一种N₂O₄相当水含量测量仪的制作方法

专利名称：一种N₂O₄相当水含量测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的N2O4相当水含量测量仪所用单色器可以是不同原理的单色器，优选凹面光栅单色器或滤光片单色器。光栅单色器采用f≥100mm的凹面光栅，结构如附图2所示，步进电机驱动光栅7，在出射狭缝9产生参考波长(1315nm)及测试波长(1470nm)的单色光。入射狭缝5、出射狭缝9的宽度为0.2mm～0.5mm，以保证出射光的单色性。
滤光片单色器采用光谱带宽小于10nm、背景噪声小于1％、峰值波长分别为1315nm±5nm、1470nm±5nm的干涉滤光片，将参考波长滤光片15、测试波长滤光片16嵌入滤光片轮8的滤光片专用孔中，如附图3所示。采用齿轮传动结构，通过步进电机6驱动滤光片轮8，分别将参考波长滤光片15、测试波长滤光片16置于光路中，得到参考波长(1315nm)/测试波长(1470nm)的单色光。
光阑2的孔径为φ5～φ20mm、光阑11的孔径为φ2～φ5mm；采用光学玻璃如石英玻璃、中性暗色玻璃、红外透射可见光区截止型光学玻璃等作为衰减器17置于样品光路或参考光路中，将测试波长与参考波长信号之差调节在10％以内。
仪器样品室由不锈钢材料制成，采用半导体制冷技术将样品室恒温于15℃，采用石英玻璃将样品室与仪器其他单元隔离，以防止N2O4对仪器光学、电子元器件的腐蚀。
本发明涉及的N2O4相当水含量测量仪，无须调节测试光路与参考光路信号响应一致，即可根据仪器示值与标准物质的对应关系建立测量模型，测量过程中无须调节光路，从而简化了仪器的光路结构，可有效提高测量效率和测量结果的稳定性；另外在测量过程中根据标定信号对仪器进行实时修正，实现测量过程与标定过程的统一性，可消除环境及仪器自身因素对测量结果的影响，保证测量结果的准确性。
四

附图1一种现有的N2O4相当水含量测量仪结构示意图 附图2本发明涉及的一种N2O4相当水含量测量仪结构示意图 附图3本发明涉及的一种N2O4相当水含量测量仪用单色器结构示意图 其中1-光源；2-光阑；3-聚光透镜；4-单色器；5-入射狭缝；6-步进电机；7-光栅；8-滤光片轮；9-出射狭缝；10-准直镜；11-光阑；12-样品室；13-聚光透镜；14-探测器；15-参考波长滤光片；16-测试波长滤光片；17-光学衰减器；18-螺杆；19--光阑调节旋钮 五具体实施例方式 下面结合附图对发明内容作进一步详细说明，但不作为对发明内容的限制。
实施例一 一种N2O4相当水含量测量仪器基本结构如附图2所示。光源1为电流稳定度为1％的恒流源驱动的24V50W的溴钨灯，光阑2的透光孔径为φ10mm，聚光透镜3为φ30mmf50mm的石英双凸透镜，单色器4为f150mm光栅单色器，单色器的入射狭缝5/出射狭缝9的宽度均为0.2mm。光学衰减器17采用光程长度为1.5mmHB720红外透射可见光区截止型光学玻璃，准直镜10采用φ20mmf-150mm的石英准直镜，光阑11的透光孔径为φ4mm，聚光透镜13为φ10mmf10mm的石英聚光镜，探测器14为GD3563T型InCaAs探测器，采用WSHW-002型专用测控模块进行数据处理，仪器样品室由1Gr18Ni9Ti不锈钢材料制成，并用石英玻璃将样品室与仪器其它单元隔离，以防止N2O4对仪器光学、电子元器件的腐蚀；采用TEC1-7106半导体制冷片，采用PID控制器将样品室恒温于15℃，以减小测量过程中N2O4的挥发。
恒流源驱动的24V50W的溴钨灯在(1300nm～1500nm)内产生稳定的带光谱。将φ10mm的光阑2、φ30mmf50mm的石英双凸透镜3置于光源1与f150mm光栅单色器4之间，将光源产生的单色光聚焦在单色器4的入射狭缝5上，在出射狭缝9处得到参考波长(1315nm)及测试波长(1470nm)的单色光。
