一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水中含有泥土、粉砂、微細(xì)有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、浮游生物等懸浮物和膠體物都可以使水質(zhì)變的渾濁而呈現(xiàn)一定濁度，通常濁度越高，溶液越渾濁。常用的濁度測(cè)量方法有透射法和散射法2種。其中，測(cè)量裝置發(fā)出光線(xiàn)，使之穿過(guò)待測(cè)樣品，并從與入射光呈90°的方向上檢測(cè)有多少光被水中的顆粒物所散射，這種散射光測(cè)量方法稱(chēng)作散射法；通過(guò)測(cè)量光透過(guò)樣品后光強(qiáng)的衰減程度來(lái)測(cè)量濁度的方法叫做透射法。
[0003]目前常用的濁度測(cè)裝置是使用二極管作為發(fā)射器和探測(cè)器，可以使用LED光源或者是將鎢燈結(jié)合濾光片使用，以產(chǎn)生處于適用波長(zhǎng)范圍的測(cè)量光束。例如860nm左右的紅外線(xiàn)輻射，光源的光譜帶寬必須是860±10nm;在散射法中，發(fā)射光與散射光的光軸之間夾角為90±2.5度；因此，一般采用光電二極管作為接受器，接受散射光信號(hào)并轉(zhuǎn)為光電流或光電壓，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后得到待測(cè)介質(zhì)的濁度值。
[0004]目前的透射法存在顏色吸收或顆粒物吸收等干擾的問(wèn)題，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性和精度較差；而傳統(tǒng)的散射法在檢測(cè)濁度較低的水時(shí)，如自來(lái)水，膜過(guò)濾水，由于這些水體散射光強(qiáng)度極其弱，一般淹沒(méi)在電路的噪聲中，尤其是在戶(hù)外水域，測(cè)量的信號(hào)會(huì)容易受到陽(yáng)光等周?chē)饩€(xiàn)的干擾，存在低濁度介質(zhì)的測(cè)量準(zhǔn)確性和抗干擾能力差的問(wèn)題。
[0005]因此，水處理技術(shù)領(lǐng)域急需一種能夠檢測(cè)出與參考信號(hào)相關(guān)的微弱信號(hào)，而將與參考信號(hào)無(wú)關(guān)的信號(hào)濾除，以克服在線(xiàn)濁度傳感器易受環(huán)境光干擾進(jìn)而導(dǎo)致精度低、最低檢測(cè)限高的問(wèn)題，提高低濁介質(zhì)濁度測(cè)量的精度、準(zhǔn)確性的高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提供了一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置和方法，技術(shù)方案如下:
[0007]一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置，包括:LED光源單元、棱鏡組單元、光電信號(hào)接收單元、單片機(jī)單元，并且依次相連接，單片機(jī)單元再與LED光源單元相連接，構(gòu)成回路。
[0008]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，LED光源單元還包括:LED光源、準(zhǔn)直透鏡、硅光二極管和脈沖恒流電源，并且LED光源前端與脈沖恒流電源連接，后端安裝在準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)位置上，硅光二極管安裝于準(zhǔn)直透鏡后端。
[0009]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，LED光源為860±10nm、10~20mff的LED發(fā)光二極管。
[0010]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，棱鏡組單元還包括:發(fā)射棱鏡和接收棱鏡，并且發(fā)射棱鏡和接收棱鏡呈對(duì)稱(chēng)放置，橫截面均為梯形，斜面表面為鍍銀膜或鋁膜，用于增強(qiáng)入射光或散射光的反射效果；并且發(fā)射棱鏡置于LED光源單元的準(zhǔn)直透鏡后端O
[0011]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，發(fā)射棱鏡和接收棱鏡均為采用石英玻璃制成的棱鏡，梯形斜面為鍍銀膜，梯形斜面夾角為70°。
[0012]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，光電接收單元還包括:聚光透鏡、濾光片、光電二極管和測(cè)溫元件；并且聚光透鏡置于接收棱鏡后端，光電二極管置于聚光透鏡的焦點(diǎn)上，濾光片設(shè)置于聚光透鏡和光電二極管中間，測(cè)溫元件緊貼于光電二極管；聚光透鏡一方面用于調(diào)制散射光進(jìn)入濾光片的角度，用于獲得更好的濾光效果，另一方面用于將平行的散射光聚集在光電二極管上。
[0013]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，濾光片為鍍膜干涉窄帶濾光片，用于濾除860nm以外的環(huán)境光。
[0014]優(yōu)選的，在一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置中，單片機(jī)單元還包括單片機(jī)、IV轉(zhuǎn)換器、鎖相放大器、電壓放大電路和AD轉(zhuǎn)換器；并且IV轉(zhuǎn)換器的輸入端與光電接收單元的光電二極管相連接，輸出端連接鎖相放大器的輸入端，鎖相放大器輸入端還與單片機(jī)連接，用于接收單片機(jī)產(chǎn)生的參考信號(hào)，鎖相放大器的輸出端連接電壓放大電路的輸入端，電壓放大電路的輸出端連接AD轉(zhuǎn)換器的輸入端，AD轉(zhuǎn)換器的輸出端與單片機(jī)相連接。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型通過(guò)在光電接收單元內(nèi)設(shè)置濾光片，對(duì)光進(jìn)行過(guò)濾，進(jìn)而有效的濾除外界環(huán)境光，降低在水等低濁度液體的濁度測(cè)量時(shí)的環(huán)境光的干擾，提高精確度和準(zhǔn)確度。
