مقياس انكسار مدمج في عملية التصنيع

مقياس الانكسار المدمج هو نوع من مقاييس الانكسار المصممة للقياس المستمر لتدفق السوائل عبر الأنابيب أو داخل الخزانات. حصل كارل أ. فوسبرغ الابن على براءة اختراعها الأولى (US2807976A - مقياس الانكسار US2549402A). تتكون هذه المقاييس عادةً من مستشعر يُوضع في خط تدفق السائل، موصول بصندوق تحكم. يوفر صندوق التحكم عادةً قراءة رقمية ، بالإضافة إلى مخارج تناظرية 4-20 مللي أمبير ومخارج مرحلات للتحكم في المضخات والصمامات . بدلاً من وضع المستشعر في خط العملية، يمكن وضعه في مسار جانبي، موصولًا بأنبوب رفيع.

يُعدّ هذا القياس عنصرًا أساسيًا في التحكم بعمليات الصناعات الكيميائية والتكريرية، وصناعة الورق واللب، والأغذية، والسكر، والأدوية، لأكثر من قرن. فعلى سبيل المثال، يُمكن استخدام قياس التركيز المباشر كأداة تنبؤية فورية للتركيز النهائي . وتُعدّ الاستجابة السريعة والدقيقة ضرورية لتحسين الإنتاج. كما يُمكن خفض التكاليف عن طريق تقليل تباين متوسط ​​تركيز المنتج، ويرتبط هذا التوفير بقيمة المكون الذي يتم قياسه.

يقيس مستشعر الانكسار الرقمي المدمج في خط المعالجة معامل الانكسار ودرجة حرارة وسط المعالجة. يعتمد القياس على انكسار الضوء في وسط المعالجة، أي زاوية الانكسار الحرجة باستخدام مصدر ضوئي. تُرسل قيم معامل الانكسار ودرجة حرارة وسط المعالجة المقاسة إلى وحدة التحكم. تقوم هذه الوحدة بحساب تركيز سائل المعالجة بناءً على معامل الانكسار ودرجة الحرارة، مع مراعاة ظروف المعالجة المحددة مسبقًا. يكون خرج الجهاز عادةً تيارًا مستمرًا يتراوح بين 4 و20 مللي أمبير، أو بشكل متزايد، إشارة إيثرنت تتناسب مع تركيز محلول المعالجة، أو كثافة السائل، أو مقياس بريكس، أو أي مقياس آخر تم اختياره للجهاز. ^{[ 1 ]}

يتكون مقياس الانكسار المدمج في خط الإنتاج من ثلاثة مكونات رئيسية: رأس الاستشعار المدمج، ووحدة التحكم الإلكترونية، ومحول العملية. يُركّب رأس الاستشعار المدمج على المحول، ويحتوي على موشور يقوم بمسح محلول العملية من خلال نافذة شفافة، ويُخرج قيمةً نسبةً إلى معامل انكسار المحلول. تضم وحدة التحكم الإلكترونية جميع دوائر التحكم، والمعالجات الدقيقة، وشاشات العرض الرقمية، ونقاط المعايرة، كما تُهيئ إشارة رأس الاستشعار. أما محول العملية، فهو الوصلة الميكانيكية بين رأس الاستشعار المدمج وأنابيب العملية، وقد صُمم خصيصًا ليتناسب مع حجم الأنابيب والتطبيق.

تُستخدم مقاييس الانكسار المدمجة في العمليات بشكل أساسي في صناعة اللب والورق، ^{[ 2 ]} وصناعة الأغذية والمشروبات ، ^{[ 3 ]} وصناعة الأدوية، والصناعات الكيميائية، كوسيلة لضمان الاتساق والجودة. في صناعة اللب والورق ، تُستخدم هذه المقاييس في استعادة الطاقة من غلايات استعادة السائل الأسود عن طريق قياس المواد الصلبة فيه بدقة. ^{[ 4 ]} في صناعة الأغذية والمشروبات، تُستخدم لقياس المواد الصلبة الذائبة، وغالبًا ما تكون على شكل محتوى سكري، يُقاس بدرجات بريكس . في صناعة الأدوية، تُستخدم لمراقبة مستويات التركيز والتحكم بها أثناء التشبع الفائق، وهي عملية حاسمة في التبلور. ^{[ 5 ]} في الصناعات الكيميائية، تُستخدم في تطبيقات حمض الهيدروكلوريك ، وتطبيقات حمض الكبريتيك ، وعمليات تنظيف الغلايات.