一种浊度仪制造技术

本发明专利技术提供一种浊度仪，包括：样品池；分别固定于样品池两侧的光源和检测器；以及用于控制所述光源和检测器的控制系统；还包括：用于对所述待测样品升温的加热系统，所述加热系统包括提供一密闭空间并使样品池容置于其中的加热炉，加热炉上还具有允许光线穿过的光学视窗；以及冷却系统；其中，样品池包括由耐高温、耐腐蚀的材料制成的样品池主体和由可透过可见光及近红外光且耐高温、耐腐蚀的材料加工而成的窗片，所述窗片与所述光学视窗对齐。本发明专利技术提供的浊度仪通过增设加热系统和冷却系统以及配套设计的样品池，不仅实现了对温度高达200℃以上且具有腐蚀性的样品的浊度的测定，并且具有安全性好，可操作性强，适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种浊度仪
本专利技术涉及一种用于浊度检测的仪器装置
，尤其涉及一种浊度仪。
技术介绍
熔盐由于其优良的热物性和传蓄热性能在太阳能和核能领域得到了广泛的应用。氟锂铍熔盐作为第四代反应堆-熔盐堆的主冷却剂，其“清洁程度”即含不溶性杂质的浓度，对反应堆的运行起到重要影响。在采用HF-H2化学法纯化氟锂铍熔盐的过程中，会将熔盐中的腐蚀产物Ni2+，Fe3+，Cr3+等金属离子还原成金属粉末，从而造成在堆运行过程中熔盐中不溶性物质浓度的增加。熔盐中的固体颗粒物不仅会改变熔盐的热物性，而且在回路运行过程中，过多的固体颗粒物会阻塞管道并且影响相关仪表的准确性，因此控制熔盐中固体颗粒物的含量显得非常重要。表征溶液中固体颗粒不溶物含量的物理量是浊度，因此测定熔盐的浊度是判断熔盐质量的一个重要指标。目前市场上测定浊度的标准仪器几乎全部是用于测量水溶液浊度的，而且其工作温度一般不超过200℃，对于温度高于450℃并且具有较强腐蚀性的高温熔融盐，目前没有合适仪器测量其浊度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种浊度仪，从而解决现有技术中的浊度仪不能测量高温流体浊度的缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种浊度仪，包括：用于容置待测样品的样品池；固定于所述样品池的一侧的光源；固定于所述样品池的与所述光源相对的另一侧的检测器；以及用于控制所述光源和检测器的控制系统，该控制系统包括对所述检测器所采集的信号进行转换的转换器；其特征在于，还包括：用于对所述待测样品升温的加热系统，所述加热系统包括提供一密闭空间并使所述样品池完全容置于该密闭空间内的加热炉，所述加热炉上具有允许光线穿过的光学视窗；以及用于对所述光源和检测器进行冷却的冷却系统，所述冷却系统包括：设置于所述加热炉的光学视窗和光源之间以及光学视窗和检测器之间的水冷夹套，以及为所述水冷夹套提供循环水的冷水循环机；其中，所述样品池包括提供一矩形内部空间并在相对而置的两个侧面上具有矩形镂空结构的样品池主体，以及封闭所述矩形镂空结构的窗片，所述样品池主体由耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片由可透过可见光及近红外光且耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片与所述加热炉上的光学视窗对齐。本专利技术所提供的浊度仪的工作原理如下：由光源发出的平行光作用于经加热系统加热的样品池中的高温熔融盐，部分光线穿过高温熔融盐到达位于0°的透射检测器，信号强度定义为St，部分光线被高温熔融盐散射由散射检测器收集，信号强度定义为Ss，经转换器确定St和Ss数值。