【摘要】近年来，近红外的应用技术在国内外得到迅速发展，适合生产和试验需要的新产品也不断问世。本文介绍我所近期研制出的一种适用于化工、农药、医药、食品等行业生产过程控制用的近红外透明液体监控装置，简述这种装置的基本原理、结构以及应用情况，并讨论了其应用前景。
1前言
在国内化工、医药、农药、食品等行业的生产过程中，经常有两种或两种以上的不互溶液体的静置分离，而被分离的液体往往是属于易燃、易爆、有毒、有腐蚀的液体。目前，对于这类溶液的静置分离，国内几乎都是靠操作人员肉眼观察、手工控制来实现的。在生产现场，静置分离工序所处的环境条件又常常比较差，国内市场目前难找到适合这环境的传感装置，因而使这一工序难以实现自动控制。
为了解决L述的问题，本所采用近红外应用技术，研制出一种非接触式的近红外(短波红外)透射式的监控装置。该装置在实验室和生产现场使用后取得了令人满意的效果。
2近红外透明液体监控装置的原理
由于不同化学成分的透明液体，其分子的原子量、化学键类型、以及分子的几何形状等都不相同，因而，它们对同一频率范围红外辐射的选择吸收也很不相同。进一步研究发现，不同的透明液体对于短波红外(0.7~1.1 μm)的选择吸收也不相同。透明液体对干短波红外的吸收，主要是倍频及合频吸收。从宏观而言，短波红外透明液体仍然遵守lamber - Beer定律
这里I0为入射光强，I为出射光强，C为样品(即被监测的液体、某一组份的浓度，:为样品(即被监测的液体)的吸收系数，d为样品吸收层的厚度。
在选定了某一波长范围内的近红外光强I0之后，使样品吸收层厚度d保持不变(使用同一根玻璃管或同一个玻璃容器)，并保持样品的浓度恒定(但不一定相同)，那么，透过透明液体的近红外出射光强I,只取决于液体对红外辐射的吸收系数(见图1).
当吸收系数为α1和α2、浓度相同C1=C2(或不相同C1=C2)的两种透明液体，经过同根玻璃管时，若入射的近红外光强为I0，透过两种不同透明液体的出射光光强之差△I1(或△I2)在整个检测过程中都是稳定的。则把检测得到的光强差△I1(或△I2)经过光电转换、放大，就可以显示或者再转换成控制信号供给控制机构。这样，就可以满足生产中不互溶液体静置分离的显示和自动控制的要求。
3近红外透明液体监控装置的结构
近红外透明液体监控装置主要由红外光电探头和电子箱两大部分构成。电子箱供给红外光电探头脉冲电源，而经调制后的短波红外辐射透过透明玻璃管内流动或静止的物料(或样品)时被光电元件接收，又将这信号传回电子箱，经过转换、放大、解调、差值放大后，进行显示和报警，或者再将信号处理后，供给自动控制机构以实现生产现场的互不溶液的自动静置分离。系统方框图见图2.
4实验结果
用这一装置对不同分子组成的透明液体样品进行测试从而得到不同的电压显示结果(见表1及图3)，说明不同分子组成的透明液体，对同一频率范围内的近红外选择吸收不同。
采用这一装置能对多种透明的有机液体(如:脂、苯、醚、醇、酮等和酸、碱、盐的不互溶液体)进行分辨和检测，其分辨灵敏度高而且稳定可靠。
1990年和1991年，这套装置在广州市农药厂丁草胺车间生产现场试用，对氯丁醚和盐酸两种不互溶液体静置分离进行监控。当盐酸流经光电探头时，电子箱上电压显示3V，两液界面经过光电探头时，电压显示为OV，一旦到了氯丁醚液体流过光电探头，电压为6V。利用这一信号成功地实现了两液分离的自动控制。
近红外透明液体监控装置的研制和试用成功，为化工医药、农药、食品行业的不互溶液体静置分离实现自动控制，攻下了一个技术难关。
5结语
近红外透明液体监控装置是根据不同分子的透明液体对短波红外辐射的选择吸收不同而制成的。在生产中有广泛的应用前景，用于化工、医药、农药、食品工业生产中，可提高生产率，改善产品质量，防止环境污染，为生产企业带来明显的经济效益。
本文感谢广州市农药厂给予的大力支持和协作。
参考文献
[l](苏)EC克里切夫斯荃.水份检测的原理.北京:中国计量出版社，1986
[2]旅永红，吴杰.红外物理与技术墓础，哈尔滨:哈尔滨工业大学，1984
本文作者：吕恩繁 黄紫霞
