RU2264610C2 - Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2264610C2
RU2264610C2 RU2004102057/28A RU2004102057A RU2264610C2 RU 2264610 C2 RU2264610 C2 RU 2264610C2 RU 2004102057/28 A RU2004102057/28 A RU 2004102057/28A RU 2004102057 A RU2004102057 A RU 2004102057A RU 2264610 C2 RU2264610 C2 RU 2264610C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measurement zone
product
loading
optical
measuring
Prior art date
Application number
RU2004102057/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004102057A (ru
Inventor
В.А. Зубков (RU)
В.А. Зубков
В.А. Тимофеев (RU)
В.А. Тимофеев
А.В. Шамрай (RU)
А.В. Шамрай
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ"
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ВИНТЕЛ"
Priority to RU2004102057/28A priority Critical patent/RU2264610C2/ru
Priority to EA200601119A priority patent/EA009446B1/ru
Priority to EP04808984A priority patent/EP1707945A4/en
Priority to UAA200607732A priority patent/UA82430C2/ru
Priority to PCT/RU2004/000474 priority patent/WO2005068984A1/ru
Priority to US10/597,075 priority patent/US7508501B2/en
Priority to CA002555456A priority patent/CA2555456A1/en
Priority to CN200480040464XA priority patent/CN1906477B/zh
Publication of RU2004102057A publication Critical patent/RU2004102057A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2264610C2 publication Critical patent/RU2264610C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/59—Transmissivity
    • G01N21/5907—Densitometers
    • G01N2021/5915—Processing scan data in densitometry
    • G01N2021/5919—Determining total density of a zone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8557—Special shaping of flow, e.g. using a by-pass line, jet flow, curtain flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N2021/8592—Grain or other flowing solid samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/05—Flow-through cuvettes

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике. Способ включает в себя периодическую доставку измеряемой пробы в зону измерения с помощью загрузочного устройства, регистрацию спектроскопических свойств пробы в неподвижном состоянии и последующую выгрузку пробы из зоны измерения. Пробу доставляют в зону измерения порциями, засыпая порции попеременно в разные области горизонтального сечения зоны измерения. Регистрацию спектроскопических свойств пробы производят при заданной длине оптического пути зоны измерения. В устройстве в блок порционной загрузки введены средства загрузки продукта, обеспечивающие поочередную засыпку не менее двух порций равного объема, при этом зона измерения снабжена средствами изменения оптической длины. Технический результат - повышение достоверности и воспроизводимости измерений. 2 н. и 14 з.п ф-лы, 10 ил.

Description

Заявляемое изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к спектроскопии, спектроскопическим методам и устройствам для измерения спектроскопических характеристик сыпучих продуктов, основанным на обновлении порции измеряемого продукта в зоне измерения, и может быть использовано для проведения качественного и количественного анализа, например для определения характеристик цельного зерна.
Методы инфракрасной спектроскопии широко используются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, они позволяют осуществлять быстрый контроль характеристик продукта на различных стадиях производства, при транспортировке и хранении. Например, принято проводить спектроскопический анализ зерна с целью определения таких характеристик, как влажность, содержание белка и т.п. непосредственно после сбора урожая, при закладке в хранилище, после транспортировки или перед использованием в качестве посевного материала или сырья.
Основными требованиями к результатам спектроскопического анализа являются его достоверность и воспроизводимость. Особенностью анализа сыпучих продуктов является то, что измеряемый образец является оптически неоднородным по своей природе, поэтому при анализе проводят несколько измерений разных участков или разных проб одного и того же образца, а затем проводят усреднение полученных данных. При этом для получения достоверных и воспроизводимых результатов спектрального анализа существенно, чтобы плотность заполнения зоны измерения сыпучим продуктом была постоянной и воспроизводимой от пробы к пробе.
Известен способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов [1, 2], включающий в себя ручное наполнение оптической кюветы сыпучим продуктом, установку кюветы в зону измерения, измерение спектроскопических свойств продукта в нескольких точках наполненной кюветы, при котором кювета неподвижна во время измерения и перемещается между измерениями при помощи специального сканирующего устройства. Сканирование может осуществляться путем линейного перемещения [1] либо путем вращения [2] оптической кюветы.
Основным недостатком данного способа является необходимость ручного наполнения кюветы, что существенно снижает воспроизводимость наполнения и скорость анализа, а также увеличивает его стоимость. Это становится особенно существенным, когда необходимо проводить быстрый анализ большого объема продукта, например, при загрузке зерна на элеваторе во время сбора урожая. Кроме того, результаты анализа сильно зависят от того, насколько аккуратно была заполнена кювета (т.е. от квалификации оператора).
Известно устройство для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов [1], состоящее из оптической кюветы, устройства перемещения оптической кюветы (сканера) и устройства измерения.
Однако известное устройство для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов не имеет автоматической загрузки и выгрузки измеряемой пробы. Используется набор кювет со строго заданными длинами оптического пути, которые не имеют возможности перестраиваться.
