CN203908943U - 在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置，包括硝酸铵溶液储罐和与硝酸铵溶液储罐相连接的硝酸铵溶液输出管道，还包括设于硝酸铵溶液输出管道上的折光率传感器和温度传感器，折光率传感器、温度传感器均与系统处理主机相连接，系统处理主机还与显示器相连接。本实用新型通过在硝酸铵溶液输出管道上设置折光率传感器和温度传感器等装置，能够在生产线上快速、准确测量工业炸药原料硝酸铵溶液的浓度，使工业炸药生产线更加连续化、智能化，在有效保证炸药质量的同时，简化了生产工艺，减少工序的操作人数，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及民爆化工行业生产技术领域，具体涉及一种在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置。
背景技术
硝酸铵是工业炸药的主要原料，长期以来，我国的工业炸药生产企业都是采用固体硝酸铵作为原料生产乳化炸药和膨化硝铵炸药，这种生产方式存在生产粉尘大、破碎设备故障率高、噪音大、使用不方便等缺点。目前，国内外工业炸药生产厂家广泛采用硝酸铵溶液作为原料生产乳化炸药和膨化硝铵炸药，这种方法既能节约生产厂家的硝酸铵结晶能耗、包装材料成本及包装的人工成本，又能节约炸药生产企业的硝酸铵破碎、溶化成本，最重要的是简化了生产工艺，优化了作业环境，稳定了产品质量，并且降低了生产成本。但是工业炸药使用的硝酸铵溶液的浓度要求在90％以上，这种浓度的硝酸铵析晶点在110℃左右，这就需要一种能在高温条件下测定高浓度的硝酸铵溶液浓度的方法。目前硝酸铵溶液浓度的主要测定方法有烘箱干燥法、比重稀释法和化学分析法。其中烘箱干燥法是将试样置于烘箱中，一定温度下烘至衡重，计算出重量比值，计算出溶液的浓度，这种方法耗时较长，一般都要2个小时以上。比重法的原理是取一定量的硝酸铵溶液，用蒸馏水稀释，测定稀释后溶液的密度、温度，根据标准溶液密度-温度表查出稀释后的溶液浓度，然后再折算出硝酸铵溶液的浓度，这种方法由于测量过程中容易析晶，导致测量误差较大。化学分析法常用的是甲醛法，利用甲醛与硝酸铵进行反应，然后采取标准碱溶液滴定反应生成的酸，从而测出溶液浓度，缺点在于测量时间较长，并且接触有毒有害物甲醛。
现行的硝酸铵溶液浓度检测方法通常是间断式取样测量，操作繁琐，不能实现对硝酸铵溶液的在线实时测量，因此，不能满足连续化、自动化的生产要求。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是针对工业炸药原料硝酸铵溶液浓度检测现有技术的不足,提供一种在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置,以满足工业炸药生产线的连续化、自动化的技术要求和保证产品质量，减少工序定员。
本实用新型所采用的技术方案是：在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置，包括硝酸铵溶液储罐(1)和与硝酸铵溶液储罐(1)相连接的硝酸铵溶液输出管道(2)，还包括设于硝酸铵溶液输出管道(2)上的折光率传感器(3)和温度传感器(4)，折光率传感器(3)、温度传感器(4)均与系统处理主机(5)相连接，系统处理主机(5)还与显示器(6)相连接；所述折光率传感器(3)包括LED光源(11)、光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)、三棱镜(14)、光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)、CCD探测器(17)和壳体(18),LED光源(11)、光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)、三棱镜(14)、光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)、CCD探测器(17)均固定设置于壳体(18)上，LED光源(11)与三棱镜(14)的入光侧面(141)相对，光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)设置于LED光源(11)与三棱镜(14)的入光侧面(141)之间的光路上，CCD探测器(17)与三棱镜(14)的出光侧面(142)相对，光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)设置于三棱镜(14)的出光侧面(142)与CCD探测器(17)之间的光路上，所述三棱镜(14)的底面(143)与硝酸铵溶液输出管道(2)中的硝酸铵溶液相接触。
应用本实用新型监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的原理为：硝酸铵溶液的折射率与浓度、温度之间有对应的函数关系，通过测定一定温度下硝酸铵溶液的折射率便可得知硝酸铵溶液的浓度。根据光的反射与折射原理，当光线从光密介质射入光疏介质时，在两种介质的交界面上将发生部分反射和部分折射的现象，会在反射区域形成明暗分明的图像。当LED光源发出的光束经准直透镜A准直后传输到光束汇聚透镜A，光束汇聚透镜A将光束汇聚后射入三棱镜，在三棱镜与硝酸铵溶液的交界面处发生折射、反射后，反射光束会形成明暗分明的光斑图像，反射光束经光束准直透镜B和光束汇聚透镜B作用后其光斑图像传输到CCD探测器上，CCD探测器根据光斑图像测算出被测硝酸铵水溶液的折射率，硝酸铵溶液的折射率与温度传感器所测量的温度信号被一同送入系统处理主机中，系统处理主机将测量信号处理成相应数据，与数据库中温度-折射率-浓度的标准数据进行比较，得到相应的硝酸铵溶液的浓度。
