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维萨拉 K-PATENTS® 在线折光仪深入了解使用折射率测量液体浓度的技
维萨拉 K-PATENTS® 在线折光仪深入了解使用折射率测量液体浓度的技术
 
 在 2018 年末，维萨拉收购了芬兰 K-Patents 集团，该公司专注于工业应用的在线液体测量。这次收购使维萨拉将其技术专长和产品系列从气体测量扩展到液体测量。在液体测量这个新产品领域，将折射率测量技术和在线折光仪产品用于多种工业工艺的过程控制。
 
 折射率测量基础
 科学家将折射率测量视为测量液体浓度的一种理想方式。
 
 测量过程基于光的折射。一个能说明这种光学特性的例子就是将铅笔放入装有溶液的玻璃杯中所呈现的效果，因为光的偏折，铅笔似乎弯折了。
 
 许多人亲身经历过这种现象，例如放入苏打水或果汁中的吸管，或者水中的船桨。
 
 该测量原理的一个重要特点是：若往洁净溶液中加入不溶颗粒或气泡，偏折角度不发生变化。可见，颗粒或气泡对于弯折角度没有影响，主要影响弯折角度的因素是溶液浓度的变化。
 
 临界角
 对这一光学性质的研究已发展为折光测定法学科。
 
 光在不同的介质中以不同的速度传播。在密度越大的介质中光速越慢。当光以非 90° 的任何角度从一种介质进入另一种介质时，它不仅速度改变了，还在两种介质的边界处改变了传播方向。光束进入液体时，它的一部分折射到液体中，一部分反射出去。全反射开始所对应的入射角称为临界角。
 
 在大多数溶液中，溶剂中溶质的浓度可以通过测量折射率来确定。折射率和浓度的关系取决于溶剂和溶质、温度以及波长。
 
 在实践中，使用单色光可避免波长差异造成的影响。温度的影响则通过使用补偿公式在数学上进行补偿。
 
 将真正的数字在线折光仪与稳健的设计相结合
 折射率首先是作为实验室技术发展起来的，后来随着在线折光仪的出现和日臻完善，逐渐用于工艺过程测量。工艺过程中的在线折光仪构造必须耐受严苛的工况条件，其中户外环境、包括腐蚀性物质、振动、灰尘、高温、压力或这些因素的组合。
 
 维萨拉KPATENTS® 开发的数字在线折光仪通过测量折射的临界角来确定过程溶液的折射率。临界角通过数字 CCD 传感器来测量。在线折光仪提供 4 到 20 mA 的直流模拟量输出或以太网信号，它们与经过温度补偿的过程溶液浓度成正比。
 
 维萨拉K-PATENTS® 改进了紧凑型光学一体化元件 (CORE)，即光学核心，该元件将所有光学组件 ，包括光源LED（发光二极管）、透镜、棱镜和 CCD 原件以及温度元件 Pt-1000 合并到一个一体化加工的模块中。光学核心与折光仪主体互相隔离，因此外部因素（如压力、流量和温度）变化不会影响测量。由于仪表构造中没有可动部件，也没有机械位移，因此无需定期维护。
 维萨拉 K-PATENTS®将相同原理应用到不同型号的折光仪设计中，以便将其轻松安装适配到各种管道、储罐和反应器上。折光仪应用范围从测量易燃易爆的危险物质到需要特殊合金或非金属部件的腐蚀性液体。
 
 维萨拉 K-PATENTS® 在线折光仪是全密封的，可连续工作，具有可连接过程控制系统其他元件的接口。
 
 维萨拉 K-PATENTS®将在线折射率测量技术结合内置的温度测量和彻底数字测量原理，消除了零点漂移，这一切使得维萨拉K-PATENTS® 的在线折光仪与众不同，是用于液体在线测量的理想解决方案。
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