Известен способ и устройство для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов [3]. Данный способ включает в себя доставку продукта в зону измерения за счет действия силы тяжести, остановку движения продукта в зоне измерения при помощи запирающей заслонки, расположенной ниже зоны измерения, уплотнение сыпучего продукта в зоне измерения путем вибраций, измерение спектроскопических характеристик уплотненного продукта в состоянии покоя, выгрузку измеренной пробы путем открытия заслонки.
Устройство для реализации известного способа измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов состоит из канала (трубопровода), по которому движется сыпучий продукт; зоны измерения, в которой поток продукта имеет составляющую вдоль направления силы тяжести; измерительного оптического окна; оптического блока спектроскопических измерений; клапана (заслонки), расположенного ниже оптического окна и запирающего зону измерения для остановки движения продукта в зоне измерения; ответвителя дополнительного канала (байпаса), расположенного выше зоны измерения и обеспечивающего заданный уровень продукта в запертой зоне измерения и непрерывное движение продукта по основному каналу; а также привода, создающего вибрации зоны измерения с целью уплотнения продукта.
Данный способ и устройство для его реализации обеспечивают автоматическую загрузку и выгрузку пробы. Постоянная и воспроизводимая плотность продукта в зоне измерения обеспечивается постоянным уровнем продукта и уплотнением продукта перед измерениями при помощи вибраций.
Основным недостатком известного способа измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройства для его реализации является то, что вибрации, которые используются для уплотнения продукта в зоне измерения и получения однородной плотности, могут привести к нарушению юстировки оптического блока устройства, что в свою очередь приводит к снижению достоверности и воспроизводимости результатов измерений, а использование различных методов виброзащиты оптического блока существенно усложняет устройство и повышает его стоимость.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ и устройство для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов [4]. Способ включает в себя доставку измеряемой пробы в зону измерения при помощи устройства порционной загрузки, которое подает определенное количество порций продукта, причем зона измерения выполнена в виде вертикальной шахты, закрывающейся внизу на время загрузки и измерений специальным запирающим устройством, затем проводится регистрация спектроскопических свойств пробы в неподвижном состоянии. Таким образом, в процессе измерений исследуемая проба попеременно то движется, то находится в состоянии покоя, причем измерение спектроскопических характеристик происходит в момент покоя.
Устройство для реализации известного способа измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов состоит из загрузочного бункера, блока порционной загрузки зерна, выполненного в виде лопастного колеса, вертикальной шахты, блока измерения спектральных характеристик, запирающего блока, который время от времени запирает вертикальную шахту, и бункера выгрузки.
Данный способ и устройство для его реализации обеспечивают полностью автоматическую загрузку и выгрузку пробы, что существенно увеличивает скорость анализа и обеспечивает независимость результатов анализа от навыков оператора.
Однако данный способ и устройство не обеспечивают постоянство плотности продукта в зоне измерения с необходимой точностью. В устройстве не предусмотрена возможность точного контроля за объемом измеряемой порции продукта в зоне измерения, и значительные неоднородности плотности продукта в зоне измерения могут возникнуть, например, в случае прилипания продукта к лопастям загрузочного колеса, что очень вероятно при измерении продуктов повышенной влажности. Кроме того, отсутствует возможность перестройки длины оптического пути в зависимости от спектроскопических характеристик исследуемого продукта, что снижает точность и воспроизводимость измерений.
Задачей настоящего изобретения является получение высокой достоверности и воспроизводимости результатов спектроскопических измерений при высокой однородности и постоянной плотности исследуемого продукта в зоне измерения.
Поставленная задача решается группой изобретений:
1. Способом измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, заключающимся в том, что пробу доставляют в зону измерения порциями, причем для полного заполнения зоны измерения загружают несколько порций (не менее двух), засыпая порции равного объема попеременно преимущественно в разные области горизонтального сечения зоны измерения, обеспечивая равномерную укладку и постоянную плотность продукта в зоне измерения, а при регистрации спектроскопических свойств пробы предусмотрена возможность перестройки длины оптического пути зоны измерения и подстройка указанной длины в зависимости от оптических свойств исследуемого продукта с последующей выгрузкой пробы из зоны измерения.
2. Способом измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, отличающимся тем, что длину оптического пути зоны измерения устанавливают в зависимости от величины оптического поглощения измеряемой пробы в исследуемом спектральном диапазоне, обеспечивая величину оптической плотности измеряемой пробы в заданном диапазоне допустимых значений, соответствующих максимальной точности измерений.
3. Устройством для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, включающим загрузочный бункер, входное (приемное) отверстие, блок порционной загрузки со средствами последовательной равномерной загрузки продукта поочередно в разные области горизонтального сечения зоны измерения, зону измерения, блок измерения, блок запирания зоны измерения, выходное (выгрузочное) отверстие и бункер выгрузки, причем средства последовательной равномерной загрузки продукта обеспечивают поочередную засыпку не менее двух порций равного объема, а зона измерения снабжена средствам изменения оптической длины в зависимости от величины оптического поглощения пробы продукта в исследуемом спектральном диапазоне.
Предложены различные варианты реализации средств последовательной равномерной загрузки продукта в разные области горизонтального сечения зоны измерения.
Предложено исполнение блока запирания зоны измерения в виде дозатора, осуществляющего порционную выгрузку продукта из зоны измерения.
