基于近紅外光的水樣透明度檢測系統及檢測方法技術方案

本發明專利技術屬于水質檢測技術領域，涉及一種基于近紅外光的水樣透明度檢測系統及檢測方法，包括依次連接的近紅外濁度傳感裝置、I/V轉換電路單元、放大電路單元和控制器，近紅外濁度傳感裝置包括近紅外透射二極管、水樣槽、近紅外散射二極管和光電二極管；近紅外透射二極管產生的光經水樣槽后以180

【技術實現步驟摘要】
基于近紅外光的水樣透明度檢測系統及檢測方法


[0001]本專利技術屬于水質檢測
，涉及一種基于近紅外光的水樣透明度檢測系統及檢測方法。

技術介紹

[0002]水是人類賴以生存的重要物質條件之一，隨著社會的發展和科技的進步，人們對生活用水的質量有了更為嚴格的要求，透明度是水質分析中一個常規、必檢的指標，無論是飲用水還是江河湖海等水體都適用。
[0003]目前，對于水質的透明的一般采用專門的透明度檢測儀來完成，但是現有的檢測儀器存在以下問題：(1)精度及穩定性高，檢測更準確精密的儀器，但是價格昂貴，且維護成本高；(2)價格適中的透明度儀，存在測量范圍窄，且穩定性及可靠性的問題，這些均不能滿足大眾的生活需求。

