(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210867179.5 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 山西北方兴安 化学工业有限公司 地址 030008 山西省太原市尖草 坪区新兰 路118号 申请人 南京理工大 学 (72)发明人 王耀东　蔺向阳　赵芦奎　陈陈　 任文萍　罗永光　李权威　杨宝红　 郑文芳　王俞锋　张丁　刘雯雯　 (74)专利代理 机构 北京正阳理工知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11639 专利代理师 王松 (51)Int.Cl. G01N 21/359(2014.01) G01N 21/3577(2014.01)G01N 21/01(2006.01) G01F 1/58(2006.01) (54)发明名称 一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓 度检测系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于近红外光谱的硝化 棉水悬浮液浓度检测系统， 包括发光设备、 近红 外光谱仪、 测试管线、 流量计、 混合器和检测探 头； 所述测试管线包括位于起始端的进口水平通 道、 位于末端的出口水平通道， 以及两端分别与 所述进口水平通道和所述出口水平通道相连的 测试通道； 所述检测探头开孔竖直安装在所述测 试管线的测试通道内， 且使所述检测探头的前端 位于所述测试管线测试通道的内腔中部； 所述检 测探头后端引 出的出射光纤与所述发光设备相 连， 所述检测探头后端引出的接收光纤与所述近 红外光谱仪相连。 本发明的检测系统， 具有检测 速度快、 分析效率高、 稳定性及重复性 好的优点。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115201149 A 2022.10.18 CN 115201149 A 1.一种基于近红外光谱的硝 化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征是： 包括发光设备、 近 红外光谱仪、 测试 管线、 流量计、 混合器和检测探 头； 所述测试管线包括位于起始端的进口水平通道、 位于末端的出口水平通道， 以及两端 分别与所述进口水平 通道和所述出口水平通道相连的测试通道， 所述测试通道从所述进口 水平通道向所述出 口水平通道倾斜向上延伸， 所述测试通道、 所述进口水平通道和所述出 口水平通道的竖直截面 面积均相等； 所述检测探 头， 包括探 头壳体、 准 直镜、 石英 视窗、 出射 光纤和接收光纤； 所述探头壳体为圆筒形封装壳体； 所述探头壳体的前端端板开孔固定石英视窗， 所述探头壳体的内腔固定所述准直镜， 所述准直镜的前端球头部紧贴石英视窗， 所述准直镜的后端引出出射光纤和接 收光纤， 并 从所述探 头壳体的后端 端板穿出； 所述检测探头开孔竖直安装在所述测试管线的测试通道内， 且使所述检测探头的前端 位于所述测试管线测试通道的内腔中部； 所述检测探头后端引出的出射光纤与所述 发光设 备相连， 所述检测探 头后端引出的接收光纤与所述近红外光谱仪相连。 2.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述测试 管线的进口水平通道内安装流 量计和混合器。 3.如权利要求2所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述流量计为电磁流 量计。 4.如权利要求2所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述混合器为磁力搅拌型混合器或涡轮型混合器。 5.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述发光设备为卤钨灯。 6.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述石英 视窗与所述探 头壳体的前端 端板之间填充密封胶和/或垫片进行密封 。 7.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述出射光纤是由数量为1根、 6根或9根的纯石英光芯捆束而成， 所述出射光纤中各根 光芯的芯径范围为200 μm ‑800 μm； 所述接收光纤由1根芯径范围为200 μm ‑800 μm的纯石英光 芯构成； 所述出射光纤中所有光芯横截面之和与所述接收光纤的光芯横截面之比为1.0 ‑ 5.0。 8.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述石英 视窗的厚度范围为2 ‑8mm。 9.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述准直镜的镜 头直径范围为5 ‑20mm。 10.如权利要求1所述的一种基于近红外光谱的硝 化棉水悬浮液浓度检测系统， 其特征 是： 所述近红外光谱仪所用的探测器波长范围为90 0‑1800nm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115201149 A 2一种基于近红外光谱的硝化棉水 悬浮液浓度检测系统 技术领域 [0001]本发明涉及 一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 属于悬浮液浓 度在线检测技 术领域。 背景技术 [0002]长期以来硝化棉的水悬浮液的浓度测试一直采用取样、 分离、 烘干、 称量的方法， 这种方法的测试周期较长， 此外还存在由于取样原因导致测试结果波动较大 的情况。 由于 该物料体系 特别容易沉降， 实现在线检测浓度难度较大， 还没有成熟在线检测系统成功在 该物料体系商用的报道， 开 发硝化棉的水悬浮液浓度在线检测系统对硝化棉生产的自动化 和智能化水平提升具有积极的推动作用。 [0003]近红外光谱技术是近年来快速发展的一项无损检测技术， 可以用于含有碳氢元素 的有机材料的组分含量及相关性能检测， 具有操作简单、 样品无需前 处理、 易于实现快速分 析的优势， 已广泛应用到医药、 石化、 饲料、 水果及 食品等领域。 至今尚无应用于硝化棉水悬 浮物料的浓度在线检测的案例。 [0004]前期试验表明， 采用市场上通用的近红外光谱仪对硝化棉水悬浮液的浓度进行测 试， 建模分析偏差较大， 多数结果的平均偏差大于5％， 无法满足生产工艺控制对测试准确 性的要求。 经过大量实验研究发现， 造成测试数据波动的主要原因是 由于硝化棉水悬浮液 对紫外‑可见‑近红外光的遮蔽作用强， 无法利用透射光信号测试其浓度。 同样地， 由于硝化 棉物料体系中含有大量水， 采用漫反射方式测试时探测器接 收到的信号强度也非常弱， 导 致系统噪声对浓度测试的干扰较大， 因而浓度测试精度较差。 此外， 由于硝化棉物料为纤维 状， 其密度比水高， 沉降速度非常快， 搅拌强度不够就会导致物料 的分散均匀 性变差， 直接 影响测试 结果的重复性和 测试精度。 发明内容 [0005]本发明目的是为了解决传统硝化棉水悬浮液的浓度检测 设备存在重复性差和测 试精度低等问题， 而提供一种基于 近红外光谱的硝化棉水 悬浮液浓度检测系统。 [0006]本发明目的是通过以下技 术方案实现的： [0007]本发明的一种基于近红外光谱的硝化棉水悬浮液浓度检测系统， 包括发光设备、 近红外光谱仪、 测试 管线、 流量计、 混合器和检测探 头； [0008]所述测试管线包括位于起始端的进口水平通道、 位于末端的出口水平通道， 以及 两端分别与所述进口水平通道和所述出口水平通道相连的测试通道， 所述测试通道从所述 进口水平通道向所述出 口水平通道倾斜向上延伸， 所述测试通道、 所述进口水平通道和所 述出口水平通道的竖直截面 面积均相等； [0009]所述检测探 头， 包括探 头壳体、 准 直镜、 石英 视窗、 出射 光纤和接收光纤； [0010]所述探头壳体为圆筒形封装壳体； [0011]所述探头壳体的前端端板开孔固定石英视窗， 所述探头壳体的内腔固定所述准直说　明　书 1/4 页 3 CN 115201149 A 3