Предложены различные варианты исполнения отдельных блоков.
Сущность изобретения заключается в том, что предложенная совокупность признаков позволяет при измерении спектроскопических характеристик сыпучих продуктов обеспечить высокую степень однородности и постоянную плотность продукта в зоне измерения за счет порционной загрузки с равномерным распределением продукта по площади горизонтального сечения зоны измерения, позволяет осуществить перестройку длины оптического пути и подстройку длины в зависимости от оптического поглощения в измеряемом спектральном диапазоне и плотности засыпки исследуемого продукта в зоне измерения и гарантирует высокую достоверность и воспроизводимость результатов измерений.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 приведено схематическое изображение заявляемого устройства для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов;
на фиг.2 показана схема блока перестройки оптической длины зоны измерения;
на фиг.3 показан один из вариантов блока порционной загрузки, выполненного в виде лопастного колеса;
на фиг.4 показаны различные варианты формы лопастей и последовательность их расположения на колесе;
на фиг.5 показан вариант блока порционной загрузки, выполненного в виде конвейерной ленты с лопастями;
на фиг.6 показаны различные варианты формы лопастей и последовательность их расположения на ленте;
на фиг.7 показан вариант блока порционной загрузки, выполненного в виде шнека с дополнительным устройством в виде автоматической заслонки специальной формы для равномерной засыпки продукта по площади горизонтального сечения зоны измерения;
на фиг.8 показан один из вариантов блока запирания зоны измерения, выполненного в виде шнека;
на фиг.9 показан вариант блока запирания зоны измерения, выполненного в виде лопастного колеса;
на фиг.10 показан вариант блока запирания зоны измерения, выполненного в виде конвейерной ленты.
Заявляемый способ измерения спектроскопических характеристик сыпучих продуктов обеспечивает высокую однородность и постоянную плотность исследуемого продукта в зоне измерения благодаря тому, что при загрузке продукт доставляют в зону измерения порциями и равномерно распределяют по площади горизонтального сечения зоны измерения за счет поочередной загрузки в разные области зоны измерения. Дополнительно данный способ обеспечивает максимальную точность измерений благодаря установке длины оптического пути зоны измерения, при которой оптическая плотность измеряемой пробы в исследуемом спектральном диапазоне попадает в заданный диапазон допустимых значений. Кроме того, возможность перестройки длины оптического пути позволяет проводить измерения широкого диапазона продуктов с существенно отличающимися оптическими свойствами.
Заявляемый способ реализуется устройством для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, которое включает загрузочный бункер 1, соединенный через входное (приемное) отверстие 2 с блоком порционной загрузки 3 (см. фиг.1). Блок порционной загрузки соединен через специальный канал 4 с зоной измерения, расположенной ниже блока порционной загрузки и выполненной в виде оптической кюветы 5, в которой при помощи блока измерения 6 происходят измерения спектроскопических характеристик. Оптическая кювета снабжена блоком перестройки оптической длины 7, либо предусмотрена возможность взаимозаменяемости нескольких кювет с разными оптическими длинами. Нижняя часть кюветы 5 запирается блоком запирания зоны измерения 9, который останавливает движение продукта на время спектроскопических измерений, а после окончания измерений осуществляют выгрузку измеренной порции продукта через выходное отверстие 11 в специальный контейнер 12. Дополнительно в устройстве предусмотрена возможность установки блока контроля уровня заполнения кюветы 8, который состоит из двух оптических датчиков, определяющих минимальный допустимый уровень измеряемого продукта hmin, расположенный ниже зоны измерения 5, и максимально допустимый hmax уровень, расположенный выше зоны измерения 5. Блок перестройки оптической длины 7 (см. фиг.2) состоит из подвижной стенки оптической кюветы 13, электромеханического привода 14 и блока измерения длины оптического пути, включающего в себя датчик начального положения подвижной стенки (минимальная оптическая длина кюветы при измерениях) 15, датчик измерения длины кюветы (например, счетчик оборотов вала электромеханического привода) 16. Отличительной чертой заявляемого устройства является то, что, блок порционной загрузки 3 снабжен специальными средствами для осуществления равномерной порционной загрузки продукта в зону измерения 5. Данные средства обеспечивают поочередную засыпку нескольких порций (не менее двух) равного объема в разные области горизонтального сечения зоны измерения. Кроме того, возможность перестройки длины оптического пути и подстройки длины в зависимости от оптических свойств исследуемого продукта позволяет существенно повысить достоверность результатов измерений. В зависимости от оптического поглощения исследуемого продукта в измеряемом спектральном диапазоне оптическая длина зоны измерения 5 подбирается таким образом, чтобы оптическая плотность пробы находилась в заданном диапазоне допустимых значений, при которых оптимально используется динамический диапазон блока измерений 6 и обеспечивается максимальное соотношение сигнал/шум, что и гарантирует точность и воспроизводимость результатов измерений. Дополнительно введение блока контроля уровня заполнения кюветы 8 и исполнение блока запирания зоны измерения в виде дозатора 10 дают потенциальную возможность автоматического контроля объема измеряемой порции продукта с высокой точностью при синхронной работе блока порционной загрузки 3 и дозатора 10, что может быть использовано для перестройки оптической длины кюветы 5 без полной выгрузки продукта из зоны измерения, для сокращения времени анализа и уменьшения минимального объема исследуемого образца.
