[其他]检测颜色变异的仪器

说明书

本发明是关于检测材料颜色变异的仪器，该仪器包括材料照明装置、测量材料反射光量的装置、传送材料的装置。

本发明的仪器尤其适于用在一种气体检测设备中，该设备包含一种材料，当材料与气体接触时，材料的颜色将会改变;还包括使这种材料与气体产生接触的装置。然而，本发明的仪器并不限于使用在一个气体检测设备中。

上述的气体检测设备可参见美国专利4032297，该设备旨在检测大气中各种有害气体的存在。在已有技术设备中，其材料是由一个带状塑料基片构成，基片上复盖有一层化学物质。当存在待检测的有害气体时，这些物质颜色将发生变化;当不存在有害气体时、则这些物质颜色不发生变化。检测有害气体的存在是借助一个光源，照射带状材料上的一个测量点，并用一个光敏二极管测量来自带状材料表面的反射光，然后将测量点暴露给所监测的大气，过些时间再重复这种反射光的测量。当反射光的变化超过了预定限定值，将产生一个极警信号。在测量第一和第二个反射值的时间间隔内，带状材料不移动，因此一个光源和一个光电二极管就能满足需要。

上述现有设备的固有缺点是要精确确定一种有害气体的存在与否，必须使带状材料的变色相当显著。鉴于光源强度的变化，尤其光检测器和与其相连的电子线路的非线性，使得不可能准确地测量微弱的变色，因为光源强度和光电二极管灵敏度的长时间变化使得必须仅对较强的色变化报警，以便防止错误的报警。然而，当要检测极为有害的气体时，例如有毒气体，则在尽可能早的时候获得那些有害气体存在的可靠指示是非常重要的。对某些气体的检测可以使用网状编织的带状亲水织物，以下简称色带，它用化学物质浸湿，有害气体存在时，它没有色变，有害气体不存在时，它却有色变，色带不停地输送。这种色带的优点是它可以迅速充分地浸透液态化学物，而其织物的强度不受有害的影响。如果使用更均匀的材料，例如一条纸带，则浸渍将引起材料胀大而且强度减弱，造成纸带输送中断。此外，用纸带时，气体不能接触纸带内部的化学物，这就影响了反应速度。然而，除了前述优点外，使用浸有化学物的色带将带来许多与色带颜色测量有关的特殊问题;并且原则上讲，色带的连续输送要求使用两个光源和两个光检流器，这就对那些元件一致性提出了很高的要求。

产生色变的化学反应需要十分之几秒至几分钟时间，它依赖于试剂的活性和环境温度。然而，必须尽早确定变色没有发生。实验表明，色带的变色可以在反应发生后约10秒钟测得。不仅色带的最终颜色，尤其是约10秒钟后的颜色非常依赖于占主导的温度和化学物的时效。此外，10秒后的色带颜色还依赖于色带没浸化学物时的颜色、色带浸渍的方式和单位时间色带材料通过测量系统的数量。因此不可能通过将它的颜色与预先设置的参考色比较来检查色带的色变。此外，色带是不均匀的。网格宽度相对于实际颜色测量中使用的测量区线度不是小到可以忽视的程度。而且线的粗细也不均匀，线与线之间的间隔变化范围相对较大。结果，在测量区域内存在的网线面积同样也要变化。所以，为了有效使用这种气体检测器要求颜色测量不受上述因素的影响，以便达到最佳状态。

为了解决上述问题，本发明提供了一个上述类型的检测仪器，其中照明带状材料的装置包括用于发射第一种色光的第一光源和用于发射第二种色光的第二光源;还设有一个光学系统，用于将第一和第二光源发出的光的基本相等光量传递给带状材料上第一和第二两个分离测量区，每一个测量区与测量带状材料反射光量的装置相关;还设有直接测量第二光源发射量的装置;交替激励第一和第二光源的电子开关装置;对测到的第一光源和第二光源的反射光量响应的电子控制装置，以控制第二光源的强度使每个测量区的反射光量基本相等。

实验表明，第一光源发射光为绿色、第二光源发射光为红色较好。事实上，红色和绿色光对使用的色变试剂来说，对无色和有色色带的反射光量分别将产生最大的差异，这就提高了测量精度。

虽然可以使用不同类型的已知光源，但已证明使用红色和绿色的光发射二极管是非常有益的，尤其因为这些光源能够高速通断。光敏电阻和硅光敏二极管可以用作光测量装置，尤其是后者能立刻响应光的变化，对温度不敏感并且具有照明强度和信号电流之间的良好线性关系。