原盐水不溶物测试仪的研制

　　1　引　言

　　测定原盐水中的不溶性杂质(以下简称不溶物)是原盐常量分析中最费时间的项目之一。在常规的烘干称重法中,分析一个样品需3个小时以上,烘箱要消耗大量电能。随着原盐市场需求发生变化,对盐质的要求不断提高,对分析化验工作的质量要求也越来越高,分析化验工作量也越来越大。为了探索一种新的测量方法,我们查阅了国内外许多有关资料,并进行了一些对比试验,进而研制了不溶物测试仪。从对比测试的结果来看,这种仪器测试速度快,做一个不溶物分析只需10分钟(包括称重)即可完成,而且测试结果准确,误差在国家标准以内。

　　2　传感器结构测量原理

　　2.1　测量原理

　　由光源发出的光,经过滤光片后,得到一定波长宽度的近似单色光,让其通过被测液,透过光投射到光电池,产生光电流,光电流与透过光的强度成正比。设透过参比溶液(蒸馏水)的光电流为I0,被测液体的不溶物浓度为C,厚度为L,透过待测液体后的光电流I可表示为:

　　I = I0e ^-KLC

　　其中K为吸收系数,与液体的性质有关。当液体性质和厚度确定后,根据I和I0即可计算出浓度C。

　　2.2　传感器结构

　　根据光学原理,对测量光线通过悬浮液后的透射光强度进行分析的方法称为比浊法(也叫透射法);若根据测量光线通过悬浮液后的散射光强度来测定被测物质含量的方法称为浊度法(也叫散射法)[1]。经过试验比较,我们采用透射法。传感器结构如图1所示。由于考虑到溶液中悬浮物的沉降会对测试结果有所影响,而采用了纵照射式光路,这样既增强了仪器的稳定性又提高了测量精度。传感器主要元器件选择如下:①光源采用特种聚光灯泡(6V,0.6A)。②透镜为K9光学玻璃透镜。③光栅(Φ11)。④测量杯由黑色有机玻璃和光学玻璃构成。⑤光电传感元件是一个核心部件,其性能将直接影响仪器的性能,其种类很多如氧化亚铜电池、硒光电池、硅光电池、光敏电阻、光电二极管等。通过试验比较,我们选用了硅光电池2CR61,其性能与其他同类产品相比具有灵敏度高(比硒光电池大10倍)、响应时间短、使用范围广(-55~125℃)、输出电流受温度的影响较小、寿命长(一般可使用数10年)等优点。另一方面,硅光电池是一个大面积的PN结,接受光线方向与受光面轴心角度的限制不严格,这样可根据需要任意选定受光面积。⑥为了使仪器有较高的灵敏度和准确度,必须选择被测溶液最大吸收波长的入射光,同时考虑到光电传感元件的光敏特性,当入射光的波长在600~900nm时,其相对输出达75%~100%,我们选用波长为650nm的滤光片。

　　2.3　传感器的灵敏度实验