Далее приведены варианты исполнения частей устройства.
Блок порционной загрузки может быть выполнен в виде лопастного колеса 17, как показано на фиг.3. Объем пространства между соседними лопастями должен быть больше, чем возможный максимальный размер частиц (зерен), образующих сыпучие продукты, для измерения которых будет использоваться данное устройство (например, зерен кукурузы), в тоже время этот объем должен обеспечивать полное заполнение оптической кюветы загрузкой нескольких порций (как минимум двух) и поэтому, не должен превышать половины минимального объема зоны измерения (объема зоны измерения при минимальной оптической длине). Причем в качестве средства для последовательной равномерной загрузки продукта поочередно в разные области горизонтального сечения зоны измерения используются лопасти с разной формой поверхности, расположенные на колесе в заданной последовательности (фиг.4), обеспечивающей равномерную укладку продукта по площади горизонтального сечения зоны измерения, форма поверхности лопасти определяется областью горизонтального сечения зоны измерения, в которую данная лопасть преимущественно загружает порцию продукта. Например, в случае поочередного наклона лопастей относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса под некоторым углом θ (см. фиг.4), продукт поочередно засыпается в разные стороны кюветы, чем и обеспечивается высокая равномерность заполнения и постоянство плотности продукта в зоне измерения. На фиг.4 приведены также некоторые другие примеры формы лопастей и их последовательность расположения на колесе. С целью наиболее полного заполнения лопасти колеса продуктом и обеспечения при засыпке постоянного объема отдельных порций входное (приемное) отверстие 2 может быть смещено относительно вертикальной линии проходящей через ось вращения колеса (фиг.3), а направление вращения выбирается так, что лопасть колеса при заполнении исследуемым продуктом движется вверх (в направлении входного отверстия).
Выходное отверстие 11 также может быть смещено относительно вертикальной линии, проходящей через ось вращения колеса по направлению движения лопастей (фиг.3), этим обеспечивается засыпка зерна равномерным потоком минимальной толщины.
Блок порционной загрузки может быть также выполнен в виде конвейерной ленты 18, как показано на фиг.5, при этом для загрузки продукта порциями равного объема на ленте изготавливаются лопасти или выемки. Объем отдельной выемки или пространства между соседними лопастями должен быть больше, чем возможный максимальный размер частиц (зерен), образующих сыпучие продукты, для измерения которых будет использоваться данное устройство (например, зерен кукурузы), в тоже время этот объем должен обеспечивать полное заполнение оптической кюветы загрузкой нескольких порций (как минимум двух) и поэтому не должен превышать половины минимального объема зоны измерения (объема зоны измерения при минимальной оптической длине). В качестве средства для последовательной равномерной загрузки продукта в разные области горизонтального сечения зоны измерения используются лопасти с различной формой поверхности, расположенные на ленте в заданной последовательности (фиг.6), обеспечивающей равномерную укладку продукта по площади горизонтального сечения зоны измерения, причем форма поверхности лопасти определяется областью горизонтального сечения зоны измерения, в которую данная лопасть преимущественно загружает порцию продукта. Например, в случае поочередного наклона лопастей относительно направления движения ленты под некоторым углом θ (см. фиг.6) продукт поочередно засыпается в разные стороны кюветы, чем и обеспечивается высокая равномерность заполнения и постоянство плотности продукта в зоне измерения. На фиг.6 приведены также некоторые другие примеры формы лопастей и выемок и их последовательность расположения на ленте.
Средство для последовательной равномерной загрузки продукта в разные области горизонтального сечения зоны измерения может быть выполнено в виде автоматической заслонки специальной формы 19, открывающей в разные моменты времени разные области горизонтального сечения зоны измерения. Один из примеров исполнения такой заслонки в виде вращающегося круга с отверстиями, находящимися на разном расстоянии от оси вращения, представлен на фиг.7. Работа заслонки 19 должна быть синхронизована с работой блока порционной загрузки 3. Возможен вариант исполнения, когда заслонка 19 имеет общий привод с блоком порционной загрузки 3. При наличии заслонки 19 блок порционной загрузки может быть также выполнен в виде шнека 20 (см. фиг.7).
Дополнительно, между блоком порционной загрузки 3 и оптической кюветой 5 может быть установлена перегородка 21 (см. фиг.3), которая рассекает поток, гарантируя засыпку продукта порциями требуемого объема равномерно по всей площади горизонтального сечения зоны измерения. В простейшем варианте перегородка 21 может быть выполнена в виде пластины, расположенной в канале 4 параллельно направлению распространения светового луча и разделяющая канал 4 на две секции. Совместное использование этой перегородки с блоком порционной загрузки 3, выполненным в виде лопастного колеса или конвейерной ленты с попеременно наклоненными лопастями, обеспечивает загрузку продукта в кювету 5 попеременно через разные секции канала 4, чем гарантируется наиболее плотное, однородное и воспроизводимое заполнение кюветы 5.