当光-电转换满足线性条件时，经公式St＝AI0e-εTL(St透射电信号，A比例系数，I0入射光强，ε为由不溶物决定的常数，T为浊度，L为透射光程)或Ss＝B’NI0(St散射电信号，B’比例系数，N为单位体积溶液中的微粒数，I0入射光强)可以确定透射强度(St)和散射强度(Ss)，通过透射强度(St)可以确定高温熔融盐在一定波段范围内的透射率和吸光度，通过透射强度(St)和散射强度(Ss)的比值(St/Ss)即可确定高温熔融盐的浊度。本专利技术所提供的浊度仪，通过在现有技术的浊度仪基础上增设加热系统和冷却系统，以及配套设计的样品池，对待测样品进行升温，实现了对高温流体浊度的测量，尤其适用于强腐蚀性的高温熔融盐浊度的测量，其温度可以高达200～1000℃，甚至1000℃以上，同时通过增设冷却系统避免了安装在光学视窗上的光源和检测器(对工作环境温度要求不能高于50℃)遭受高温而受损。根据本专利技术，加热系统可以由管式炉或马弗炉等常规加热方式进行加热，还可以由中/高频等感应加热方式进行加热。为了达到耐高温和耐腐蚀的目的，专利技术人在众多材料中经过筛选确定单晶SiC或蓝宝石为最优选的窗片材料。由于单晶SiC、蓝宝石价格昂贵且不易机械加工成型，因此本专利技术所采取的解决方案是将样品池主体由不锈钢或镍基合金等耐高温、腐蚀金属材质构成，窗片则由单晶SiC、蓝宝石等可透过可见及近红外光且耐高温、腐蚀的材料加工而成。但是，这样分开组装的设计带来了潜在的密封问题，为了解决这一问题，本专利技术还提出可在窗片前后各增加一个密封圈，该密封圈具有矩形的镂空设计以便于光线穿过。同时，在样品池组装的过程中还可能由于压盖挤压过紧导致窗片碎裂，为了解决这一问题，在窗片外围增加一个与其紧密相接厚度也一样的保护环，来承担来自压盖的压力。优选地，所述样品池由第一密封圈、窗片、第二密封圈、压盖由里而外分别在两侧固定于所述样品池主体上组装而成，所述窗片的外缘设有保护环。其中，压盖具有U形横截面形状，以在周向上对窗片进行保护。其中，第一密封圈和第二密封圈优选为由柔性石墨材料制成。保护环优选由金属材质构成。为了使待测样品可以达到200℃以上高温，所述加热炉提供为管式炉或马弗炉，实现对所述样品池的程序升温以及程序降温。当采用管式炉时，恒温区可长达300mm，加热温度可到1000℃以上，温差小于5℃。根据本专利技术，所述检测器包括位于中心位置的用于接收来自0度角的透射光的一个透射检测器，以及在所述透射检测器的周向均匀布置的用于接收来自一定偏转角的散射光的若干散射检测器。由于熔融盐易于吸潮，高温熔融后会产生许多气泡，从而影响测量的准确性，所述浊度仪进一步还包括抽真空系统，所述抽真空系统包括：设置在所述加热炉的底部的真空阀门以及与所述真空阀门连接的真空泵。另外，加热炉中也可以充满惰性气体，可起到阻止熔融盐与空气反应的作用，从而能更加准确的反映测量效果。由于样品池需放置进入加热炉内进行加热才能进行浊度测量，考虑到操作的安全性，本专利技术所提供的浊度仪进一步还包括升降系统，所述升降系统包括：固定所述样品池于其下端的套芯，套接于所述套芯外部的套筒，以及为所述套芯提供动力的伺服电机，其中，所述样品池在伺服电机的作用下随着所述套芯在所述套筒内沿着竖直方向移动。优选地，所述套筒上具有与所述加热炉密封连接的法兰，从而在加热炉内提供一个完全密闭的空间。为了进一步精确定位样品池的位置，所述升降系统还包括精确控制样品池在竖直方向上的位移的限位器。当需要进样时，首先将样品池固定在套芯底端，然后通过控制面板控制套芯下降将样品池送到加热炉内，限位器会自动控制使样品池窗片与加热炉的光学视窗对齐，最后通过法兰将其与加热炉密封；当实验完成，样品池需要提起来时，通过控制面板控制套芯提升样品池直到完全离开加热炉，同样，限位器会自动控制其提升高度。