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。測定方法主要有滴定法，實驗室儀器測定法，但這種測定方法化驗數(shù)據(jù)滯后，在生產(chǎn)上不能及時調(diào)整氨水溶液濃度，使工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量不能保證。在國內(nèi)利用溶劑（例如水）對廢氣中的有害或有價值成分（如氨氣）的強吸收能力，來凈化廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，或者回收有價值組分、經(jīng)蒸餾提純后循環(huán)使用，或者同時達(dá)到凈化和回收兩個目的。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，用于適時檢測氨水的濃度，遠(yuǎn)處4～20mA信號到DCS系統(tǒng)，集成控制適時調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)液體濃度。
應(yīng)用背景
國內(nèi)化工公司原有生產(chǎn)線測量氨水濃度采用化驗分析方法，每2小時取樣一次，取樣后 在中心化驗室由化驗員用實驗室型的阿貝折光儀（Abbe Refractometer）測量。這種測量方法對工藝數(shù)據(jù)滯后、取樣環(huán)境、溫度變化、人工操作、儀器受周圍環(huán)境等因素都對化驗數(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,光的傳播方向發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象叫做光的折射。人類對光的折射進(jìn)行了長期的研究，總結(jié)出光在發(fā)生折射時所遵循的基本定律——光的折射定律。在現(xiàn)實生活中折射現(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)。在實際應(yīng)用中，我們可以利用測量光發(fā)生折射時的臨界角來確定介質(zhì)的濃度。美國EMC公司生產(chǎn)E-Scan在線折光濃度計就是采用這種方法來測量各種溶液濃度的。
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，則測量臨界角，可以檢測出水樣的折射率，通過折射率由儀表自動計算出水樣的濃度，光折射和反射的原理。
結(jié)構(gòu)與功能
在線折光濃度計，分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計，為傳感器和變送器兩部分。傳感器由：藍(lán)寶石棱鏡（9個摩氏）、內(nèi)置PT1000溫度傳感器、長壽命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， EPROM存儲卡及自動清洗系統(tǒng)組成。儀器采用全屏蔽抗干擾設(shè)計、耐高溫和振動、寬量程（氨水0-50%），出廠線性校準(zhǔn)和自動溫度補償。儀器操作界面友好軟件，內(nèi)置PT1000溫度傳感器 ，在線檢測氨水的工藝溫度，自動溫度補償并遠(yuǎn)處0-10V的信號。儀器可采用 RS-232 與計算機通訊，并可通過 4～20mA 信號與DCS相通訊。由DCS控制調(diào)節(jié)氨水濃度。在線折光濃度計，無耗材，免維護(hù)，無漂移。儀器的自動清洗清洗系統(tǒng)自動清洗棱鏡及自診斷功能及時排除故障，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，保證了儀器可以在任何惡劣的工況條件下運行平穩(wěn)。
實際應(yīng)用
E-Scan在線折光濃度計測量氨水的濃度，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，隨時測量氨水濃度的變化，測量值傳送到DCS通過PID調(diào)節(jié)，精確輸出閥位信號控制補給水量，保證氨水的濃度恒定，這對氨氣回收利用率起保障作用。E-Scan在線折光儀運算速度快、準(zhǔn)確，偏差小于0.1%。測量值保持線性。儀器有溫度自動補償，自動清洗棱鏡等功能。操作簡單方便、維護(hù)量少、工作可靠等優(yōu)點。E-Scan在線折光濃度計在高溫有腐蝕性 氣體的環(huán)境下仍然十分準(zhǔn)確。實踐證明E-Scan在線折光儀能 夠為工業(yè)生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在國內(nèi)是應(yīng)用效果的一套濃度分析儀器。
