溶液的濃度是指在一定量的溶液（或溶劑）中所含溶質(zhì)的量。測(cè)定方法主要有滴定法，實(shí)驗(yàn)室儀器測(cè)定法，但這種測(cè)定方法化驗(yàn)數(shù)據(jù)滯后，在生產(chǎn)上不能及時(shí)調(diào)整氨水溶液濃度，使工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不能保證。在國(guó)內(nèi)利用溶劑（例如水）對(duì)廢氣中的有害或有價(jià)值成分（如氨氣）的強(qiáng)吸收能力，來(lái)凈化廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，或者回收有價(jià)值組分、經(jīng)蒸餾提純后循環(huán)使用，或者同時(shí)達(dá)到凈化和回收兩個(gè)目的。為提高回收的程度及利用率，大部分化工公司都在用在線折光濃度計(jì)，用于適時(shí)檢測(cè)氨水的濃度，遠(yuǎn)處4～20mA信號(hào)到DCS系統(tǒng)，集成控制適時(shí)調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)液體濃度。
應(yīng)用背景
國(guó)內(nèi)化工公司原有生產(chǎn)線測(cè)量氨水濃度采用化驗(yàn)分析方法，每2小時(shí)取樣一次，取樣后 在中心化驗(yàn)室由化驗(yàn)員用實(shí)驗(yàn)室型的阿貝折光儀（Abbe Refractometer）測(cè)量。這種測(cè)量方法對(duì)工藝數(shù)據(jù)滯后、取樣環(huán)境、溫度變化、人工操作、儀器受周?chē)h(huán)境等因素都對(duì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性造成影響。不能隨工藝條件的變化做適時(shí)地調(diào)整，這樣就不能夠保障產(chǎn)品的穩(wěn)定的質(zhì)量指標(biāo)。
工作原理
由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，光從一種介質(zhì)射像另一種介質(zhì)時(shí),光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象叫做光的折射。人類對(duì)光的折射進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究，總結(jié)出光在發(fā)生折射時(shí)所遵循的基本定律——光的折射定律。在現(xiàn)實(shí)生活中折射現(xiàn)象是很普遍的，例如，插入水杯中的鉛筆，看上去好象在水中被折斷。根據(jù)折射定律我們就可以很好理解了：水下部分的鉛筆射出的光線從水中斜射向空氣中發(fā)生了光的折射現(xiàn)象，折射光線遠(yuǎn)離法線，逆著折射光線看去，鉛筆插入水中的部分好像向上彎折了，這種現(xiàn)象就屬于光的折射現(xiàn)象。在一定條件，由于每一種介質(zhì)的濃度都與光的折射率相關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以利用測(cè)量光發(fā)生折射時(shí)的臨界角來(lái)確定介質(zhì)的濃度。美國(guó)EMC公司生產(chǎn)E-Scan在線折光濃度計(jì)就是采用這種方法來(lái)測(cè)量各種溶液濃度的。
式中：nDB ———介質(zhì)的折射率；nDA ———棱鏡的折射率；sinα1 ———光在不同介質(zhì)間折射和反射的臨界角。如果棱鏡的折射率是固定的，則測(cè)量臨界角，可以檢測(cè)出水樣的折射率，通過(guò)折射率由儀表自動(dòng)計(jì)算出水樣的濃度，光折射和反射的原理。
結(jié)構(gòu)與功能
在線折光濃度計(jì)，分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為傳感器和變送器兩部分。傳感器由：藍(lán)寶石棱鏡（9個(gè)摩氏）、內(nèi)置PT1000溫度傳感器、長(zhǎng)壽命LED光源（10000h）、3648像素分辨率的CCD傳感器組成；變送器由：In 586sx 113MHz的CPU，6.7寸（640×480象素）彩色LCD顯示器，鍵盤(pán)， EPROM存儲(chǔ)卡及自動(dòng)清洗系統(tǒng)組成。儀器采用全屏蔽抗干擾設(shè)計(jì)、耐高溫和振動(dòng)、寬量程（氨水0-50%），出廠線性校準(zhǔn)和自動(dòng)溫度補(bǔ)償。儀器操作界面友好軟件，內(nèi)置PT1000溫度傳感器 ，在線檢測(cè)氨水的工藝溫度，自動(dòng)溫度補(bǔ)償并遠(yuǎn)處0-10V的信號(hào)。儀器可采用 RS-232 與計(jì)算機(jī)通訊，并可通過(guò) 4～20mA 信號(hào)與DCS相通訊。由DCS控制調(diào)節(jié)氨水濃度。在線折光濃度計(jì)，無(wú)耗材，免維護(hù)，無(wú)漂移。儀器的自動(dòng)清洗清洗系統(tǒng)自動(dòng)清洗棱鏡及自診斷功能及時(shí)排除故障，保證儀器的準(zhǔn)確性，可減輕維護(hù)人員的工作量。全澆注玻璃鋼外殼和全屏蔽鋼板內(nèi)壁設(shè)計(jì)，保證了儀器可以在任何惡劣的工況條件下運(yùn)行平穩(wěn)。
實(shí)際應(yīng)用
E-Scan在線折光濃度計(jì)測(cè)量氨水的濃度，工藝控制在0%～50% 之間，折光率在1.3330～1.3502之間。直接安裝于循環(huán)液體管路上或槽體上，隨時(shí)測(cè)量氨水濃度的變化，測(cè)量值傳送到DCS通過(guò)PID調(diào)節(jié)，精確輸出閥位信號(hào)控制補(bǔ)給水量，保證氨水的濃度恒定，這對(duì)氨氣回收利用率起保障作用。E-Scan在線折光儀運(yùn)算速度快、準(zhǔn)確，偏差小于0.1%。測(cè)量值保持線性。儀器有溫度自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)清洗棱鏡等功能。操作簡(jiǎn)單方便、維護(hù)量少、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。E-Scan在線折光濃度計(jì)在高溫有腐蝕性 氣體的環(huán)境下仍然十分準(zhǔn)確。實(shí)踐證明E-Scan在線折光儀能 夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在國(guó)內(nèi)是應(yīng)用效果的一套濃度分析儀器。