当出射单色光的波长为1315nm时，光学衰减器17置于单色器4的出射狭缝9后、出射单色光的波长为1470nm时，将光学衰减器17自动移出光路，参考波长与测试波长信号响应差为2.1％。
由单色器出射的单色光经φ20mmf-150mm石英准直镜10后形成平行光，经孔径为φ4mm的光阑11后、透过样品室12，经φ10mmf10mm石英聚光镜13聚焦在GD3563T型InCaAs探测器14的受光表面上，探测器将接收的光信号转化为电信号，经WSHW-002型专用测控模块分析处理，给出样品的相当水含量。
实施例二 一种N2O4相当水含量测量仪，所用单色器4为干涉滤光片，单色器结构原理如附图3所示，参考波长滤光片15采用峰值波长为1315.2nm、光谱带宽8.2nm、背景噪声0.6％的干涉滤光片，测试波长滤光片16采用峰值波长为1470.3nm、光谱带宽8.0nm、背景噪声0.5％的干涉滤光片。参考波长滤光片15、测试波长滤光片16分别嵌入滤光片轮8的滤光片专用孔中，步进电机6通过齿轮驱动滤光片轮8，将参考波长滤光片15、测试波长滤光片16置于光路中，分别得到参考波长(1315nm)及测试波长(1470nm)的单色光。光学衰减器17采用光程长度为2.0的JB450型光学玻璃，直接置于参考波长光路中。
本方案给出的测试波长与参考波长信号响应差为3.1％，仪器其他结构及测量方式与实施例一相同。
权利要求
1.一种N2O4相当水含量测量仪由光源系统、单色器系统、样品室系统、检测系统及测控系统组成，其特征在于光源(1)发出的稳定复合光，经光阑(2)及聚光透镜(3)聚焦在单色器(4)上，经单色器(4)色散得到参考波长/测试波长的单色光，单色光经准直镜(10)形成平行光，平行光通过光阑(11)和光学衰减器(17)后照射在样品室(12)中被测样品上，透过样品室的单色光经聚光透镜(13)聚焦在探测器(14)的光敏面上，经测控模块分析处理，给出样品的相当水含量。
2.权利要求1所述的N2O4相当水含量测量仪，其特征在于所采用单色器(4)为凹面光栅单色器或干涉滤光片单色器中的一种。
3.权利要求2所述的N2O4相当水含量测量仪，其特征在于所采用单色器(4)为嵌于滤光片轮(8)中的参考波长滤光片(15)、测试波长滤光片(16)，步进电机(6)通过传动齿轮驱动滤光片轮(8)，将参考波长滤光片(15)、测试波长滤光片(16)置于光路中。
4.权利要求1所述的N2O4相当水含量测量仪，其特征在于光学衰减器(17)选自光学玻璃如石英玻璃、中性暗色玻璃、红外透射可见光区截止型光学玻璃中的一种。
5.权利要求1所述的N2O4相当水含量测量仪，其特征在于所采用的测控模块为WSHW-002测控模块。
全文摘要
本发明涉及一种N2O4相当水含量测量仪器，该仪器由光源、单色器、样品室、探测器及测控系统组成。光源(1)发出的复合光，经光阑(2)及聚光透镜(3)聚焦在单色器(4)的入射狭缝(5)上，经单色器(4)色散，在出射狭缝(9)处得到参考波长/测试波长的单色光，经准直镜(10)形成平行光，透过样品后经聚光透镜(13)聚焦在探测器(14)的光敏面上，并转化为电信号，经WSHW-002型测控模块分析处理后，给出样品的相当水含量。仪器采用光学衰减器(17)对参考波长/测试波长的信号进行相对衰减，使其信号响应差＜10％后，直接根据仪器示值与标准物质的对应关系建立测量模型，从而简化了仪器的光路结构，提高了仪器的稳定性与准确性。
文档编号G01N21/01GK101126709SQ200710113840
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者潘忠泉, 张学范, 张国峰, 张国民, 蕾 张 申请人:中国兵器工业集团第五三研究所