CN116448679A - 一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液体化学品测量领域，公开了一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，包括主控板和位于目标液体化学品两侧的光发射端和光接收端，主控板的输出端与之连接有若干光源，若干光源的一端通过尾纤安装有多模光纤耦合器，且多模光纤耦合器另一端设置有光发射端，且光发射端与光接收端对应设置，光接收端的输出端连接有光谱分析模块，多模光纤耦合器的一端安装有第一多模光纤纤维，且第一多模光纤纤维的另一端安装在光发射端的输入端；本发明提高了该方法的使用性能，在测量化学品浓度时，可以实现测量仪器的自我诊断，进而可以排除各项故障，提前诊断操作进行人工维护，保证了检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于液体化学品测量领域，更具体地说，涉及一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法。
背景技术
目前，在半导体制造、太阳能制造、LED制造等行业需要对生产过程中的液体化学品进行在线实时的浓度监控测量，以保证产品质量稳定和良率的提升。对于单一组分的化学品一般使用密度法或者折射率法进行测量，但是对于混合多组分的化学品，密度法或者折射率法就无法分辨各个组分的变化。这些测量方法不具有测量的特异性，还受溶液的浑浊度、气泡及固体颗粒杂质的影响。
本发明通过采用高稳定的冷光源对特定光谱段的进行增强，通过设置多模光纤耦合器、第一多模光纤、光发射端和光接收端，以实现多束光耦合、共路传输、共路发射和接收的方式，提高特定谱段检测信号的信噪比；在仪器主控板的存储器中存储参考谱，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，实现仪器智能化的自诊断，从而提高多化学品浓度的测量精度，且同时降低测量仪器的成本，可以满足原位、在线测量准确度、适应溶液浑浊、存在气泡、杂质等方面的问题。
此外，在测量化学品浓度时，往往会由于设备故障（例如，仪器中光源故障、发射或接收端口污染或堵塞）或待测化学品自身存在气泡或杂质等原因，导致检测结果不准确。因此，为排除仪器故障或化学品污染导致的测量不准确的问题，在使用仪器测量化学品浓度前，增加诊断步骤，如诊断提示异常，则进行人工维护或者处理待测化学品后再行检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，提高了该方法的使用性能，在测量化学品浓度时，可以实现测量仪器的自我诊断，进而保证可以排除各项故障，提前诊断操作进行人工维护，保证了检测结果的准确性。
本发明采取的技术方案具体如下：
一种测量仪器的测量方法，包括主控板和位于目标液体化学品两侧的光发射端和光接收端，所述主控板的输出端与之连接有若干个光源，若干个所述光源的一端通过尾纤安装有多模光纤耦合器，且所述多模光纤耦合器另一端设置有光发射端，且所述光发射端与光接收端对应设置，所述光接收端的输出端连接有光谱分析模块，所述多模光纤耦合器的一端安装有第一多模光纤纤维，且所述第一多模光纤纤维的另一端安装在光发射端的输入端。
可选的，所述光接收端的输出端固定安装有第二多模光纤纤维，所述第二多模光纤纤维的另一端固定安装在光谱分析模块的输入端。
可选的，所述光发射端和光接收端之间设置有液体化学品流通管道，所述液体化学品流通管道的侧壁固定安装有温度传感器。
可选的，所述光源包括卤素灯和/或冷光源。
一种混合化学品浓度测量仪器的具备诊断的测量方法，包括以下步骤：
S1、采用卤素灯发出常规光谱段的光，并采用高稳定的冷光源对特定光谱段的进行增强；
S2、通过多模光纤耦合器、第一多模光纤纤维、光发射端和光接收端，以实现多束光耦合、共路传输、共路发射和接收的方式；
S3、在仪器主控板的存储器中存储参考谱，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，实现仪器智能化的自诊断；
S4、采用以特定光源的波段测量化学品浓度，将测定结果与参考谱的多个数据点做对比，若测定结果较参考谱存在能量下降，则表明设备有故障或待测化学品存在气泡或杂质；