本专利技术所提供的浊度仪相对现有技术主要具有以下有益效果：(1)本专利技术通过增设加热系统以及配套设计的样品池，克服了常规浊度仪只能测定0～200℃温度范围内流体浊度的缺陷，实现了对温度达到200℃以上，甚至1000℃以上的流体的浊度的测定；(2)本专利技术还通过对样品池材质的优化，以及结构的改进，提供了一种耐高温、耐腐蚀、液密的、结构稳定又安全的样品池，不仅能经受加热系统对其200℃以上的加热，而且还能耐受高腐蚀性的氟锂铍熔融盐；(3)通过在加热炉的光学视窗上设置水冷夹套，避免安装于其上的光源以及检测器被高温损坏；(4)还通过在加热炉上设置抽真空系统，避免特殊样品，特别是熔盐样品吸潮后易于产生气泡而影响测量的准确性；(5)通过设置升降系统实现了样品池的自动进样，使样品池在加热炉内的定位更加准确，并且大大提高了操作的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浊度仪，包括：用于容置待测样品的样品池；固定于所述样品池的一侧的光源；固定于所述样品池的与所述光源相对的另一侧的检测器；以及用于控制所述光源和检测器的控制系统，该控制系统包括对所述检测器所采集的信号进行转换的转换器；其特征在于，还包括：用于对所述待测样品升温的加热系统，所述加热系统包括提供一密闭空间并使所述样品池完全容置于该密闭空间内的加热炉，所述加热炉上具有允许光线穿过的光学视窗；以及用于对所述光源和检测器进行冷却的冷却系统，所述冷却系统包括：设置于所述加热炉的光学视窗和光源之间以及光学视窗和检测器之间的水冷夹套，以及为所述水冷夹套提供循环水的冷水循环机；其中，所述样品池包括：提供一矩形内部空间并在相对而置的两个侧面上具有矩形镂空结构的样品池主体，以及封闭所述矩形镂空结构的窗片，所述样品池主体由耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片由可透过可见光及近红外光且耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片与所述加热炉上的光学视窗对齐。

【技术特征摘要】
1.一种浊度仪，包括：用于容置待测样品的样品池；固定于所述样品池的一侧的光源；固定于所述样品池的与所述光源相对的另一侧的检测器；以及用于控制所述光源和检测器的控制系统，该控制系统包括对所述检测器所采集的信号进行转换的转换器；其特征在于，还包括：用于对所述待测样品升温的加热系统，所述加热系统包括提供一密闭空间并使所述样品池完全容置于该密闭空间内的加热炉，所述加热炉上具有允许光线穿过的光学视窗；用于对所述光源和检测器进行冷却的冷却系统，所述冷却系统包括：设置于所述加热炉的光学视窗和光源之间以及光学视窗和检测器之间的水冷夹套，以及为所述水冷夹套提供循环水的冷水循环机；以及升降系统，所述升降系统包括：固定所述样品池于其下端的套芯，套接于所述套芯外部的套筒，以及为所述套芯提供动力的伺服电机，其中，所述样品池在伺服电机的作用下随着所述套芯送入加热炉内部或移出到加热炉之外；其中，所述样品池包括：提供一矩形内部空间并在相对而置的两个侧面上具有矩形镂空结构的样品池主体，以及封闭所述矩形镂空结构的窗片，所述样品池主体由耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片由可透过可见光及近红外光且耐高温、耐腐蚀的材料制成，所述窗片与所述加热炉上的光学视窗对...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，汤睿，张鹏，谢雷东，侯惠奇，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31