方法包括：盒体、液体容器、电极体、供能单元、泡沫液分析处理单元、处理显示单元；
所述盒体中形成一容纳空间，所述显示单元、所述分析数据处理单元、所述供能单元、所述电极体以及所述液体容器安装于所述容纳空间中；
所述液体容器，其安装于所述盒体内；
所述电极体，其插合安装于所述液体容器中，所述电极体用于对所述样本液体和所述被测液体通电；
所述供能单元，其穿设安装于所述盒体，所述供能单元连接所述处理显示单元、分析数据处理单元、电极体，用以提供能源及测试电流；
所述泡沫液分析处理单元，其连接所述电极体，所述分析数据处理单元用于采集所述样本液体的标准频谱数据并建立频谱数据库，处理所述频谱数据库和所述比对频谱数据以得到频谱一致性数据；
所述处理显示单元，其藕接所述分析数据处理单元，所述处理显示单元用于转化所述频谱一致性数据，据以获取并显示结果信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述盒体，包括：盖体和容纳壳体；所述盖体一侧边缘活动固定于所述容纳壳体的边缘。
3.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述液体容器，包括：
液槽，其为通透件，所述液槽为耐腐蚀材质制成，所述液槽用以容纳所述容纳样本液体和所述被测液体；
电极插合部，其为插槽，所述电极插合部的尺寸及数量与所述电极体相适配，用以将所述电极体插合安装于所述液槽中。
4.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述电极体，其为金属导体材料制成，所述电极体包括：测试电极体和备用电极体，所述测试电极体用于在测试过程中插合安装于所述液体容器中；所述备用电极体用于更换所述测试电极体。
5.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述供能单元，包括：蓄电组件、电源数据处理组件；
蓄电组件，其为蓄电池，所述蓄电组件连接所述电源数据处理组件。
6.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述泡沫液分析处理单元，包括：检测参数生成组件、恒电位仪、电流检测组件、数据库存储组件、一致性处理组件、接口组件；
所述检测参数生成组件，其为函数发生器，所述检测参数生成组件控制所述电极体间电势变化，据以产生工作电流数据；
所述恒电位仪，其藕接所述检测参数生成组件，用以提供电位参照数据，据以控制所述动态电势数据；
所述电流检测组件，其藕接所述检测参数生成组件，所述电流检测组件用于利用下述逻辑将所述电流工作数据转化为阻抗频谱数据：
以下述逻辑处理得一致性阈值S：
S＝2MAX(Sij) (10)
据以得到所述标准频谱数据，其中，Sij为第i个合格样品个第j个合格样品间的导纳频谱方均根误差，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，yik为第i个合格样品在第k个频率下的导纳值，yjk为第j个合格样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，ykl为第l份样品在第k个频率下的导纳值，m为标准样品总份数；
获取所述比对频谱数据；
所述数据库比对组件，其藕接所述电流检测组件，所述数据库比对组件用于存储所述标准频谱数据，据以比对所述比对频谱数据，以得到所述频谱一致性数据。
7.根据权利要求6所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述数据库比对组件，包括：标准数据存储组件、一致性比对组件，
所述标准数据存储组件，其为一存储器，用以存取所述标准频谱数据；
所述一致性比对组件，其藕接所述标准数据存储组件，所述一致性比对组件根据下述逻辑比对所述标准频谱数据和所述比对频谱数据：
R＝(100-5S′/S)％ (12)
据以得到所述频谱一致性数据，其中，S’为待测样品导纳频谱与标准一致性导纳频谱的方均根误差值，k为第k个检测频率，n为检测频率总数，y’k为待测样品在第k个频率下的导纳值，yk为标准一致性导纳频谱第k个频率下的导纳值，R为匹配度。
8.根据权利要求6或1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述接口组件，包括：电极线接口、供电接口和数据传输接口，
所述电极线接口连接所述数据库比对组件；
所述供电接口连接供电单元；
所述数据传输接口连接处理显示单元。
9.根据权利要求1所述的一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置，其特征在于，所述处理显示单元，包括：显示组件、输入输出数据处理组件；
所述输入输出处理组件，其安装于所述盒体中，所述输入输出处理组件通过电极线藕接所述泡沫液分析处理单元，用以处理所述频谱一致性数据，以得到并发出所述结果信息；
所述显示组件，其藕接所述输入输出数据处理组件，用以接收并显示所述结果信息。
10.一种基于频谱数据比对的泡沫液检测方法，其特征在于，应用于泡沫液一致性检测，所述方法包括：
将电极体插合安装于所述液体容器中；
将所述样本液体和所述被测液体注入液体容器中；
以供能单元对所述样本液体和所述被测液体通电；
以分析数据处理单元采集所述样本液体的标准频谱数据并建立频谱数据库，处理所述频谱数据库和所述比对频谱数据，据以得到频谱一致性数据；
以处理显示单元转化所述频谱一致性数据，据以获取并显示结果信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210520258.9A CN115078486A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210520258.9A CN115078486A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115078486A true CN115078486A (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=83247840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210520258.9A Pending CN115078486A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115078486A (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0383217A2 (de) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Lang Apparatebau Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Schaumerkennung |
| JP2001272369A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Toshiba Corp | 微小電極を用いた測定方法、測定装置及び電極体 |
| US20020155587A1 (en) * | 2001-04-20 | 2002-10-24 | Sequenom, Inc. | System and method for testing a biological sample |
| US20050069892A1 (en) * | 2002-02-10 | 2005-03-31 | Iyengar Sridhar G. | Method and apparatus for assay of electrochemical properties |
| WO2008061289A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | The University Of Queensland | Method and apparatus for monitoring a froth phase |
| US20110298481A1 (en) * | 2008-10-27 | 2011-12-08 | Smart Frequencies B.V. | Capacitance electrode and sensor-system capable of sensing contaminants and method therefor |