S5、若测量过程中发生异常，测量仪器中通过主控板控制报警器发出报警；若无异常发生，则通过主控板与光谱分析模块实现对待测化学品浓度的测量操作。
可选的，S1中基于待测化学品特征谱的波长选择冷光源。
可选的，S3中所述参考谱为去离子水的测量光谱或为混合化学品的测量光谱其中的一种。
可选的，S3中所述参考谱为用户在仪器标定程序中操作或仪器制造商设置其中的一种。
可选的，S4中待测溶液根据待测化学品的的化学成分无光吸收的波长作为数据点进行比较。
可选的，S4中基于选定的数据点，当测量结果均小于参考谱的检测信号幅值时，预判为测量仪器的光源能量下降；当测量结果中个别数据点减小时，预判为待测溶液中含有杂质。
可选的，判断是否为该测量仪器故障产生报警，采用去离子水再进行检测，若用去离子水检测后，无故障报警，即可测出该测量仪器无故障。
可选的，判断是否为待测溶液的问题产生报警，更换测量仪器再进行检测，若用更换的测量仪器检测后，无故障报警，即可测出待测溶液无问题。
本发明取得的技术效果为：
本方案在进行测量混合化学品浓度，通过采用冷光源发出光信号，经过多模光纤耦合器、光发射端和光接收端，且光发射端与光接收端布设在待测化学品液体的两侧，在测量仪器主控板的存储器中存储参考谱，且参考谱用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，以实现多束光耦合、共路传输，采用以特定光源的波段测量化学品浓度，将测定结果与参考谱的多个点做对比，若存在能量下降，则表明设备有故障或待测溶液存在气泡或杂质，若存在以上测量过程中的异常，测量仪器中通过主控板控制报警器发出报警，若无异常发生，则进行测量操作，进而采用光谱分析模块与主控板进行测得浓度，从而提高了该方法的使用性能，在测量化学品浓度时，可以实现测量仪器的自我诊断，进而保证可以排除各项故障，提前诊断操作进行人工维护，保证了检测结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明一种混合化学品浓度测量仪器的结构示意图；
图2为本发明一种混合化学品浓度测量仪器的诊断方法流程图；
图3为本发明的双氧水案例的有异常因素展示图；
图4为本发明的双氧水案例的过滤掉异常因素展示图；
图5为本发明的双氧水案例的测量光谱展示图。
附图标记说明：1、主控板；2、冷光源；3、卤素灯；4、多模光纤耦合器；5、第一多模光纤纤维；6、光发射端；7、光接收端；8、液体化学品流通管道；9、第二多模光纤纤维；10、光谱分析模块；11、温度传感器。
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。
请参阅图1-图2，本发明提供一种混合化学品浓度测量仪器，包括主控板1和位于目标液体化学品两侧的光发射端6和光接收端7，主控板1的输出端与之连接有若干个冷光源2与卤素灯3，若干个冷光源2与卤素灯3的一端通过尾纤安装有多模光纤耦合器4，且多模光纤耦合器4另一端设置有光发射端6，且光发射端6与光接收端7对应设置，光接收端7的输出端连接有光谱分析模块10，多模光纤耦合器4的一端安装有第一多模光纤纤维5，且第一多模光纤纤维5的另一端安装在光发射端6的输入端。光接收端7的输出端固定安装有第二多模光纤纤维9，第二多模光纤纤维9的另一端固定安装在光谱分析模块10的输入端。光发射端6和光接收端7之间设置有液体化学品流通管道8，液体化学品流通管道8的侧壁固定安装有温度传感器11
需要说明的是，冷光源2为高稳定性的近红外光源，且根据待测化学品的种类以采用特定谱段的光源对卤素灯进行增强，以提高检测信号的信噪比；通过设置多模光纤耦合器4,以利用不同光纤面紧邻光纤芯区中导波能量的相互交换作用；光发射端6即为光发射端机，光发射端机用于在光传输系统中发送可调制光信号；光接收端7用于在光传输系统中接收可调制光信号；利用设置光谱分析模块10用于分析目标光谱；在仪器的主控板1的存储参考谱，参考谱用于仪器自诊断，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警；通过采用的第一多模光纤纤维5可以传输多个光传导模的光纤，进而保证由多模光纤耦合器4发出的光信号可以分通道进行传输至光发射端6，进而利用光发射端6将可调制光信号进行发送；通过设置的液体化学品流通管道8，使得光发射端6和光接收端7更好的检测流动在液体化学品流通管道8中的液体，通过设置的温度传感器11靠近光发射和接收端进行安装，获得准确的流体温度，通过主控板1用于对检测信号进行修正。