Блок запирания зоны измерения 9 необходим для остановки движения продукта на время измерения спектроскопических характеристик и удаления измеренной пробы из зоны измерения. В простейшем варианте блок запирания зоны измерения может быть выполнен в виде автоматической заслонки, в этом случае при открытии заслонки выгружается все содержимое зоны измерения. Исполнение блока запирания зоны измерения в виде дозатора 10 позволяет осуществление порционной выгрузки и дает потенциальную возможность автоматического контроля объема измеряемой порции продукта с высокой точностью, что может быть использовано для перестройки оптической длины кюветы 5 без полной выгрузки продукта из зоны измерения, сокращает время анализа и уменьшает минимальный объем исследуемого образца. Возможны различные варианты исполнения дозатора, например в виде лопастного колеса (см. фиг.7), в виде шнека (см. фиг.6) или в виде конвейерной ленты (см. фиг.8).
Данное устройство функционирует следующим образом. Образец измеряемого продукта засыпается в загрузочный бункер 1. При помощи блока перестройки длины оптического пути 7 выставляется заданная длина оптического пути, соответствующая ожидаемому оптическому поглощению продукта в исследуемом спектральном диапазоне. Установка заданной длины оптического пути может осуществляется электромеханическим приводом 14, который сначала переводит подвижную стенку перестраиваемой кюветы 13 в положение с минимально возможной длиной оптического пути, затем электромеханический привод 14 включается для перемещения подвижной стенки 13 в сторону увеличения длины оптического пути, и при прохождении подвижной стенкой начального положения срабатывает датчик 15, а датчик измерения длины оптического пути 16 начинает отсчет изменения оптической длины кюветы. По достижению заданного значения оптической длины перестраиваемой кюветы 5 электромеханический привод 14 останавливается, включается блок порционной загрузки 3 и происходит первоначальная насыпка кюветы 5. Продукт засыпается до максимально допустимого уровня hmax, что контролируется блоком контроля уровня заполнения кюветы 8, который выдает сигнал на прекращение загрузки при превышении данного уровня. В случае исполнения блока запирания зоны измерения в виде дозатора 10, обеспечивающего порционную выгрузку, существует возможность более точного контроля уровня продукта в зоне измерения. Так, при превышении максимально допустимого уровня автоматически включается дозатор 10, который выгружает определенное количество измеряемого продукта, превышающего установленный объем, т.е. до уровня hmax, тем самым обеспечивается загрузка в кювету 5 всегда до одного и того же уровня продукта. Засыпка продукта происходит отдельными порциями постоянного объема, не превышающего половины минимального объема оптической кюветы (объема кюветы при минимальной оптической длине), последовательно в разные области горизонтального сечения кюветы 5, чем обеспечивается равномерность и воспроизводимость засыпки. Данный алгоритм заполнения кюветы 5 и возможность введения блока контроля уровня заполнения кюветы 8 обеспечивает однородную воспроизводимую засыпку продукта и позволяет избежать изменения уровня заполнения кюветы, вызванного неравномерной работой блока порционной загрузки 3, например вследствие залипания зерен или прилипания зерен к стенкам загрузочного бункера. После наполнения кюветы 5 происходит первоначальное измерение спектроскопических свойств продукта при помощи блока измерения 6. При этом, используя блок контроля уровня заполнения кюветы 8 и одновременно дозатор 10 (в исполнении для порционной выгрузки), возможно осуществлять тонкую подстройку длины оптического пути по уровню сигнала на выходе блока измерения 6, более точно подбирая величину оптической плотности пробы данного продукта для наиболее полного использования динамического диапазона. В момент подстройки длины оптического пути измеряемый продукт в кювете поддерживается на уровне hmax за счет совместной синхронной работы блока порционной загрузки 3 и дозатора 10. Например, если необходимо уменьшить длину оптического пути, что приводит к уменьшению объема кюветы, одновременно с блоком перестройки оптической длины автоматически включается дозатор, который выгружает необходимое количество продукта. В случае, если длина оптического пути увеличивается (увеличивается объем кюветы), включается блок порционной загрузки и продукт досыпается до уровня hmax. Таким образом, устройство позволяет осуществлять перестройку длины оптического пути без полной выгрузки продукта из зоны измерения. После того как спектроскопические свойства первой пробы продукта измерены и установлена оптимальная длина оптического пути, первая проба продукта выгружается из кюветы при помощи дозатора, а длина оптического пути остается неизменной в ходе всей серии измерений данного образца. Сигнал о том, что первая проба измеряемого образца выгружена из кюветы, поступает с блока контроля уровня заполнения кюветы 8 - уровень продукта в кювете ниже hmin. После этого происходит загрузка второй пробы измеряемого продукта в кювету. Продукт загружается до уровня hmax. Далее измеряют спектроскопические свойства второй пробы продукта. После чего продукт выгружается из кюветы до уровня ниже, чем hmin, что обеспечивает полное обновление исследуемого продукта в зоне измерения. Далее цикл загрузки, измерения спектроскопических свойств и выгрузки повторяется несколько раз, обычно 10-20 раз. По завершению цикла измерений исследуемый продукт полностью выгружается из устройства, что обеспечивается работой блока порционной загрузки 3 при открытом блоке запирания зоны измерения 9 или при совместной работе с дозатором 10 в течение заданного промежутка времени, после того как уровень продукта оказался ниже уровня hmin.
