一，混料狀況
粉體物料混合是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的操作，目前在化工、制藥、食品、建筑等領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用。也是制藥、飼料和水泥等產(chǎn)品生產(chǎn)中最關(guān)鍵的工序之一。粉體物料混合是指多種不同成分的粉體顆粒，在混料罐中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)速度和方向的變化，最終使不同成分的顆粒在混料罐中達(dá)到均勻分布的過(guò)程。
對(duì)制藥企業(yè)來(lái)說(shuō)，混料效果的好壞直接決定了藥品的質(zhì)量，并影響藥品的藥效。對(duì)混料均勻度的檢測(cè)，最常用的方法為化學(xué)分析法，混料機(jī)停止后，在混料罐中物料的不同部位取樣進(jìn)行化學(xué)法分析，如果確定其中某種成分的含量值一致的話，即認(rèn)為混料達(dá)到均勻。該做法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且時(shí)效性差，所需時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低下，無(wú)法做到實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

二，解決方案
采用AOTF 近紅外光譜儀進(jìn)行在線混料均勻度監(jiān)測(cè)，具有快速、高效、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品狀態(tài)，實(shí)時(shí)了解粉體物料混合狀況。儀器直接安裝在混料機(jī)上，與混料機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，儀器通過(guò)藍(lán)寶石視窗對(duì)混料的均勻度進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線WIFI 傳輸，分析結(jié)果以混料趨勢(shì)圖（MBSD 值）和混合樣品光譜圖形式顯示。對(duì)混料過(guò)程中的混料均勻度情況一目了然，大大縮短混料時(shí)間，提高混料的效率。

三，方案設(shè)計(jì)
對(duì)于在線混料監(jiān)測(cè)物料均勻度狀況，選擇美國(guó)Brimrose 公司的Luminar4070 AOTF 自由空間式在線近紅外光譜儀。

1、安裝藍(lán)寶石視窗
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混料機(jī)狀，需要選擇合適位置，罐體或罐蓋上安裝一個(gè)藍(lán)寶石窗口，藍(lán)寶石材質(zhì)具有非常好的光學(xué)性能和自清潔性能，儀器透過(guò)藍(lán)寶石窗口直接檢測(cè)罐內(nèi)物料。藍(lán)寶石是由不銹鋼快接法蘭固定。儀器配有重力傳感器觸發(fā)監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)參數(shù)設(shè)置后，只有物料轉(zhuǎn)動(dòng)在藍(lán)寶石窗口位置時(shí)，儀器觸發(fā)開(kāi)關(guān)并掃描物料光譜，其他時(shí)間段儀器則不掃描。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 安裝在罐體上的藍(lán)寶石視窗
2、外掛電池供電
由于儀器安裝在混料機(jī)上并隨混料機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須配置供電電池，每塊電池可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作。每塊電池均帶有電量指示燈，可顯示剩余電量及可持續(xù)的時(shí)間。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Luminar 4070（右側(cè)為外掛電池）
3、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸
儀器與電腦間的信號(hào)傳輸采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，無(wú)須布線，方便快捷。
4、混料均勻度判斷
對(duì)混合均一度的判斷采用的是MBSD 法（Moving Block of Standard Deviation），即移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算公式如圖5 所示。

其中：

S? ? ——標(biāo)準(zhǔn)差
Xˉ ——樣本X1,X2,…,Xn 的均值。
N? ?——樣品個(gè)數(shù)

通過(guò)儀器掃描所得近紅外光譜，進(jìn)行一階微分處理之后，選取N 個(gè)連續(xù)光譜，并計(jì)算光譜的標(biāo)準(zhǔn)偏差S。起初在物料不均勻時(shí)，前N 個(gè)光譜差異較大，即S 值較大，隨著混料時(shí)間的推移，物料越來(lái)越均勻，即S 值漸漸變小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，來(lái)確定一個(gè)閥值，設(shè)為S0。即當(dāng)S 值＜S0時(shí)，混料完成。
對(duì)于Brimrose AOTF 儀器來(lái)說(shuō)，S 值即MBSD 值，N 值即Block Size 值（移動(dòng)塊包含數(shù)量）。

5、儀器安裝位置
儀器的安裝位置取決于安裝空間和使用便利性。一般現(xiàn)場(chǎng)勘察后，根據(jù)罐體的大小、結(jié)構(gòu)，所選安裝位置既要滿足企業(yè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，也要符合國(guó)家校準(zhǔn)。
6、重力傳感器觸發(fā)設(shè)置
重力傳感器是根據(jù)壓電效應(yīng)的原理來(lái)工作的。在儀器隨混料機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)位置和角度的變化，使得儀器觸發(fā)檢測(cè)，需根據(jù)不同型號(hào)的混料機(jī)進(jìn)行不同的角度調(diào)整。安裝時(shí)務(wù)必達(dá)到兩個(gè)要求：1.務(wù)必保證99%以上為有效觸發(fā)；2.當(dāng)觸發(fā)掃描時(shí)，藍(lán)寶石窗口務(wù)必保證物料存在，所得光譜為有效光譜。
7、儀器安裝展示
按照以上方案將儀器安裝完畢，如圖：

