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应用背景

两种互不相溶的液体（如油和水），通过搅拌、超声波作用或其他机械分散作用使两种流体充分混合，使一种液体以球形小液滴的形式精细地分散到另一种液体中，由于早期的这种液体混合物呈乳白色，故就被称为乳化液。其中，以小液滴形式存在的液体被称为分散相（也称作内相），另外一种连续液体被称为连续相（也称作外相）。如果将油分散到水中，即油作分散相，水作连续相，得到的乳化液就叫做水包油型（O/W）乳化液；相反的情况就是油包水型（W/O）乳化液。

乳化液在煤矿生产活动中有广泛的应用，尤其是作为煤矿综采工作面的采煤机、液压支架和液压支柱等液压系统的工作介质，它不仅起传递动力、润滑、冷却的作用，而且还对腐蚀和锈蚀有抑制作用，乳化液被成为液压系统的“血液”。目前我国煤矿广泛采用质量浓度为3%-5%的水包油型乳化液，即按重量用3%-5%的乳化油，再加97%-95%的水，配制成乳化液。

乳化液的性能对液压系统工作的可靠性和安全性以及使用寿命有着很大的影响。乳化液中乳化油的百分比即乳化液的浓度是评价乳化液性能的一个重要指标。浓度过小会影响抗硬水能力、稳定性、防锈性和润滑性；浓度过高不仅会增加费用，而且会降低消泡能力和增大对橡胶密封材料的溶胀性。而当前井下乳化液检测的手段一般为阿贝折光仪测量，这种方法需要人工操作、人眼读数，造成人为误差、整体精度低等缺点。

而随着井下综采自动化水平越来越高，研制新型能够在井下自动测量、高精度的乳化液传感器成为乳化液检测的趋势。

面对当前状况，在线折光仪的应用尤为重要。在线折光仪能够自动检测的乳化液浓度传感器能够实现在线检测、无需人工操作，避免人为误差，提高测量精度。自动测量可实现实时测量，减小测量周期，提高测量效率。实时检测系统与乳化液泵站的配比系统结合可以形成乳化液自动配比检测系统，配套PLC/DCS自动控制乳化液浓度在一定浓度范围内，实现乳化液自动配比。

在线折光仪工作原理

在线折光仪自带的LED光源发出一束平行光，自检测判断此光线光强，并通过增益电路提高LED灯电压，以补偿LED老化衰减，保证此LED光源光强稳定。此光强一致的光线经聚光镜聚光、棱镜反射面反射到棱镜和被测介质接触面，在此接触面，此束光线会发生全反射和折射变成两束光线，入射光线中入射角大于被测介质临界角的光线会发生全反射，入射角小于临界角的光线则折射进入被测介质。全反射回来的光线经棱镜另一反射面的反射，被在线折光仪传感器内的高分辨率CCD传感器接收住，在CCD传感器上，有反射光线照射到的像素会产生高电压，形成明场，没有被反射光线照射到的像素没有电压，形成暗场；在线折光仪通过判断此明暗场界限，判断被测介质的临界角，再根据折光指数已知且恒定的棱镜（蓝宝石）折光指数和计算公式，计算出被测介质的折光指数，并进一步按照被测介质和折光指数浓度良好的线性关系转换成相应质量浓度显示和输出。

因为只采用临界角全反射回来的光束，不采用折射进被测介质的光束，所以乳化液在线折光仪检测液体浓度不受介质中气泡、悬浮颗粒、杂质的影响，检测精度高，稳定性好。

在线折光仪结构及功能

乳化液在线折光仪采用分体式结构设计，分为传感器和变送器两部分。

传感器由：蓝宝石棱镜（9Mosh）、内置PT1000温度传感器、长寿命LED光源、3648像素分辨率的CCD 传感器组成；

变送器由：Intel 586sx 133MHz的CPU，6.7寸（640×480）彩色LCD显示器，键盘， EPROM存储卡及自动清洗系统组成。

仪器采用全屏蔽干扰设计、耐高温和振动、宽量程（0-10%)，出厂线性校准和自动温度补偿。 仪器操作界面友好软件。  内置的温度传感器（PT1000） ，可以在线检测乳化液的工艺温度，自动温度补偿并远处0-10V的信号。仪器可采用 RS-232 与上位计算机相通讯，并可通过 4 ～ 20 mA 信号 与 DCS 相通讯。由 DCS控制调节乳化液浓度。 乳化液在线折光仪，无耗材，免维护，无漂移。仪器的自动清洗清洗系统自动清洗棱镜及时排除故障，保证仪器的准确性，减轻维护人员的工作量。全浇注玻璃钢外壳和全屏蔽钢板内壁设计，保证了仪器可以在任何恶劣的工况条件下运行平稳。

在线折光仪性能特点

1分体式结构、抗干扰、全屏蔽设计；防爆等级：IAIICT4；

2、浓度范围：0.00-10.00%； 精度：0.1%；响应速度：无阻尼时250 毫秒；

4、操作温度：最高150℃；压力最高：1.20MPa；

5、温度补偿：内置PT1000传感器，自动数字温度补偿；

6、安装形式：各尺寸安装适配器；

7、输出信号： 4-20mA（DC）；电气接口：M20X1.5内螺纹；

在线折光仪详细规格