CN202956337U - 基于近红外的甲醇汽油快速检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，包括光源、入射光纤、样品池、出射光纤、微型光谱仪和计算机，光源通过入射光纤与样品池相连，样品池通过出射光纤与微型光谱仪相连，微型光谱仪通过USB连接线与计算机相连。微型光谱仪包括光纤准直镜、扫描反射微镜、闪耀光栅、数块球面反射镜、出射狭缝、探测器，在微型光谱仪箱体内，光纤准直镜设置在微型光谱仪箱体一侧上，扫描反射微镜斜置在光纤准直镜对侧，闪耀光栅与扫描反射微镜成锐角设置，球面反射镜设置在闪耀光栅的斜对侧。本实用新型便于携带，适合工业现场在线分析和野外流动检测各种甲醇汽油；检测速度快、重复性好、操作和维护方便、测量成本低。

Description

基于近红外的甲醇汽油快速检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种快速检测甲醇汽油甲醇含量的装置，尤其是一种基于近红外光谱的甲醇汽油甲醇含量的快速检测装置，属于无损检测技术领域。 

背景技术

甲醇含量是甲醇汽油最重要的品质属性，国家和地方标准中对车用甲醇汽油中的甲醇含量有明确规定，如M15甲醇汽油中甲醇含量不能超过15%，否则会导致燃料热值不足，汽车动力下降；同时，甲醇含量如果过高，可能造成甲醇汽油的辛烷值太低，容易损伤发动机。因此，甲醇汽油的甲醇含量的检测无论对于甲醇汽油制造企业还是用户来说，都是十分重要的指标。目前，甲醇汽油中甲醇含量的主要检测方法有气相色谱法、光谱法等。气相色谱法测量时间较短，精度高，但是该方法需要的实验仪器复杂，对实验环境要求较高，同时会产生测量废液，污染环境，不适合工业现场在线分析和野外环境测量需求。近红外光谱法是一种成熟的间接测量方法，目前已被广泛应用于汽油辛烷值等燃油品质的快速检测中，具有检测速度快、重复性好、操作和维护容易、测量成本低等优势。 

但是，傅里叶变换近红外光谱仪价格昂贵，体积和重量都较大，不易携带，只适合于实验室环境分析测量使用。对于国内众多的小型甲醇汽油调和企业，或油库油站等需要快速实时检测甲醇汽油品质的用户并不适用。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便于携带、检测速度快、重复性好、操作和维护方便、测量成本低的基于近红外的甲醇汽油快速检测仪。 

本实用新型通过以下技术方案予以实现： 

一种基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，包括光源、入射光纤、样品池、出射光纤、微型光谱仪和计算机，所述光源通过入射光纤与样品池相连，所述样品池通过出射光纤与微型光谱仪相连，微型光谱仪通过USB连接线与计算机相连；所述微型光谱仪包括光纤准直镜、扫描反射微镜、闪耀光栅、数块球面反射镜、出射狭缝、探测器，在微型光谱仪箱体内，光纤准直镜设置在微型光谱仪箱体一侧上，与出射光纤输出端位置对应；扫描反射微镜斜置在光纤准直镜对侧，闪耀光栅与扫描反射微镜成锐角设置，数块球面反射镜分别设置在闪耀光栅的斜对侧；待测光信号出射由出射光纤进入微型光谱仪箱体内，经由光纤准直镜入射到扫描反射微镜上，扫描反射微镜反射光信号至闪耀光栅，闪耀光栅将入射复色光分解成不同波长的单色光，经对应的球面反射镜会聚后，依次通过狭缝进入探测器中，实现对待测光信号全谱线的扫描。 

本实用新型的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。 

前述的基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，其中所述待测光信号的光源采用钨卤灯，所述钨卤灯光覆盖200~2500nm的波段范围。 

前述的基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，其中所述样品池两侧分别设有光纤接头，样品池上端设有用于插入样品容器的凹槽。 

本实用新型体积小、重量轻、便于携带，适合工业现场在线分析和野外流动检测各种甲醇汽油的甲醇含量；检测速度快、重复性好、操作和维护方便、测量成本低。 

本实用新型的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图； 

图2是本实用新型的微型光谱仪的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明： 

如图1所示，本实用新型包括光源1、入射光纤2、样品池3、出射光纤4、微型光谱仪5和计算机6，光源1采用波段范围200~2500nmd钨卤灯，钨卤灯光源输出稳定，满足快速检测仪的性能要求。光源1通过入射光纤2与样品池3相连，样品池3通过出射光纤4与微型光谱仪5相连，微型光谱仪5通过USB连接线7与计算机6相连。 

