在線近紅外分析系統的探頭、光纖與流通池設計與選型指南

更新時間：2025-12-04

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　　在線近紅外分析系統的核心組件包括探頭、光纖與流通池，其設計與選型需緊密結合應用場景需求，以下從功能特性、選型原則及維護要點三方面展開分析：

　　一、探頭設計：適配場景的“感知終端”

　　探頭需根據物料狀態（固體/液體/氣體）及工藝條件（溫度/壓力/腐蝕性）定制。例如，在糧油加工中，接觸式探頭可安裝于攪拌機外殼或輸送管道，通過漫反射原理監測面粉蛋白含量，積分時間內對途經光學窗口的樣品進行平均，提升數據代表性；非接觸式探頭則適用于高溫、腐蝕性環境，如半導體清洗液監測，通過聚四氟乙烯管實現原位分析，避免探頭污染。此外，探頭需與光源功率、光纖耦合效率及收光角度匹配，例如采用集成式光源探頭設計，在2米探測距離下實現1200W/m²輻照度，確保信號強度。

　　二、光纖選型：信號傳輸的“高速通道”

　　光纖需滿足長距離、低損耗傳輸需求。石英光纖在700-2500nm波段透過率優異，芯徑選擇需平衡分辨率與信號捕獲能力：小芯徑（如50μm）提升空間分辨率，適用于高精度檢測；大芯徑（如400μm）增強信號強度，適合低濃度樣品分析。數值孔徑（NA）影響光信號采集范圍，高NA（0.37）光纖可接收更大角度光線，提升檢測靈敏度。此外，光纖需具備抗彎曲性能，最小彎曲半徑需≥光纖直徑的10倍，避免光傳輸畸變。

　　三、流通池設計：液體檢測的“精密容器”

　　流通池適用于液體樣品的在線監測，其設計需兼顧光程、材質與抗干擾能力。光程選擇需確保樣品吸光度在儀器線性范圍內（0.3-1.0A），例如高濃度糖漿采用短光程（0.5-2mm）避免飽和，低濃度飲用水則選用長光程（5-10mm）增強信號。材質方面，石英或藍寶石流通池可耐受高溫高壓，適用于化工漿料監測；聚四氟乙烯流通池則用于強腐蝕性液體，如堿洗塔堿液分析。此外，流通池需集成抗氣泡機構與恒溫套，避免氣泡散射干擾及溫度波動影響，例如通過PID溫控系統將溫度波動控制在±1℃以內。

　　四、選型與維護核心原則

　　場景適配性：根據物料狀態、工藝條件及檢測需求選擇探頭類型（接觸式/非接觸式）、光纖參數（芯徑/NA）及流通池結構（光程/材質）。

　　系統兼容性：確保探頭、光纖與光譜儀的光源功率、檢測器靈敏度及軟件算法匹配，例如采用對稱式C-T光路結構的光柵分光光譜儀，提升積分時間與信號穩定性。

　　維護便捷性：設計自清潔功能（如風吹掃清洗）或易拆卸結構，減少“糊粉”污染；定期檢查光纖接口耦合度與光路對準，避免信號衰減。

　　通過精準匹配探頭、光纖與流通池的核心參數，可顯著提升在線近紅外分析系統的數據準確性與穩定性，為工業過程控制提供可靠支撐。