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在線光譜技術應用

2024-05-14 09:33:16

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

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

圖1 在線光譜分析系統(tǒng)組成

應用案例: 工業(yè)在線反射率與顏色測量

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

為滿足檢測速度要求系統(tǒng)單次測量周期不得大于4毫秒。為滿足用戶上位機數(shù)據(jù)接口要求在線光譜分析系統(tǒng)應集成數(shù)據(jù)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(jù)上述分析結果,系統(tǒng)使用了對顏色測量進行特殊優(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直接將顏色信息提交給服務器,并由服務器根據(jù)用戶預先設置的判定規(guī)則進行報警或觸發(fā)停機,確保了整個系統(tǒng)的實時性和可靠性。

系統(tǒng)板載處理器為定制高性能FPGA模塊,實現(xiàn)光譜數(shù)據(jù)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(tǒng)服務器和操作員工作站上會分別安裝系統(tǒng)軟件的服務器端和客戶端,以呈現(xiàn)整卷或整批薄膜產(chǎn)品的質量情況。

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調度;
計算模塊計算光譜數(shù)據(jù),得到LCH顏色值;
測量模塊根據(jù)測量時序、流程完成***個完整的測量流程;
用戶界面完成用戶交互功能,主要包括系統(tǒng)參數(shù)配置,測量數(shù)據(jù)顯示,歷史數(shù)據(jù)瀏覽,系統(tǒng)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,且均對通道號進行標識,方便找到故障的光源。并且配套的通過交換機及光譜儀上的狀態(tài)指示燈可了解是否存在網(wǎng)絡線纜故障。軟件也能夠識別光源故障。
該案例分體現(xiàn)了在線光譜分析與實驗室應用的巨大差異。工業(yè)環(huán)境下,在線光譜分析系統(tǒng)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***的行業(yè)應用經(jīng)驗和水平,這***點在專用的在線分析系統(tǒng)開發(fā)方面體現(xiàn)的更為明顯。


(文章來源于儀器網(wǎng))

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