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在线光谱技术应用

2024-05-14 09:33:16

目前在线光谱分析已经以惊人的速度应用于多个领域的企业生产的多个环节,并已使得过程分析仪器领域发生了深刻变革。这种变革与在线光谱分析的独特优点是分不开的,比如:
  • 在线光谱分析仪器易损坏和消耗品少,维护量小;
  • 在线光谱分析仪器结构相对简单,并适合多种样品(如液体,涂层,粉末和固体等)

与实验室环境不同,工业环境在要求光谱分析系统具有足够的灵敏度和探测限,同时对于性能稳定性,体积尺寸和抗干扰能力也都有严格要求。光谱仪是在线光谱分析的核心模块,它的性能好坏从根本上决定了系统性能。选择合适的光谱仪对于工业在线应用十分重要。

图1 在线光谱分析系统组成

应用案例: 工业在线反射率与颜色测量

系统需满足***快180米/分钟的检测速度,且具有足够精确性。
  • 系统能直接输出***终结果给上位机。
  • 系统要能反映被测样品的峰值波长、光谱等特性。
  • 系统要能适应工厂持续噪声,细颗粒粉尘,电磁干扰以及不稳定供电环境。
  • 系统尺寸要能兼容于空间狭小的产线。

为满足检测速度要求系统单次测量周期不得大于4毫秒。为满足用户上位机数据接口要求在线光谱分析系统应集成数据处理算法功能,且保证运算快速,结果准确。对于颜色测量,必须有参考光谱和背景光谱,即对反射测量的校准操作。根据上述分析结果,系统使用了对颜色测量进行特殊优化的工业定制型光谱仪。其搭载的高性能处理器和以太网接口能在测量光谱的同时直接将颜色信息提交给服务器,并由服务器根据用户预先设置的判定规则进行报警或触发停机,确保了整个系统的实时性和可靠性。

系统板载处理器为定制高性能FPGA模块,实现光谱数据到LCH颜色值的计算,并将结果上传至上位机(主控机)。

***终的人机接口将安装在系统服务器和操作员工作站上会分别安装系统软件的服务器端和客户端,以呈现整卷或整批薄膜产品的质量情况。

上,调度模块为主程序核心,主要负责承担各模块之间的管理及任务调度;
计算模块计算光谱数据,得到LCH颜色值;
测量模块根据测量时序、流程完成***个完整的测量流程;
用户界面完成用户交互功能,主要包括系统参数配置,测量数据显示,历史数据浏览,系统功能测试等。
故障维修与运行维护光源和光谱仪都采用模块化方式安装布置,且均对通道号进行标识,方便找到故障的光源。并且配套的通过交换机及光谱仪上的状态指示灯可了解是否存在网络线缆故障。软件也能够识别光源故障。
该案例分体现了在线光谱分析与实验室应用的巨大差异。工业环境下,在线光谱分析系统必须充分考虑应用环境的特殊性,各种影响因素都必须仔细评估。除了光谱仪,测量附件的选择在相当大程度上取决于光谱仪厂***的行业应用经验和水平,这***点在专用的在线分析系统开发方面体现的更为明显。


(文章来源于仪器网)

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