其中，一种混合化学品浓度测量仪器的具备诊断的测量方法，包括以下步骤：
S1、采用卤素灯3发出常规光谱段的光，并采用高稳定的冷光源2对特定光谱段的进行增强。具体的，冷光源的选取基于待测化学品中化学成分的特征谱进行，例如，参阅图5，在不同浓度双氧水的测量光谱中，在大于1400nm波长下，双氧水的检测信号幅值接近于0，此时信噪比过低，则可以选择大于1400nm的冷光源进行增强。
S2、通过多模光纤耦合器4、第一多模光纤纤维5、光发射端6和光接收端7，以实现多束光耦合、共路传输、共路发射和接收的方式，提高特定谱段检测信号的信噪比。
S3、在仪器主控板1的存储器中存储参考谱，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，实现仪器智能化的自诊断。
S4、采用以特定光源的波段测量化学品浓度，将测定结果与参考谱的多个数据点做对比，若测定结果较参考谱的检测信号幅值下降，则表明设备有故障或待测溶液存在气泡或杂质。在一些实施例中，基于选定的数据点，当测量结果均小于参考谱的检测信号幅值时，预判为测量仪器的光源能量下降；当测量结果中个别数据点减小时，预判为待测溶液中含有杂质。在另一些实施例中，在选择用于对比的数据点时，可以依据待测化学品的化学成分进行选择，具体的，选择化学成分无吸收的波长作为参考点。例如，参阅图3，选择双氧水无光吸收的如波长为900nm、958nm、1145nm、1280nm作为用于对比的数据点。
S5、若测量过程中发生异常，测量仪器中通过主控板控制报警器发出报警；若无异常发生，则通过主控板1与光谱分析模块10实现对待测化学品浓度的测量操作。
在一些实施例中，参阅图2，S3中参考谱为去离子水的测量光谱或为待测化学品的测量光谱其中的一种；可以根据需求选定去离子水的测量光谱或者待测化学品的测量光谱为参考谱。且S3中参考谱为用户在仪器标定程序中操作或仪器制造商设置其中的一种；该参考谱可以采用仪器标定程序中操作进行设置，也可以采用仪器制造商设置的进行使用。
在一些实施例中，参阅图2，S4中根据待测化学品的化学成分确定比较的点，例如：待测溶液中含ABC三种化学成分，那么在选择数据点时避免在ABC三种化学成分有吸收的点，即选择不受影响的点，如果这些点有吸收，则说明存在异常；采用根据待测化学品的化学成分进而可以确定比较的点，方便将测定结果与参考谱的多个数据点做对比。
在一些实施例中，参阅图2，判断是否为测量仪器故障产生报警，采用去离子水再进行检测，若用去离子水检测后，无故障报警，即可测出测量仪器无故障。
进一步的，请再次参阅图2，判断是否为待测溶液的问题产生报警，更换测量仪器再进行检测，若用更换的测量仪器检测后，无故障报警，即可测出待测溶液无问题。
本发明中主控板、多模光纤耦合器、光发射端、光接收端、光谱分析模块、温度传感器为公知的零部件，在此不再赘述。
其中，参阅图3-图4，以双氧水在异常因素和无异常因素的测量数据为例，如存在仪器故障的情况下，待测溶液的数值会出现较大偏差，因此增加了该项诊断步骤后，可以有效提高检测数据的准确度。
本发明的工作流程及原理：在使用过程中，除采用卤素灯提供常规波段之外，在信噪比较低的波段，通过采用高稳定的冷光源2对特定光谱段的进行增强，通过设置多模光纤耦合器4、第一多模光纤纤维5、光发射端6和光接收端7，以实现多束光耦合、共路传输、共路发射和接收的方式，提高特定谱段检测信号的信噪比；在仪器主控板1的存储器中存储参考谱，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，实现仪器智能化的自诊断，从而提高多化学品浓度的测量精度，采用以特定光源的波段测量化学品浓度，将测定结果与参考谱的多个数据点做对比，若测定结果较参考谱的检测信号幅值下降或存在能量下降，则表明设备有故障或待测溶液存在气泡或杂质，若测量过程中发生异常，测量仪器中通过主控板1控制报警器发出报警；若无异常发生，则通过主控板1与光谱分析模块10实现对混合化学品浓度的测量操作。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (12)