| CN102661980A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-09-12 | 南京邮电大学 | 采用动态导纳谱学仪器的化学动力学测试方法 |
| CN104422719A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 许哲铭 | 泡沫原液检测方法 |
| CN108896894A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-11-27 | 国网江西省电力有限公司南昌供电分公司 | 一种基于频谱分析法的高压油纸频域介电测试仪及测试方法 |
| US20210293738A1 (en) * | 2018-07-13 | 2021-09-23 | Tecan Trading Ag | Devices and methods for capacitive foam detection in liquid containers |
-
2022
- 2022-05-13 CN CN202210520258.9A patent/CN115078486A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0383217A2 (de) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Lang Apparatebau Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Schaumerkennung |
| JP2001272369A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Toshiba Corp | 微小電極を用いた測定方法、測定装置及び電極体 |
| US20020155587A1 (en) * | 2001-04-20 | 2002-10-24 | Sequenom, Inc. | System and method for testing a biological sample |
| US20050069892A1 (en) * | 2002-02-10 | 2005-03-31 | Iyengar Sridhar G. | Method and apparatus for assay of electrochemical properties |
| WO2008061289A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | The University Of Queensland | Method and apparatus for monitoring a froth phase |
| US20110298481A1 (en) * | 2008-10-27 | 2011-12-08 | Smart Frequencies B.V. | Capacitance electrode and sensor-system capable of sensing contaminants and method therefor |
| CN102661980A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-09-12 | 南京邮电大学 | 采用动态导纳谱学仪器的化学动力学测试方法 |
| CN104422719A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 许哲铭 | 泡沫原液检测方法 |
| US20210293738A1 (en) * | 2018-07-13 | 2021-09-23 | Tecan Trading Ag | Devices and methods for capacitive foam detection in liquid containers |
| CN108896894A (zh) * | 2018-09-25 | 2018-11-27 | 国网江西省电力有限公司南昌供电分公司 | 一种基于频谱分析法的高压油纸频域介电测试仪及测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lechartier et al. | Proton exchange membrane fuel cell behavioral model suitable for prognostics | |
| CN104578429B (zh) | 电缆分支箱在线运行监测系统 | |
| US20030184307A1 (en) | Model-based predictive diagnostic tool for primary and secondary batteries | |
| US10439553B2 (en) | Method and system of fault detection and localization in DC-systems | |
| CN113138340B (zh) | 电池等效电路模型的建立方法、健康状态估算方法及装置 | |
| KR20130073933A (ko) | 축전지 검사용 전자식 배터리 검사 장치 | |
| Lyu et al. | SOH estimation of lithium-ion batteries based on fast time domain impedance spectroscopy | |
| CN107192665A (zh) | 多电极耦合的非均匀结构局部腐蚀的测试系统及方法 | |
| CN107807860B (zh) | 一种基于矩阵分解的电力故障分析方法及系统 | |
| CN103698668A (zh) | 基于Havriliak-Negami模型的油纸绝缘电力设备绝缘老化状态评估方法 | |
| CN103823162A (zh) | 基于频域Cole-Davidson模型的电力变压器绝缘老化状态评估方法 | |
| CN103472373B (zh) | 一种评价自然污秽与人工污秽绝缘子外绝缘等价性的方法 | |
| Riabokin et al. | Control of the State of Primary Alkaline Zn–MnO 2 Cells Using the Electrochemical Impedance Spectroscopy Method | |
| Mohsin et al. | A new lead-acid battery state-of-health evaluation method using electrochemical impedance spectroscopy for second life in rural electrification systems | |
| CN113624933A (zh) | 一种分布式氮磷监测系统及其使用方法 | |
| CN115078486A (zh) | 一种基于频谱数据比对的泡沫液检测装置及方法 | |
| Robinson | On-line battery testing: a reliable method for determining battery health? | |
| CN205428501U (zh) | 一种核电站堆芯棒位测量及控制棒驱动机构的测试装置 | |
| CN111352365A (zh) | 一种防尘通风型电力电气设备机柜及控制方法 | |
| CN102937615A (zh) | 一种检测锂离子电池壳体稳定性的方法 | |
| CN115184823A (zh) | 二次电池的一致性检测方法 | |
| CN210923872U (zh) | 一种配电终端故障在线判别系统 | |
| CN112542075A (zh) | 一种xlpe电缆局放仿真方法及其系统 | |
| Kanoun | Progress reports on impedance spectroscopy: measurements, modeling, and application | |
| Petrone | Electrochemical Impedance Spectroscopy for the on-board diagnosis of PEMFC via on-line identification of Equivalent Circuit Model parameters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |