浅谈液滴分析仪的机械结构设计

浅谈液滴分析仪的机械结构设计

曾德鹏

身份证号：432524197511120656

摘要：液滴分析(DAT)技术是利用光纤、电容传感器在液滴形成过程中产生光、电信号的新技术。用横向坐标形式的电容信号、纵坐标形式的光学信号，可以得到反映液体特性的曲线。该曲线可作为识别不同液体的依据，称为基于体积的液滴指纹图。其特征类似于劳动力指纹可以用来识别一个人的身份样本，根据该样本，液体可以被定性地识别。实现了液滴分析技术在线监测，可以直接进行自动取样、测试和样品分析，应用于水质变化监测、酒精饮料检测。

基于此，本篇文章对液滴分析仪的机械结构设计进行研究，以供参考。

关键词：液滴分析仪；机械结构；设计分析

引言

液滴分析技术的特点是使用人类指纹来识别人，根据该识别的数字可以定性流体，能够了解液滴分析技术在线监测的可能性，该技术可以直接用于样品的采样，测试和自动分析，并将其应用于水质和饮料控制的变化。液滴分析技术是一种新技术，它利用光纤和电容传感器在液滴形成过程中获取液体的光和电信号，并实现液体特性。通过将电容信号（如水平坐标和光纤信号）作为配位，可以达到反映液体特性的曲线。

1液滴分析技术概述

1992年，爱尔兰的麦克米伦等人提出了一种光纤液滴分析方法(FDA: Fiberdropanalyzer)。其原理是，通过插入液滴中的两根纤维，将光分别导入液滴中，得到液滴反射和吸收的光信号，从而得到一条曲线，得到的光强度随时间变化，该曲线反映了液体的多种特性，在测定条件下具有唯一性，称为液滴指纹(FDT)1999年，天津大学的王春海提出了电容滴分析方法(CDA: Capacitivedropanalyzer)。其原理是由液滴和环形板组成，形成专用电容传感器，将液滴生长过程中的体积变化转化为电容传感器的电容量变化。使用电容性液滴分析方法，基于被测液体的介电常数是已知的或者可以通过实时测量获得，可以获得任何时刻的液滴体积值。基于光纤液滴分析技术和电容液滴分析技术，天津大学的朱祖荣提出了光纤、电容物质液滴分析仪器(FCDA:Fibercapacitivedropanalyzer)和基于液滴体积的液滴指纹图谱表达式(vfdt:Volt) 以至于基于时间的液滴指纹图谱取决于进料系统中的流动稳定性，排除了液滴生长速度和液体挥发性对液滴指纹图谱的影响，既提高了测量的重复性，又提高了液滴指纹图谱的可比性。 将液滴分析技术提高到新的理论高度。2机械结构优化设计应用现状

随着社会经济和科技的快速进步，产品替代率开始提高，机械制造业规模扩大，使得传统的小规模生产方法无法适应社会发展的需要。从机械制造企业的角度来看，要全面提高产品性能，扩大市场份额，必须注意产品的优化设计，调整产品结构，从而提高机械产品的性能，延长产业链。20世纪60年代以来，我国开始发展机械制造，随着机械结构设计制造以及程序优化的进展，产品质量和生产效率得到了有效提高。今天，我国的机械制造优化项目推动了建筑、冶金、汽车和航空航天等行业的发展，为今后的机械结构优化设计积累了一定的经验。在市场经济的大背景下，产品结构优化作为一种全新的生产模式，对企业发展有着巨大的帮助。新时期要从缩短生产周期、降低生产成本入手，积极利用工程设计，加强与其他学科的结合，然后优化设计方案。在具体应用过程中，必须考虑以下三个方面:确定目标功能，在设计过程中根据功能完成设计工作，以达到技术指标；调整变量，在产品设计期间，结合实际需求调整产品的厚度、长度、弧度等变量，并直接超出初始设计环节中变量的浮动范围；评估方案完成相关项目后，对不同方案进行评估，利用最佳方案进行产品生产。

3液滴分析仪传感器的结构设计

3.1传感器的核心部件分析

3.1.1 滴头

密集传感器的两个电极由液滴头和环板形成，液滴头连接到空间的下部支撑壳上，圆板的安装位置由位置核心固定。在测量电路中，圆板与加载信号的齿端一样，极易受到外界干扰。因此，电容器的上下外壳设计用于将外部静电与环板绝缘，以确保测量的稳定性。

3.1.2 环形极板及上、下屏蔽罩

圆柱形密封胶模型的外板是由铜制成的，这样其中心轴与落头的中心轴能够重合，圆板的长度要大于液滴过程的最大距离，本文中为14mm。圆板的下部有一个直径为2mm的孔，内置保护芯，圆板的充电信号通过保护线的内芯到达测量通道。

3.1.3 上、下屏蔽罩

测量通道通过来自“地面站”和“待测终端”的两个信号连接到双极密封胶传感器，以实时测量容量值。在滴剂的生长中，头部毛毛雨的长度不断变化，费用也在不断变化。在测量中，滴落时用不稳定的力连接到地球末端，测量周期连接到测量通道中的终端进行测量。由于理论容量值仅为PF水平，因此极易受到外部因素的干扰，电容器的上下保护外壳设计在圆板外。

3.1.4 下支撑套

下部支撑套管材料为PTFE，可完成电容器，光纤传感器和电路的紧固功能。上部和下部有四个圆孔，用于紧密的信号线层。同时，它们可以轻松跟踪密封剂板和光纤贴片的紧固位置。它是下部支撑套筒内的一个定制孔，塑料板通过这个光滑的孔将下部支撑套筒从下部转动，并调整电容器下方保护外壳的垂直位置。在下部支撑套的中间有一个圆孔，通过与滴头过盈配合完成滴头的装卡。

3.2光纤传感器核心部件

3.2.1轨道

本文设计了光纤探头垂直移动轨道，保证了光纤运动的线性度。轨道一侧开有螺纹孔，用螺钉将光探头保持在适当位置。在轨道的另一侧，阶梯长孔50成角度打开，供液管通过该孔插入滴头的内孔中。具有下支撑套筒内壁的轨道外侧通过圆周对称的轨道底部3个孔固定其位置120。

3.2.2垫片

垫片中心有直径为2毫米的孔，对于这些孔，上平面要求与下平面平行0.01毫米。由于垫片厚度仅为0.1mm，采用高平行度塞尺为加工原料，采用线切割工艺加工垫片。按六种规格选用0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、1mm的塞尺进行加工更换不同厚度的垫片，叠加到所需的高度，从而改变光纤的插入深度。光纤插入深度不同，所得液滴指纹也不同。通过实验找到光纤探头的最佳插入深度后，再将光纤探头固定在该位置。

3.2.3圆柱芯

圆柱形铁芯的主要形状是阶梯轴。下端以过盈配合的方式插入圆柱形导轨上部的中心孔中。圆柱形铁芯上端圆柱形边缘与滴头下端圆锥形内端面的接触确保了圆柱形铁芯和滴头的同轴度。光纤探头、垫片和圆柱芯的相对位置。

4结构优化设计的类型

4.1 优化机械结构拓扑

一般来说，传统的机械优化设计基本上是为机械部件的设计和优化而采用的结构参数，但是它们并不太注重机械部件拓扑的改进。随着各种机械产品设计和优化意识的不断提高，机械产品的设计理念逐渐引入，人们对优化设计的要求更加严格，优化机械结构的拓扑结构也越来越多。

4.2优化设计多科学结构

在为研究和应用产品的机械部件结构而开发最佳产品设计时，很多时候，仅仅试图分析设计某个方面可能产生的影响，往往会导致产品设计中出现优化设计结果的可能性，而这种可能性不能完全满足实际预期的需求，因此，为了达到改进优化产品设计开发的最终目的，经常需要从研究机械结构入手，而机械结构的开发需要优化产品设计cMDO结构理论被广泛认为是机械优化不断发展的结构工艺理论，许多机械技术行业专家已经积极着手对上述结构理论进行深入研究，为以后进一步开发先进制造技术结构优化的研究工艺产品提供理论依据和技术保障，以便于及时实现机械优化工艺产品研究的互操作性。

结束语

然而，需要进一步说明的是，由于本研究仅使用了一般实验室试剂作为实验样品，对于其他未知溶液，本文提出的模型可能需要进一步修正。然而，对于光纤电容式液滴分析仪，液体表面张力对溶液折射率测量的影响是毋庸置疑的。本文提出，用表面张力修正系数模型可以更准确地测量葡萄糖、部分盐和醇溶液的折射率，对扩大液滴分析仪的应用范围以及寻找测量溶液折射率的新方法具有重要意义。

参考文献

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