[0017]2、本實(shí)用新型通過(guò)在單片機(jī)單元內(nèi)設(shè)置鎖相放大器，進(jìn)而能夠根據(jù)參考信號(hào)，僅提取與參考信號(hào)相同的信號(hào)，排除其他不同波段信號(hào)的干擾，在測(cè)量低濁度水體時(shí)，改善了由于水體散射光強(qiáng)度極其弱而導(dǎo)致信號(hào)淹沒(méi)在電路噪聲中的情況，提高測(cè)量的精度和準(zhǔn)確性。
[0018]3、本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)接收電信號(hào)、參考信號(hào)、測(cè)溫值、參考光強(qiáng)信息，測(cè)得精確的濁度值，在長(zhǎng)期運(yùn)行連續(xù)測(cè)量時(shí)，能夠彌補(bǔ)光源不穩(wěn)定造成的測(cè)量誤差，以及外界溫度變化造成的測(cè)量偏差，提高了濁度測(cè)量的精度性和準(zhǔn)確性。
[0019]4、本實(shí)用新型棱鏡組單元的梯形斜面夾角依據(jù)棱鏡材料折射率計(jì)算，使入射光以垂直于待測(cè)液體方向入射，經(jīng)發(fā)射棱鏡反射、待測(cè)液體折射后以45°進(jìn)入待測(cè)液體；與水體內(nèi)部入射光成90°的散射光，以45°入射角進(jìn)入接收棱鏡，經(jīng)過(guò)折射和接收棱鏡反射后，得到平行于入射光的散射光束。根據(jù)棱鏡材質(zhì)和待測(cè)介質(zhì)不同，優(yōu)選角度為65~75°，所述梯形斜面均進(jìn)行鍍銀膜或鋁膜處理，用于增強(qiáng)入射光/散射光的反射效果。
[0020]5、本實(shí)用新型通過(guò)將測(cè)溫元件貼近光電二極管放置，用于測(cè)量光電二極管溫度，降低周?chē)h(huán)境對(duì)溫度的影響，測(cè)量的溫度更加精確，并根據(jù)與標(biāo)定溫度比較，補(bǔ)償由于溫度變化造成光電二級(jí)管增益帶來(lái)的測(cè)量偏差，提高測(cè)量精度和準(zhǔn)確性。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型:
[0022]圖1是本實(shí)用新型一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)現(xiàn)的措施、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0024]圖1是本實(shí)用新型一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]如圖1所示，一種高精度高準(zhǔn)確性的濁度測(cè)量裝置，包括:LED光源單元1、棱鏡組單元2、光電信號(hào)接收單元3、單片機(jī)單元4，并且依次相連接，單片機(jī)單元4再與LED光源單元I相連接，構(gòu)成回路。
[0026]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的LED光源單元I還包括:LED光源11、準(zhǔn)直透鏡12、硅光二極管13和脈沖恒流電源14，并且LED光源11前端與脈沖恒流電源14連接，后端安裝在準(zhǔn)直透鏡12的焦點(diǎn)位置上，娃光二極管13安裝于準(zhǔn)直透鏡12后端。
[0027]LED 光源 11 為 860± 10nm、10~20mW 的 LED 發(fā)光二極管。
[0028]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的棱鏡組單元2還包括:發(fā)射棱鏡21和接收棱鏡22，并且發(fā)射棱鏡21和接收棱鏡22呈對(duì)稱(chēng)放置，橫截面均為梯形，斜面表面進(jìn)行鍍銀膜或鋁膜處理，用于增強(qiáng)入射光或散射光的反射效果；并且發(fā)射棱鏡21置于LED光源單元I的準(zhǔn)直透鏡12
后端O
[0029]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的發(fā)射棱鏡21和接收棱鏡22均為石英玻璃材質(zhì)的棱鏡，梯形斜面表面均進(jìn)行鍍銀膜處理，梯形斜面夾角為70°。
[0030]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的光電接收單元3還包括:聚光透鏡31、濾光片32、光電二極管33和測(cè)溫元件34 ;并且聚光透鏡31置于接收棱鏡22后端，光電二極管33置于聚光透鏡31的焦點(diǎn)上，濾光片32設(shè)置于聚光透鏡31和光電二極管33中間，測(cè)溫元件34緊貼于光電二極管33 ;聚光透鏡31—方面用于調(diào)制散射光進(jìn)入濾光片的角度，用于獲得更好的濾光效果，另一方面用于將平行的散射光聚集在光電二極管33上。
[0031]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的濾光片32為鍍膜干涉窄帶濾光片，截止深度〈0.01%，帶寬10nm，通帶透過(guò)率80%，用于濾除860nm以外的環(huán)境光，排除環(huán)境光的干擾，提高測(cè)量精度。
[0032]優(yōu)選的，本實(shí)施例中的單片機(jī)單元4還包括單片機(jī)41、IV轉(zhuǎn)換器42、鎖相放大器43、電壓放大電路44和AD轉(zhuǎn)換器45 ;并且IV轉(zhuǎn)換器42的輸入端與光電接收單元3的光電二極管33相連接，輸出端連接鎖相放大器43的輸入端，鎖相放大器43輸入端還與單片機(jī)41連接，用于接收單片機(jī)41產(chǎn)生的參考信號(hào)，鎖相放大器43的輸出端連接電壓放大電路44的輸入端，電壓放大電路44