本实用新型的有益效果是：1、本实用新型通过在硝酸铵溶液输出管道上设置折光率传感器和温度传感器等装置，能够在生产线上快速、准确测量工业炸药原料硝酸铵溶液的浓度，使工业炸药生产线更加连续化、智能化，在有效保证炸药质量的同时，简化了生产工艺，减少工序的操作人数，降低生产成本；2、本实用新型设计的折光率传感器是一种基于光折射与反射原理的新型在线自动检测折射率的装置，适用于作为工业炸药原料的高浓度硝酸铵溶液(浓度为90％以上)的在线监测，该折光率传感器的抗干扰能力强、量程宽、精度高、重复性好、并且测量结果不受溶液的颜色、气泡的影响，监测结果数据准确可靠，有利于保障工业炸药产品的质量。
附图说明
图1为在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置的结构示意图。
图2为本实用新型中折光率传感器的结构示意图。
符号说明：1–硝酸铵溶液储罐；2–硝酸铵溶液输出管道；3－折光率传感器；4－温度传感器；5－系统处理主机；6－显示器；11－LED光源；12－光束准直透镜A；13－光束汇聚透镜A；14－三棱镜；15－光束准直透镜B；16－光束汇聚透镜B；17－CCD探测器；18－壳体；141－入光侧面；142－出光侧面；143－底面。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
本实用新型一种在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置的实施例结构，如图1、图2所示，包括硝酸铵溶液储罐1和与硝酸铵溶液储罐1相连接的硝酸铵溶液输出管道2，还包括设于硝酸铵溶液输出管道2上的折光率传感器3和温度传感器4，折光率传感器3、温度传感器4均与系统处理主机5相连接，系统处理主机5还与显示器6相连接。所述折光率传感器3包括LED光源11、光束准直透镜A12、光束汇聚透镜A13、三棱镜14、光束准直透镜B15、光束汇聚透镜B16、CCD探测器17和壳体18,LED光源11、光束准直透镜A12、光束汇聚透镜A13、三棱镜14、光束准直透镜B15、光束汇聚透镜B16、CCD探测器17均固定设置于壳体18上，LED光源11与三棱镜14的入光侧面141相对，光束准直透镜A12、光束汇聚透镜A13设置于LED光源11与三棱镜14的入光侧面141之间的光路上，CCD探测器17与三棱镜14的出光侧面142相对，光束准直透镜B15、光束汇聚透镜B16设置于三棱镜14的出光侧面142与CCD探测器17之间的光路上，所述三棱镜14的底面143与硝酸铵溶液输出管道2中的硝酸铵溶液相接触。
在生产使用时，LED光源11发出的光束经准直透镜A12准直、光束汇聚透镜A13汇聚后射入三棱镜14，在三棱镜14与硝酸铵溶液的交界面处发生折射、反射后，反射光束形成明暗分明的光斑图像，反射光束经光束准直透镜B15准直、光束汇聚透镜B16汇聚后其光斑图像传输到CCD探测器17上，CCD探测器17根据光斑图像测算出被测硝酸铵溶液的折射率，硝酸铵溶液的折射率与温度传感器4所测量的温度信号被一同送入系统处理主机5中，系统处理主机5将测量信号处理成相应数据，与数据库中温度-折射率-浓度的标准数据进行比较，得到相应的硝酸铵溶液的浓度，并在显示器6中显示出来。
应用本实用新型能够在生产线上快速、准确测量工业炸药原料硝酸铵溶液的浓度，使工业炸药生产线更加连续化、智能化，简化了生产工艺，减少工序的操作人数，降低生产成本。本实用新型所设计的折光率传感器特别适用于作为工业炸药原料的高浓度硝酸铵溶液(浓度为90％以上)的在线监测，监测数据准确、可靠。
Claims (1)
1.在线监测工业炸药原料硝酸铵溶液浓度的装置，包括硝酸铵溶液储罐(1)和与硝酸铵溶液储罐(1)相连接的硝酸铵溶液输出管道(2)，其特征在于：还包括设于硝酸铵溶液输出管道(2)上的折光率传感器(3)和温度传感器(4)，折光率传感器(3)、温度传感器(4)均与系统处理主机(5)相连接，系统处理主机(5)还与显示器(6)相连接；所述折光率传感器(3)包括LED光源(11)、光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)、三棱镜(14)、光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)、CCD探测器(17)和壳体(18),LED光源(11)、光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)、三棱镜(14)、光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)、CCD探测器(17)均固定设置于壳体(18)上，LED光源(11)与三棱镜(14)的入光侧面(141)相对，光束准直透镜A(12)、光束汇聚透镜A(13)设置于LED光源(11)与三棱镜(14)的入光侧面(141)之间的光路上，CCD探测器(17)与三棱镜(14)的出光侧面(142)相对，光束准直透镜B(15)、光束汇聚透镜B(16)设置于三棱镜(14)的出光侧面(142)与CCD探测器(17)之间的光路上，所述三棱镜(14)的底面(143)与硝酸铵溶液输出管道(2)中的硝酸铵溶液相接触。
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