維薩拉 K-PATENTS? 在線折光儀深入了解使用折射率測量液體濃度的技

維薩拉 K-PATENTS® 在線折光儀深入了解使用折射率測量液體濃度的技術
 
 在 2018 年末，維薩拉收購了芬蘭 K-Patents 集團，該公司專注于工業應用的在線液體測量。這次收購使維薩拉將其技術專長和產品系列從氣體測量擴展到液體測量。在液體測量這個新產品領域，將折射率測量技術和在線折光儀產品用于多種工業工藝的過程控制。
 
 折射率測量基礎
 科學家將折射率測量視為測量液體濃度的一種理想方式。
 
 測量過程基于光的折射。一個能說明這種光學特性的例子就是將鉛筆放入裝有溶液的玻璃杯中所呈現的效果，因為光的偏折，鉛筆似乎彎折了。
 
 許多人親身經歷過這種現象，例如放入蘇打水或果汁中的吸管，或者水中的船槳。
 
 該測量原理的一個重要特點是：若往潔凈溶液中加入不溶顆粒或氣泡，偏折角度不發生變化。可見，顆粒或氣泡對于彎折角度沒有影響，主要影響彎折角度的因素是溶液濃度的變化。
 
 臨界角
 對這一光學性質的研究已發展為折光測定法學科。
 
 光在不同的介質中以不同的速度傳播。在密度越大的介質中光速越慢。當光以非 90° 的任何角度從一種介質進入另一種介質時，它不僅速度改變了，還在兩種介質的邊界處改變了傳播方向。光束進入液體時，它的一部分折射到液體中，一部分反射出去。全反射開始所對應的入射角稱為臨界角。
 
 在大多數溶液中，溶劑中溶質的濃度可以通過測量折射率來確定。折射率和濃度的關系取決于溶劑和溶質、溫度以及波長。
 
 在實踐中，使用單色光可避免波長差異造成的影響。溫度的影響則通過使用補償公式在數學上進行補償。
 
 將真正的數字在線折光儀與穩健的設計相結合
 折射率首先是作為實驗室技術發展起來的，后來隨著在線折光儀的出現和日臻完善，逐漸用于工藝過程測量。工藝過程中的在線折光儀構造必須耐受嚴苛的工況條件，其中戶外環境、包括腐蝕性物質、振動、灰塵、高溫、壓力或這些因素的組合。
 
 維薩拉KPATENTS® 開發的數字在線折光儀通過測量折射的臨界角來確定過程溶液的折射率。臨界角通過數字 CCD 傳感器來測量。在線折光儀提供 4 到 20 mA 的直流模擬量輸出或以太網信號，它們與經過溫度補償的過程溶液濃度成正比。
 
 維薩拉K-PATENTS® 改進了緊湊型光學一體化元件 (CORE)，即光學核心，該元件將所有光學組件 ，包括光源LED（發光二極管）、透鏡、棱鏡和 CCD 原件以及溫度元件 Pt-1000 合并到一個一體化加工的模塊中。光學核心與折光儀主體互相隔離，因此外部因素（如壓力、流量和溫度）變化不會影響測量。由于儀表構造中沒有可動部件，也沒有機械位移，因此無需定期維護。
 維薩拉 K-PATENTS®將相同原理應用到不同型號的折光儀設計中，以便將其輕松安裝適配到各種管道、儲罐和反應器上。折光儀應用范圍從測量易燃易爆的危險物質到需要特殊合金或非金屬部件的腐蝕性液體。
 
 維薩拉 K-PATENTS® 在線折光儀是全密封的，可連續工作，具有可連接過程控制系統其他元件的接口。
 
 維薩拉 K-PATENTS®將在線折射率測量技術結合內置的溫度測量和徹底數字測量原理，消除了零點漂移，這一切使得維薩拉K-PATENTS® 的在線折光儀與眾不同，是用于液體在線測量的理想解決方案。