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8、儀器配置介紹
Luminar 4070 是美國(guó)Brimrose 最新研發(fā)的一款產(chǎn)品，在尺寸和功耗方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。完全適用于各種領(lǐng)域的過(guò)程分析。
Luminar 4070 對(duì)內(nèi)部電子元器件進(jìn)行了大量的升級(jí)，使用各種現(xiàn)代最尖端的配件,包括顯示觸摸屏。Luminar 4070 內(nèi)置操作軟件與我們的SNAP32！軟件相互兼容，通過(guò)觸摸屏界面完成操作，便于更好的在線使用和分析。儀器采用電子信號(hào)控制波長(zhǎng)掃描，波長(zhǎng)切換快，準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性好，滿足實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的需要；并配置不同類型的電子產(chǎn)品附件,滿足在不同領(lǐng)域、不同場(chǎng)景中，在線對(duì)樣品進(jìn)行非接觸、非破壞性測(cè)量化學(xué)和物理特性的應(yīng)用。
Luminar 4070 光譜儀采用的是最新一代的AOTF 近紅外分光技術(shù)，儀器不僅掃描速度快而且不受外界環(huán)境的影響，雙光路設(shè)計(jì)-抗干擾性強(qiáng)，以及良好的信噪比等一系列特性都使該儀器成為在線質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的不二之選。最普遍的應(yīng)用是在線混料機(jī)、干燥機(jī)等。

儀器配置選項(xiàng)

基本配置

?? 雙光束，光源校準(zhǔn)總成
?? 內(nèi)置控制系統(tǒng)，InGaAs 檢測(cè)器
?? 從光模微型集成電子底部到光模的工作距離為65 mm
?? 無(wú)線以太網(wǎng)模塊
?? 帶有Brimrose 宏語(yǔ)言的Brimrose 分析軟件SNAP！
?? 觸摸顯示屏和獨(dú)立操作模塊，搭配基于Linux 開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)，并與SNAP32！相兼容
?? 所需電源:12VDC , 90 Watts; 90-230 VAC, 90 Watts;

必選附件

?? 電池模塊包括： 2 電池、雙電充電器
?? 重力（引力）傳感器
?? 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊包括：電池電量指示燈和內(nèi)部軟件控制、無(wú)線以太網(wǎng)通訊
?? 藍(lán)寶石視窗集成：304 不銹鋼， C4430 墊圈，配有2 塊固定用安裝金屬板

Luminar 4070技術(shù)參數(shù)

聲光可調(diào)濾光器（AOTF）的原理
聲光可調(diào)諧濾光器（Acousto-optic tunable filter，簡(jiǎn)稱AOTF）是一種電光調(diào)制器件。其工作原理主要是利用了聲波在各向異性介質(zhì)中傳播時(shí)對(duì)入射到傳播介質(zhì)中的光的布拉格衍射作用。
聲光可調(diào)諧濾光器組成是由單軸雙折射晶體（通常采用的材料為T(mén)eO2），粘合在單軸晶體一側(cè)的壓電換能器，以及作用于壓電換能器的高頻信號(hào)源組成。當(dāng)輸入一定頻率的射頻信號(hào)時(shí)，AOTF會(huì)對(duì)入射多色光進(jìn)行衍射，從中選出波長(zhǎng)為λ的單色光。單色光的波長(zhǎng)λ與射頻頻率f 有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，只要通過(guò)電信號(hào)的調(diào)諧即可快速、隨機(jī)改變輸出光的波長(zhǎng)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?AOTF的分光原理圖

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?BRIMROSE 公司的AOTF 分光系統(tǒng)

美國(guó)BRIMROSE AOTF 近紅外光譜分析技術(shù)特點(diǎn)
美國(guó)Brimrose 的AOTF 近紅外光譜分析技術(shù)的獨(dú)特之處在于非常適合在線質(zhì)量控制和現(xiàn)場(chǎng)品質(zhì)檢測(cè)。AOTF 近紅外光譜分析技術(shù)具有掃描速度快而且不受外界環(huán)境如溫度、濕度、灰塵等影響的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。這是其他任何分光系統(tǒng)不可比擬的。

基于AOTF 近紅外技術(shù)的光譜儀與傳統(tǒng)機(jī)械調(diào)諧分光元件的光譜儀相比，無(wú)論是在定性、定量，還是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制顯示了其明顯的優(yōu)勢(shì)。