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在線(xiàn)光譜技術(shù)應用

2024-05-14 09:33:16

目前在線(xiàn)光譜分析已經(jīng)以驚人的速度應用于多個(gè)領(lǐng)域的企業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節,并已使得過(guò)程分析儀器領(lǐng)域發(fā)生了深刻變革。這種變革與在線(xiàn)光譜分析的獨特優(yōu)點(diǎn)是分不開(kāi)的,比如:
  • 在線(xiàn)光譜分析儀器易損壞和消耗品少,維護量??;
  • 在線(xiàn)光譜分析儀器結構相對簡(jiǎn)單,并適合多種樣品(如液體,涂層,粉末和固體等)

與實(shí)驗室環(huán)境不同,工業(yè)環(huán)境在要求光譜分析系統具有足夠的靈敏度和探測限,同時(shí)對于性能穩定性,體積尺寸和抗干擾能力也都有嚴格要求。光譜儀是在線(xiàn)光譜分析的核心模塊,它的性能好壞從根本上決定了系統性能。選擇合適的光譜儀對于工業(yè)在線(xiàn)應用十分重要。

圖1 在線(xiàn)光譜分析系統組成

應用案例: 工業(yè)在線(xiàn)反射率與顏色測量

系統需滿(mǎn)足***快180米/分鐘的檢測速度,且具有足夠精確性。
  • 系統能直接輸出***終結果給上位機。
  • 系統要能反映被測樣品的峰值波長(cháng)、光譜等特性。
  • 系統要能適應工廠(chǎng)持續噪聲,細顆粒粉塵,電磁干擾以及不穩定供電環(huán)境。
  • 系統尺寸要能兼容于空間狹小的產(chǎn)線(xiàn)。

為滿(mǎn)足檢測速度要求系統單次測量周期不得大于4毫秒。為滿(mǎn)足用戶(hù)上位機數據接口要求在線(xiàn)光譜分析系統應集成數據處理算法功能,且保證運算快速,結果準確。對于顏色測量,必須有參考光譜和背景光譜,即對反射測量的校準操作。根據上述分析結果,系統使用了對顏色測量進(jìn)行特殊優(yōu)化的工業(yè)定制型光譜儀。其搭載的高性能處理器和以太網(wǎng)接口能在測量光譜的同時(shí)直接將顏色信息提交給服務(wù)器,并由服務(wù)器根據用戶(hù)預先設置的判定規則進(jìn)行報警或觸發(fā)停機,確保了整個(gè)系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。

系統板載處理器為定制高性能FPGA模塊,實(shí)現光譜數據到LCH顏色值的計算,并將結果上傳至上位機(主控機)。

***終的人機接口將安裝在系統服務(wù)器和操作員工作站上會(huì )分別安裝系統軟件的服務(wù)器端和客戶(hù)端,以呈現整卷或整批薄膜產(chǎn)品的質(zhì)量情況。

上,調度模塊為主程序核心,主要負責承擔各模塊之間的管理及任務(wù)調度;
計算模塊計算光譜數據,得到LCH顏色值;
測量模塊根據測量時(shí)序、流程完成***個(gè)完整的測量流程;
用戶(hù)界面完成用戶(hù)交互功能,主要包括系統參數配置,測量數據顯示,歷史數據瀏覽,系統功能測試等。
故障維修與運行維護光源和光譜儀都采用模塊化方式安裝布置,且均對通道號進(jìn)行標識,方便找到故障的光源。并且配套的通過(guò)交換機及光譜儀上的狀態(tài)指示燈可了解是否存在網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)纜故障。軟件也能夠識別光源故障。
該案例分體現了在線(xiàn)光譜分析與實(shí)驗室應用的巨大差異。工業(yè)環(huán)境下,在線(xiàn)光譜分析系統必須充分考慮應用環(huán)境的特殊性,各種影響因素都必須仔細評估。除了光譜儀,測量附件的選擇在相當大程度上取決于光譜儀廠(chǎng)***的行業(yè)應用經(jīng)驗和水平,這***點(diǎn)在專(zhuān)用的在線(xiàn)分析系統開(kāi)發(fā)方面體現的更為明顯。


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