技術實現思路

[0004]針對現有透明度檢測儀在精度、穩定性和成本方面存在的問題，本專利技術提供一種基于近紅外光的水樣透明度檢測系統和檢測方法，穩定性好、可靠性高，且電路簡單、成本低。
[0005]為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：
[0006]一種基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，包括依次連接的近紅外濁度傳感裝置、I/V轉換電路單元、放大電路單元和控制器。
[0007]進一步的，所述近紅外濁度傳感裝置包括近紅外透射二極管、水樣槽、近紅外散射二極管和光電二極管；所述近紅外透射二極管產生的光經水樣槽后以180
°
方向傳遞至光電二極管；所述近紅外散射二極管產生的光經水樣槽后以90
°
方向傳遞至光電二極管；所述近紅外透射二極管進入水樣槽的光角度與近紅外散射二極管進入水樣槽的光角度垂直；所述光電二極管與I/V轉換電路單元連接。
[0008]進一步的，所述近紅外濁度傳感裝置還包括設置在近紅外透射二極管和水樣槽之間的透射透鏡。
[0009]進一步的，所述近紅外濁度傳感裝置還包括設置在近紅外散射二極管和水樣槽之間的散射透鏡。
[0010]進一步的，所述近紅外濁度傳感裝置還包括設置在水樣槽和光電二極管之間的聚焦透鏡。
[0011]進一步的，所述基于近紅外光的水樣透明度檢測系統還包括穩壓單元；所述穩壓單元包括依次連接的電源、穩壓器、恒流源驅動和繼電器；所述繼電器分別與近紅外透射二極管、近紅外散射二極管和控制器連接；所述穩壓器與控制器連接。
[0012]進一步的，所述基于近紅外光的水樣透明度檢測系統還包括分別與控制器相連的報警器、顯示屏和數據交換口。
[0013]一種所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：
[0014]1)將待檢測水樣置于水樣槽內；
[0015]2)穩壓單元驅動近紅外濁度傳感裝置發射穩定光源，近紅外濁度傳感裝置將待檢測水樣的透明度信號轉換為光電信號，并經I/V轉換電路單元和放大電路單元處理后，將光電信號轉換成電壓信號；
[0016]3)轉換的電壓信號傳遞給控制器，控制器根據電壓信號換算得到待測水樣的透明度。
[0017]進一步的，所述步驟2)的具體過程是：
[0018]2.1)控制器根據待測水樣的測量精度和濁度范圍，控制繼電器選擇近紅外透射二極管或近紅外散射二極管；
[0019]2.2)近紅外透射二極管產生的透射光經透射透鏡后，繼續透過水樣槽并以180
°
水平透射角度傳遞至聚焦透鏡聚焦后，傳遞給光電二極管得到透射光電信號；或近紅外散射二極管產生的散射光經散射透鏡后，繼續透過水樣槽并以90
°
水平散射角度傳遞至聚焦透鏡聚焦后，傳遞給光電二極管得到散射光電信號；
[0020]2.3)步驟2.2)得到的透射光電信號或散射光電信號，依次經I/V轉換電路單元和放大電路單元處理后，透射光電信號或散射光電信轉換成對應的透射電壓信號或散射電壓信號。
[0021]進一步的，所述步驟2.1)中，測量精度為測量精度
±
1.5％F
·
S，濁度范圍為0～200NTU，控制器控制繼電器選擇近紅外散射二極管；所述測量精度為
±
3％F
·
S，濁度范圍為200～1000NTU時，控制器控制繼電器選擇近紅外透射二極管。
[0022]本專利技術的有益效果是：
[0023]1、本專利技術的測量方法結合了散射光測濁法和透射光測濁法，即透明度量程在0～200NTU內應用光的散射法進行液體檢測，透明度在200～1000NTU時采用透射法測量，從而擴大透明度的測量范圍，提高測量的準確度及穩定性。
[0024]2、本專利技術提供的近紅外濁度傳感裝置，通過兩種不同的光源、聚焦透鏡以及光電二極管的結合，不僅擴大測量范圍，而且采用近紅外測定水樣濁度，具有較高的線性度和穩定性。
[0025]3、本專利技術中，近紅外透射二極管產生的透射光經水樣槽后以180
°
方向傳遞至光電二極管；近紅外散射二極管產生的散射光經水樣槽后以90
°
方向傳遞至光電二極管；近紅外透射二極管進入水樣槽的光角度與近紅外散射二極管進入水樣槽的光角度垂直。本專利技術只用一個光電二極管分別接收兩個方向上的光源信號，一是探測器測量到的透射光電壓值；另一組是探測器測量到的散射光電壓值，然后這些電壓值經過放大電路后經控制器進行信號之間的轉換得到濁度，這樣的設計只需占用一個接口作為轉換，節約資源和成本；進一步優化了電路，電路簡單，同時減少外接芯片帶來的干擾，測量結果精度高。
[0026]4、本專利技術提供的檢測系統同時兼具散射法和透射法兩種檢測方法，當測量精度為測量精度
±
1.5％F
·
S，濁度范圍為0～200NTU，控制器控制繼電器選擇近紅外散射二極管作為光源檢測；當測量精度為
±
3％F
·
S，濁度范圍為200～1000NTU時，控制器控制繼電器選擇近紅外透射二極管作為光源檢測；水樣的濁度測量范圍寬，滿足不同場合的測量范圍。
附圖說明
[0027]圖1為本專利技術提供的透明度檢測系統示意圖；
[0028]圖2為本專利技術提供的近紅外濁度傳感裝置光路示意圖；
[0029]其中：
[0030]1—電源；2—穩壓器；3—恒流源驅動；4—繼電器；5—近紅外濁度傳感裝置；51—近紅外透射二極管；52—透射透鏡；53—水樣槽；54—近紅外散射二極管；55—散射透鏡；56—聚焦透鏡；57—光電二極管；6—I/V轉換電路單元；7—放大電路單元；8—控制器；9—報警器；10—顯示屏；11—鍵盤；12—數據交換口；13—計算機。
具體實施方式
[0031]現結合附圖以及實施例對本專利技術做詳細的說明。
[0032]實施例1
[0033]參見圖1和圖2，本專利技術提供的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，包括依次連接的近紅外濁度傳感裝置5、I/V轉換電路單元6、放大電路單元7和控制器8。
[0034]本實施例提供的近紅外濁度傳感裝置5包括近紅外透射二極管51、本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，包括依次連接的近紅外濁度傳感裝置(5)、I/V轉換電路單元(6)、放大電路單元(7)和控制器(8)。2.根據權利要求1所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述近紅外濁度傳感裝置(5)包括近紅外透射二極管(51)、水樣槽(53)、近紅外散射二極管(54)和光電二極管(57)；所述近紅外透射二極管(51)產生的透射光經水樣槽(53)后以180
°
方向傳遞至光電二極管(57)；所述近紅外散射二極管(54)產生的散射光經水樣槽(53)后以90
°
方向傳遞至光電二極管(57)；所述近紅外透射二極管(51)進入水樣槽(53)的光角度與近紅外散射二極管(54)進入水樣槽(53)的光角度垂直；所述光電二極管(57)與I/V轉換電路單元(6)連接。3.根據權利要求2所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述近紅外濁度傳感裝置(5)還包括設置在近紅外透射二極管(51)和水樣槽(53)之間的透射透鏡(52)。4.根據權利要求3所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述近紅外濁度傳感裝置(5)還包括設置在近紅外散射二極管(54)和水樣槽(53)之間的散射透鏡(55)。5.根據權利要求4所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述近紅外濁度傳感裝置(5)還包括設置在水樣槽(53)和光電二極管(57)之間的聚焦透鏡(56)。6.根據權利要求2
?
5任一項所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述基于近紅外光的水樣透明度檢測系統還包括穩壓單元；所述穩壓單元包括依次連接的電源(1)、穩壓器(2)、恒流源驅動(3)和繼電器(4)；所述繼電器(4)分別與近紅外透射二極管(51)、近紅外散射二極管(54)和控制器(8)連接；所述穩壓器(2)與控制器(8)連接。7.根據權利要求6所述的基于近紅外光的水樣透明度檢測系統，其特征在于，所述基于近紅外光的水樣透明度檢測系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張振中，孫甜，劉曉航，田利，李博宇，戴鑫，吳清陽，張龍明，曹士海，白發琪，
申請(專利權)人：華能洋浦熱電有限公司浙江西熱利華智能傳感技術有限公司，
類型：發明
國別省市：