1.一种混合化学品浓度测量仪器，其特征在于：包括主控板（1）和位于目标液体化学品两侧的光发射端（6）和光接收端（7），所述主控板（1）的输出端与之连接有若干个光源（2,3），若干个所述光源（2,3）的一端通过尾纤安装有多模光纤耦合器（4），且所述多模光纤耦合器（4）另一端设置有光发射端（6），且所述光发射端（6）与光接收端（7）对应设置，所述光接收端（7）的输出端连接有光谱分析模块（10），所述多模光纤耦合器（4）的一端安装有第一多模光纤纤维（5），且所述第一多模光纤纤维（5）的另一端安装在光发射端（6）的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种混合化学品浓度测量仪器，其特征在于：所述光接收端（7）的输出端固定安装有第二多模光纤纤维（9），所述第二多模光纤纤维（9）的另一端固定安装在光谱分析模块（10）的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种混合化学品浓度测量仪器，其特征在于：所述光发射端（6）和光接收端（7）之间设置有液体化学品流通管道（8），所述液体化学品流通管道（8）的侧壁固定安装有温度传感器（11）。
4.根据权利要求1所述的一种混合化学品浓度测量仪器，其特征在于：若干个所述光源（2,3）为卤素灯（3）和/或冷光源（2）。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种混合化学品浓度测量仪器的具备诊断的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、采用卤素灯（3）发出常规光谱段的光，并采用高稳定的冷光源（2）对所述特定光谱段进行增强；
S2、通过多模光纤耦合器（4）、第一多模光纤纤维（5）、光发射端（6）和光接收端（7），以实现多束光耦合、共路传输、共路发射和接收的方式；
S3、在仪器主控板（1）的存储器中存储参考谱，用于光源性能下降、管路污染及液体混合化学品中存在未知化学物质的发现和预警，实现仪器智能化的自诊断；
S4、采用以特定光源的波段测量化学品浓度，将测定结果与参考谱的多个数据点做对比，若测定结果较参考谱的检测信号幅值下降，则表明设备有故障或待测化学品存在气泡或杂质；
S5、若测量过程中发生异常，测量仪器中通过主控板控制报警器发出报警；若无异常发生，则通过主控板（1）与光谱分析模块（10）实现对待测化学品浓度的测量操作。
6.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：S1中基于待测化学品的特征谱选择冷光源。
7.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：S3中所述参考谱为去离子水的测量光谱或为待测化学品的测量光谱其中的一种。
8.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：S3中所述参考谱为用户在仪器标定程序中操作或仪器制造商设置其中的一种。
9.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：S4中根据待测化学品的化学成分无光吸收的波长作为数据点进行比较。
10.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：S4中基于选定的数据点，当测量结果均小于参考谱的检测信号幅值时，预判为测量仪器的光源能量下降；当测量结果中个别数据点减小时，预判为待测溶液中含有杂质。
11.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：判断是否为该测量仪器故障产生报警，采用去离子水再进行检测，若用去离子水检测后，无故障报警，即可测出该测量仪器无故障。
12.根据权利要求5所述的一种混合化学品浓度测量仪器及其具备诊断的测量方法，其特征在于：判断是否为待测溶液的问题产生报警，更换测量仪器再进行检测，若用更换的测量仪器检测后，无故障报警，即待测溶液无问题。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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