[发明专利]用于探测液相中的固态物质的仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于探测液相中的固态物质的仪器和方法，其中所述固态物质和液相作为混合物被包装在至少部分透明的容器中。

背景技术

在许多工业领域中的重复任务，特别是在生产、研究和开发领域中，是检查液体中固态物质的存在，例如粉末、悬浮物等的微粒。

另一任务是将处于糊剂、粉末或者颗粒形式的固态物质溶解在液相中。计量进入容器中的一种或多种固态物质，并且加入按重量或者按体积计算的液相，在大多数情况下为水或者例如乙醇的有机溶剂。由所述溶解过程所得到的溶液的浓度关键地取决于所有的固态物质的组分是否已经溶解。

使用许多不同的方法和系统来检查液体中固态物质的存在并且监控溶解过程。最简单的方法限于在检查中目测检查液体。在溶液的制备中，可以搅拌容器中的固态物质和液相的混合物，直到定期的目测检查不再显示有任何可见的固体成分。另一方法是基于有关必须将特定的固态物质和特定的溶剂的混合物搅拌多久直到固态物质完全溶解的现有经验。

这些方法是低效的，因为目测检查是费劲的，并且如果基于过去的经验来确定搅拌时间，则溶解过程可能花比所需更久。作为另外的难题，目测检查非常易受误差的影响，因为操作人员直接参与大部分处理步骤。

作为使操作人员的影响最小化的途径，US5,152,180A中公开了一种用于监控液相中的固态物质的溶解过程的设备，其中将固态物质和液相放入到具有搅拌器的容器中。通过从发射器向液相中发送宽频带的超声波信号并且借助于探测器测量液相的共振频率来监控溶解过程。当固态物质溶解越来越多时，共振频率发生变化，并且当溶解过程完成时这显现了探测的可能性。当所有的固态物质溶解时，共振频率停止变化，并且该设备使用共振频率的该稳定状态作为信号来指示溶解过程的结束。

上述说明的设备具有搅拌器可能干扰共振频率的测量的缺点。此外，物质颗粒可能粘附到液体表面上方的容器壁上并且从而未被溶解。此外，发射器和接收器嵌入到容器的外壳壁中，并且因此与溶液接触。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种仪器和方法，由此使得探测液相中的固态物质成为可能，或者由此可以因而在不污染仪器的情况下可以监控至少一种固态物质和液相的混合物的溶解过程。

通过根据本发明的用于探测液相中的固态物质的仪器和方法来解决该任务。

一种用于探测液相中的固态物质的仪器包括产生数字化图像的照相机和处理器单元。数字化图像被记录为像素阵列并且该像素具有它们相关联的像素值。固态物质和液相作为混合物被包装在至少部分透明的容器中。本发明的上下文中的术语“部分透明容器”是指形成容器的至少一部分壁是在没有明显吸收的情况下可透射电磁辐射。容器的其余部分不受设计限制的影响，或者其可以被设计成支持本发明目的。因此，用于所述仪器的部件需要与所使用的电磁辐射匹配。例如，如果使用日光，并且如果这足以满足混合物的照明，则不强制需要照明设备。然而，如以下所阐明的，建议使用照明设备以获得最好的效果。

仪器还包括搅拌器设备以保持容器并将运动传递至容器，由此将动能传递至混合物。注入动能的主要目的是保持容器内部的混合物处于运动。通常，混合物或者溶液在已经关掉搅拌器设备之后依然运动一段时间。如本文稍后将描述的，混合物的这些运动用于探测液相内部的固体物质。

注入动能可以实现两个进一步的目的。第一，由于混合和湍流运动，固态物质更迅速地溶入到液相中。因为容器是全封闭式的，所以其可以通过搅拌器设备沿所有方向翻滚和摇动，作为第二目的，所有的固体颗粒将与液相接触以便它们可以被溶解。

在本文中的术语“处理器单元”是指任何具有处理和存储数据的能力的设备，例如，主处理器系统、可以连接到仪器的其他部分上的计算机或者便携式计算机，或者还为例如具有设置在搅拌器设备中的处理器的电路板、结合到照相机中的计算机单元或者具有存储器模块的现场可编程门阵列(FPGA)和连接的输入/输出单元的集成概念。

容器的透明部分处的照相机旨在产生处于运动中的混合物的图像。在记录阶段，照相机捕捉到运动中的混合物的数字化图像并且将其传送至处理器单元。获取数字化图像的目的是允许在随后的评估程序中将图像的静态部分与动态部分分开。静态部分包括容器的所有部件和容器的附近区域，而动态图像部分涉及在容器内部运动的混合物。