Заявляемое изобретение обеспечивает высокую достоверность и воспроизводимость результатов измерений благодаря наиболее однородной и воспроизводимой загрузке продукта в зону измерения и возможности перестройки длины оптического пути в зависимости от оптического поглощения продукта в исследуемом спектральном диапазоне. Отличительной чертой заявляемого изобретения является то, что проба продукта доставляется в зону измерения порциями равного объема с последовательной загрузкой в разные области горизонтального сечения зоны измерения, что дает наиболее равномерное (с постоянной плотностью) и воспроизводимое заполнение зоны измерения. Дополнительные технические решения отдельных элементов (форма лопастей загрузочного колеса, смещенное входное и выходное отверстия, форма лопастей на конвейерной ленте, автоматическая заслонка специальной формы и перегородка, расположенные выше зоны измерения) обеспечивают наиболее однородную, воспроизводимую загрузку кюветы с максимально возможной плотностью заполнения. Кроме того, перестройка длины оптического пути позволяет проводить измерения широкого круга продуктов с существенно отличающимися спектроскопическими свойствами, а тонкая автоматическая подстройка длины оптического пути позволяет исследовать образцы определенного продукта с большим диапазоном изменения спектроскопических характеристик.
Источники информации
1. Руководство по эксплуатации ИнфраЛЮМ ФТ-10, 152.00.00.00.РЭ.
2. Руководство по эксплуатации InfraAlyzer 2000, MT1-40EN-09.
3. Международная заявка № WO 98/45678, МПК G 01 N 1/20, 21/35, опубликована 15.10.1998.
4. Международная заявка № WO 02/086473 A2, МПК G 01 N 21/85, опубликована 31.10.2002.

Claims (16)

1. Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, включающий в себя периодическую доставку измеряемой пробы в зону измерения с помощью загрузочного устройства, регистрацию спектроскопических свойств пробы в неподвижном состоянии и последующую выгрузку пробы из зоны измерения, отличающийся тем, что пробу доставляют в зону измерения порциями, причем для заполнения зоны измерения загружают не менее двух порций, засыпая порции равного объема попеременно в разные области горизонтального сечения зоны измерения, обеспечивая равномерную укладку и постоянную плотность продукта в зоне измерения, а при регистрации спектроскопических свойств пробы предусмотрена возможность перестройки длины оптического пути зоны измерения и подстройка указанной длины в зависимости от оптических свойств исследуемого продукта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что длину оптического пути зоны измерения устанавливают в зависимости от величины оптического поглощения измеряемой пробы в исследуемом спектральном диапазоне, обеспечивая величину оптической плотности измеряемой пробы в диапазоне значений, соответствующих максимальной точности измерений.
3. Устройство для измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов, содержащее загрузочный бункер, входное (приемное) отверстие, блок порционной загрузки, зону измерения, блок измерения, блок запирания зоны измерения, выходное (выгрузочное) отверстие и бункер выгрузки, отличающееся тем, что в блок порционной загрузки введены средства последовательной равномерной загрузки продукта попеременно в разные области горизонтального сечения зоны измерения, обеспечивающие поочередную засыпку не менее двух порций равного объема, при этом зона измерения снабжена средствами изменения оптической длины.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок порционной загрузки имеет вид лопастного колеса, при этом средства последовательной равномерной загрузки продукта попеременно в разные области горизонтального сечения зоны измерения выполнены в виде лопастей, поочередно наклоненных относительно плоскости, перпендикулярной оси вращения колеса при этом форма поверхности лопасти определяется областью горизонтального сечения зоны измерения, в которую данная лопасть обеспечивает загрузку порции продукта.
5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок порционной загрузки имеет вид конвейерной ленты, а средства последовательной равномерной загрузки продукта попеременно в разные области горизонтального сечения зоны измерения выполнены в виде лопастей, поочередно наклоненных относительно направления движения ленты, при этом форма поверхности лопасти определяется областью горизонтального сечения зоны измерения, в которую данная лопасть обеспечивает загрузку порции продукта.
6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средства последовательной равномерной загрузки в разные области горизонтального сечения зоны измерения предусматривают выполнение перегородки в форме пластины, расположенной между блоком порционной загрузки и зоной измерения параллельно направлению распространения светового луча и разделяющей канал, соединяющий блок порционной загрузки с зоной измерения.
7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средства последовательной равномерной загрузки продукта в разные области горизонтального сечения зоны измерения предусматривают выполнение заслонки в виде вращающегося круга с отверстиями, находящимися на разном расстояния от оси вращения, причем заслонка имеет общий привод с блоком порционной загрузки.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что блок порционной загрузки выполнен в виде шнека.
9. Устройство по п.3, отличающееся тем, что зона измерения снабжена средствами изменения оптической длины в зависимости от спектроскопических свойств и плотности измеряемой пробы продукта.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства изменения оптической длины зоны измерения выполнены в виде подвижной передней стенки зоны измерения, блока привода перемещения подвижной стенки, датчика контроля оптической длины.