样品池3两侧分别设有光纤接头31，样品池3上端设有凹槽32，本实施例的凹槽32为100mm×100mm×50mm的长方体槽，用于插入样品容器33。样品池3材质通常选用石英或玻璃比色皿。从钨卤灯的光源1发出的入射光经样品池3一侧的入射光纤2射入样品池3，穿过样品池3和测试样品后，透射光从样品池3另一侧进入出射光纤4。为了提高信噪比，在实际检测过程中需要测量暗光谱，即光源1熄灭时候微型光谱仪5测量得到的信号，这些信号是背景噪声，应当从透射光信号中扣除。为了测量暗光谱，将一个和样品容器同尺寸的铝块放入样品池3的凹槽32中，由于铝块遮挡了全部入射光，因此光谱仪采集到的光谱信号即为暗光谱。 

如图2所示，本实施例的微型光谱仪5包括光纤准直镜51、扫描反射微镜52、闪耀光栅53、三块球面反射镜54、出射狭缝55、探测器56，在微型光谱仪箱体57内，光纤准直镜51设置在微型光谱仪箱体57一侧上，与出射光纤4输出端位置对应；扫描反射微镜52斜置在光纤准直镜51对侧，闪耀光栅53与扫描反射微镜52成锐角设置，三块球面反射镜54分别设置在闪耀光栅53的斜 对侧。 

待测光信号由出射光纤4进入微型光谱仪5内部，光信号经由光纤准直镜51入射到扫描反射微镜52上，扫描反射微镜52反射光信号至闪耀光栅53，闪耀光栅53将入射复色光分解成不同波长的单色光。扫描反射微镜52能在一个摆动周期内完成全光谱的扫描，闪耀光栅53可按所测量的波长范围选用。对于近红外—红外波段光谱的检测要求，某一波长的单色光可经由球面反射镜54反射通过出射狭缝55到达探测器56上，探测器56放置在扫描反射微镜52反射镜的会聚方向，探测器56测量出接收到的单色光强度。当扫描反射微镜52保持某一的镜面角度时，只有特定波长的单色光才能进入探测器56中；扫描反射微镜52的镜面周期性摆动，使得入射复色光在闪耀光栅53上的入射角度和各单色光的空间排列位置呈周期性变化，并使不同波长的单色光经球面反射镜54会聚后，依次通过出射狭缝55进入探测器56中，实现对待测光信号全谱线的扫描。本实施例中，扫描反射微镜52摆动在三个不同的位置上时，分别有900nm、1500nm和2500nm三种不同波长的单色光经各自对应的球面反射镜54会聚后，依次通过出射狭缝55进入探测器56中。 

探测器56将携带有样品信息的不同的近红外光信号送入微型光谱仪5通过前置放大电路转变为电信号，通过USB连接线7将建立的模型传到计算机6的相应存储器中，便于以后对其直接调用。电信号经A/D转换装置转换成数字信号，并选取已经建立的模型对测试量进行计算，将计算得到的的结果在计算机6的显示器上显示出来。 

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。 

Claims (3)

1.一种基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，其特征在于，包括光源、入射光纤、样品池、出射光纤、微型光谱仪和计算机，所述光源通过入射光纤与样品池相连，所述样品池通过出射光纤与微型光谱仪相连，微型光谱仪通过USB连接线与计算机相连；所述微型光谱仪包括光纤准直镜、扫描反射微镜、闪耀光栅、数块球面反射镜、出射狭缝和探测器，在微型光谱仪箱体内，光纤准直镜设置在微型光谱仪箱体一侧上，与出射光纤输出端位置对应；扫描反射微镜斜置在光纤准直镜对侧，闪耀光栅与扫描反射微镜成锐角设置，数块球面反射镜分别设置在闪耀光栅的斜对侧；待测光信号出射由出射光纤进入微型光谱仪箱体内，经由光纤准直镜入射到扫描反射微镜上，扫描反射微镜反射光信号至闪耀光栅，闪耀光栅将入射复色光分解成不同波长的单色光，经对应的球面反射镜会聚后，依次通过狭缝进入探测器中，实现对待测光信号全谱线的扫描。

2.如权利要求1所述的基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，其特征在于，待测光信号的光源采用钨卤灯，所述钨卤灯光覆盖200~2500nm的波段范围。

3.如权利要求1所述的基于近红外的甲醇汽油快速检测仪，其特征在于，所述样品池两侧分别设有光纤接头，样品池上端设有用于插入样品容器的凹槽。

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