在线色度测定仪的可靠性设计

    1　问题的由来

    为了更好地实现工业装置的自动化控制,必须使用在线分析仪表对装置的各种参数及时进行测量。在研制在线分析仪表的过程中,一个非常突出的问题就是仪表的可靠性问题,这也是阻碍在线分析仪表发展的难题。

    这里所讨论的可靠性包括多方面的内容,如长周期运行的可靠性;测量结果的准确性;维护的可靠性(是否因人而异)等。这些因素互相影响,往往由于某方面的缺陷而导致整台仪表无法正常使用,对各方面都造成不利影响。因此国内外在研制过程中,都将仪表可靠性列为重要指标,是攻关的重点。对于如何提高仪表的可靠性,往往要根据具体情况加以区别。

    下面主要介绍在研制新型在线色度测定仪的过程中,笔者为提高该仪表的可靠性所做出的一些改进。

    2　影响旧型号仪表可靠性的因素

    通过研究和分析,我们发现旧型号在线色度测定仪的可靠性问题集中在分析系统上,主要影响因素有:

    1)分析原理虽然基于郎伯-比尔定律,但却采用白光进行测量。而郎伯-比尔定律要求采用单色光进行测量。

    2)由于旧型号在线色度测定仪样品池结构设计不合理,因而造成样品在样品池中滞留,使得分析结果滞后,并且容易造成挂壁、结焦等问题,直接影响测量的准确性。

    3)样品池与光学系统安装在一起,样品池的高温严重影响光学系统长周期运行的可靠性和测量的准确性。

    4)光学系统的光源采用钨灯,钨灯的寿命是影响该仪表长周期运行可靠性的潜在问题。

    另外,旧型号在线色度测定仪需要对体积较大的光学系统及简单的控制系统进行改进。

    3　分析系统可靠性存在问题的对策

    针对以上的情况,对于影响该仪表分析系统可靠性的重要因素,我们决定从以下几个方面加以改进。

    3.1　改进分析方法

    改进分析方法以满足郎伯-比尔定律所要求的分析条件。根据色度学原理和标准方法参数相结合开发出新的分析方法,其主要特征主要包括以下3方面。

    1)采用对油品颜色变化敏感的单色光作为测量光。

    2)采用对油品颜色变化不敏感的单色光作为参比光。

    3)两路光均照射油品。

    前两条满足了郎伯-比尔定律对单色光的要求,由于缩小了理论与实际的差距,因此可以保证仪表在普通环境下测量的准确性。第3条使测量光和参比光工作条件一致。同时,由于加入了参比光,使仪表具备了对系统波动、时漂和温漂的自动补偿功能,从而保证了仪表在恶劣环境下测量的准确性。