11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что средства изменения оптической длины зоны измерения выполнены в виде набора сменных оптических кювет с разной оптической длиной, причем оптические кюветы плотно стыкуются с выходом блока порционной загрузки сверху и блоком запирания зоны измерения снизу.
12. Устройство по п.3, отличающееся тем, что входное (приемное) отверстие и выходное (выгрузочное) отверстие смещены относительно вертикальной линии, проведенной через ось вращения колеса.
13. Устройство по п.3, отличающееся тем, что блок запирания зоны измерения выполнен в виде дозатора, позволяющего осуществлять порционную выгрузку продукта из зоны измерения.
14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде лопастного колеса.
15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде шнека.
16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что дозатор выполнен в виде конвейерной ленты.
RU2004102057/28A 2004-01-16 2004-01-16 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления RU2264610C2 (ru)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004102057/28A RU2264610C2 (ru) 2004-01-16 2004-01-16 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления
EA200601119A EA009446B1 (ru) 2004-01-16 2004-11-18 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления
EP04808984A EP1707945A4 (en) 2004-01-16 2004-11-18 METHOD FOR MEASURING SPECTROSCOPIC PROPERTIES OF BULK PRODUCTS AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD
UAA200607732A UA82430C2 (ru) 2004-01-16 2004-11-18 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления
PCT/RU2004/000474 WO2005068984A1 (fr) 2004-01-16 2004-11-18 Procede de mesure des proprietes spectroscopiques de produits pulverulents et dispositif correspondant
US10/597,075 US7508501B2 (en) 2004-01-16 2004-11-18 Method for measuring spectroscopic properties of bulk products and device for carrying out said method
CA002555456A CA2555456A1 (en) 2004-01-16 2004-11-18 Method of measurement of spectroscopic properties of loose products and a device for its implementation
CN200480040464XA CN1906477B (zh) 2004-01-16 2004-11-18 松散产品的光谱特性的测量方法及其实现装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004102057/28A RU2264610C2 (ru) 2004-01-16 2004-01-16 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004102057A RU2004102057A (ru) 2005-06-27
RU2264610C2 true RU2264610C2 (ru) 2005-11-20

Family

ID=34793515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004102057/28A RU2264610C2 (ru) 2004-01-16 2004-01-16 Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7508501B2 (ru)
EP (1) EP1707945A4 (ru)
CN (1) CN1906477B (ru)
CA (1) CA2555456A1 (ru)
EA (1) EA009446B1 (ru)
RU (1) RU2264610C2 (ru)
UA (1) UA82430C2 (ru)
WO (1) WO2005068984A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7924414B2 (en) * 2006-05-10 2011-04-12 Abb Schweiz Ag Non-hazardous bulk material analyzer system
US20080245960A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Baker Hughes Incorporated Method and Apparatus to Determine Characteristics of an Oil-Based Mud Downhole
US20100181472A1 (en) * 2007-04-09 2010-07-22 Baker Hughes Incorporated Method and Apparatus to Determine Characteristics of an Oil-Based Mud Downhole
US8487238B2 (en) * 2007-11-01 2013-07-16 Baker Hughes Incorporated Method of identification of petroleum compounds using frequency mixing on surfaces
DE102008001783A1 (de) * 2008-05-15 2009-11-19 Deere & Company, Moline Messanordnung zur Bestimmung der Inhaltsstoffe einer aus einem Erntegutstrom entnommenen Probe
DE102008033979B4 (de) * 2008-07-21 2018-06-14 Hans Joachim Bruins Messgerät und Verfahren zur Messung von Eigenschaften einer partikulären Probe
JP2013515248A (ja) * 2009-12-22 2013-05-02 ビューラー・アクチエンゲゼルシャフト 揺動可能な生成物を測定するための装置及び方法
CN102305725A (zh) * 2011-05-18 2012-01-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 固体颗粒样品的取样装置
GB2496690A (en) * 2011-11-21 2013-05-22 Univ Strathclyde Measurement apparatus and method with variable path lengths and variable reflective surfaces
RU2534725C1 (ru) * 2013-04-23 2014-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Нефтехим-Инжиниринг" Секторный питатель, исключающий при работе попадание через него в окружающую среду газов аппарата. на котором он установлен
BR112016015438B1 (pt) * 2013-12-30 2021-08-10 Buhler (India) Pvt. Ltd Método e aparato para medir a suavidade dos grãos
FR3023375B1 (fr) * 2014-07-01 2018-03-02 Eric Lopez Dispositif et procede de mesure mobile spectrometrique de cereales, oleagineux ou produits derives relevant de la filiere agro-alimentaire
CN104931289B (zh) * 2015-07-10 2018-08-10 天地科技股份有限公司 一种螺旋采样在线检测封装的装置和方法
ITUA20161448A1 (it) * 2016-03-08 2017-09-08 Freeray S R L Metodo e apparato per il controllo qualita' di prodotti solidi in forma granulare o polverizzata
DE102016110609B4 (de) 2016-06-08 2024-05-08 Endress+Hauser Conducta Gmbh+Co. Kg Sensorsystem und Verfahren zur prozessintegrierten optischen Analyse von Schüttgütern
JP6347353B2 (ja) * 2016-08-30 2018-06-27 静岡製機株式会社 穀粒の品質測定装置
JP6347352B2 (ja) * 2016-08-30 2018-06-27 静岡製機株式会社 穀粒の品質測定装置
WO2018052972A1 (en) 2016-09-15 2018-03-22 Bext Holdings, Inc. Systems and methods of use for commodities analysis, collection, resource-allocation, and tracking
US11933734B2 (en) * 2021-06-17 2024-03-19 Uchicago Argonne, Llc Open aperture flow cells for on-line optical analysis of process fluids

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4742228A (en) * 1984-04-19 1988-05-03 Gebruder Buhler Ag Infrared measuring apparatus and process for the continuous quantitative determination of individual components of flour or other groundable food products
US4692620A (en) * 1985-05-31 1987-09-08 Trebor Industries, Inc. Near infrared measuring instrument with sample holder
US5241178A (en) * 1989-03-16 1993-08-31 John Shields Infrared grain analyzer with controllable measurement wavelength
US5092819A (en) * 1990-05-17 1992-03-03 Schroeder Michael J Method and apparatus for qualitatively measuring characteristics of grain to be harvested
US5448069A (en) * 1991-04-23 1995-09-05 Buhler Ag Maschinenfabrik Infrared measurement of constituents of particulate foodstuffs
RU2031406C1 (ru) * 1992-06-11 1995-03-20 Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки ВНПО "Зернопродукт" Инфракрасный анализатор для определения качества зерна и продуктов его переработки
RU2056627C1 (ru) * 1992-07-29 1996-03-20 Институт электрофизики Уральского отделения РАН Способ количественного анализа минеральных микропримесей в кварцевом сырье и автоматический анализатор минеральных микропримесей в кварцевом сырье
JPH08285763A (ja) * 1995-04-18 1996-11-01 Iseki & Co Ltd 近赤外線分光分析装置
DE19714115C2 (de) * 1997-04-05 1999-12-23 Bran & Luebbe Vorrichtung zur optischen Bestimmung von Inhaltsstoffen eines rieselfähigen Gutes
US6749810B2 (en) * 2000-06-20 2004-06-15 Gary W. Clem, Inc. Method and apparatus for presenting grain for NIR spectography examination
DE10119763A1 (de) * 2001-04-23 2002-10-24 Hans Joachim Bruins Verfahren und Vorrichtung zur Getreideanalyse
SE523635C2 (sv) * 2001-10-03 2004-05-04 Foss Tecator Ab Sortering av korn under skörd
US7113265B1 (en) * 2003-05-20 2006-09-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Powder handling device for analytical instruments

Also Published As

Publication number Publication date
EA200601119A1 (ru) 2006-10-27
WO2005068984A1 (fr) 2005-07-28
US7508501B2 (en) 2009-03-24
CN1906477B (zh) 2010-06-23
UA82430C2 (ru) 2008-04-10
CA2555456A1 (en) 2005-07-28
US20070153282A1 (en) 2007-07-05
EA009446B1 (ru) 2007-12-28
CN1906477A (zh) 2007-01-31
RU2004102057A (ru) 2005-06-27
EP1707945A4 (en) 2008-06-25
EP1707945A1 (en) 2006-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2264610C2 (ru) Способ измерения спектроскопических свойств сыпучих продуктов и устройство для его осуществления
US6581780B1 (en) Automatic gradation unit
US8397592B2 (en) Systems and methods for inline sampling
EP2309252B1 (en) Method for measuring water content in a compound and water content measuring device
JPH05508225A (ja) ばら積みできる食品をインラインｎｉｒ測定する方法と装置
CH689937A5 (it) Procedimento per la determinazione del peso di prodotti farmaceutici e macchina per la dosatura di prodotti farmaceutici.
US6020588A (en) Apparatus for investigating flowable material and device for conveying samples
JP2008281569A (ja) ブリスターの充填量を検査する方法
WO2019163059A1 (ja) 連続生産システム及び方法
JP2000511646A (ja) 流動物の構成物質を光学的に特定するための装置および方法
JPH11506538A (ja) ばら物の含水量を連続的に検出する方法と装置
JP5458437B2 (ja) ばら荷用サンプリング装置
CN205469926U (zh) 一种用于尼龙材料的计量装置
RU2492941C1 (ru) Стенд для испытаний ячеистых поверхностей
RU2366904C2 (ru) Способ непрерывного дозирования сыпучих материалов
JP2711079B2 (ja) 加工食材の分配装置
JP3467304B2 (ja) アスファルトプラントにおける骨材の自動粒度管理装置
JPH0348747A (ja) 加熱混合式設備で製造される被覆した材料中のアスファルト性結合材の含有量を測定する方法及び装置
US769909A (en) Automatic weighing-machine.
JP3379340B2 (ja) 分光分析装置における試料充填装置
JPH0394139A (ja) 粉体粒度の自動測定装置
US20180313859A1 (en) Device for the automated analysis of solids or fluids
JPH0530104Y2 (ru)
JPH0796205A (ja) 穀物品質検定装置
JPH087144B2 (ja) 試料原子化炉を用いる原子吸光分析方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner