[發(fā)明專利]濁度傳感器及濁度測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410649079.0
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104374743A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常建華;王志丹;郭躍;朱成剛;桂詩信
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/49
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種濁度傳感器，尤其涉及一種基于散射光測量法的濁度傳感器，屬于液體參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水的濁度是水中不同形狀、大小、比重的懸浮物、微生物和膠體物質(zhì)等雜質(zhì)對光的吸收和散射作用的一種反映，是水樣的一種光學(xué)性質(zhì)。隨著人們生活水平的日益提高，以及對生命健康、自然環(huán)境的日益關(guān)注，對于水質(zhì)濁度的監(jiān)測越來越受到人們的重視。濁度不僅是衡量水質(zhì)良好程度的重要指標(biāo)之一，而且也是考察水處理效果的重要依據(jù)。因此，對水體濁度的在線檢測具有非常重要的現(xiàn)實意義。

根據(jù)濁度的測量原理，濁度的檢測方法可分為兩種，一種是透射光測量法，另一種是散射光測量法。其中散射光測量法又可分為樣品內(nèi)散射法及樣品表面散射法。濁度測量國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7027和美國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)EPA180.1就是利用樣品內(nèi)散射法測量與入射光方向成90^。角的散射光強度來確定濁度值。這種濁度測量方法其線性度好，測量精度高，但由于在高濁度測量時會產(chǎn)生二次散射，90^。方向上的散射光已不能正確反映其濁度，進入測量盲區(qū)，所以這種測量方法的范圍一般在0~200NTU。表面散射法只需測量樣品淺表面的散射光，入射光無需在樣品內(nèi)長時間傳輸，因而有著更大的測量范圍，可以達到1000NTU以上，并在整個范圍內(nèi)線性度也較好。一般認為，散射光濁度測量儀從原理上更符合濁度的定義，而且在應(yīng)用上其對低濁度情況下的測量更加精準(zhǔn)，散射光濁度測量儀相對于透射光濁度測量儀更為合理。

近年來，表面散射法因其優(yōu)點受到了人們的重視。現(xiàn)有技術(shù)中也有借助表面散射法進行檢測的濁度傳感器。例如中國專利CN1087425A公開了一種濁度儀，就是利用表面散射法進行濁度檢測，其包括水取樣器、清洗裝置、光源、聚光鏡、光電接收器、信號處理與顯示電路，水取樣器是一個直立圓桶，在此圓桶上半截有一個帶出水口的套桶，圓桶底的中央安裝一個密封軸承，與自動清洗裝置的主軸相配合。測量時，待測液體經(jīng)進水口流入直立圓桶并在桶口形成一個光滑的鏡面，而后溢出圓桶進入套桶再由出水口流出。光源和光電探測器安裝在直立圓桶上方，兩者成90^。角。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點是光源和光電接收模塊和待測液體是非接觸式的，可以避免光學(xué)接收窗的污染現(xiàn)象，但是對待測液體的流速有要求，流速太快會導(dǎo)致形成的液體平面產(chǎn)生波動，散射光的位置會發(fā)生改變，這樣光電探測器接收到的散射光強就會發(fā)生改變，影響測量準(zhǔn)確性。整個裝置的結(jié)構(gòu)安裝比較復(fù)雜，不能滿足小型化、便攜性的要求。并且，上述缺陷在現(xiàn)有的基于表面散射法設(shè)計的濁度儀中普遍存在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種濁度傳感器及濁度測量裝置，采用樣品內(nèi)散射法和樣品表面散射法相結(jié)合的測量方式，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、精度準(zhǔn)確、測量范圍寬的優(yōu)點。

本發(fā)明的濁度傳感器包括殼體、光源、光電接收模塊，所述殼體為具有一個平面狀底面的桶狀殼體；所述光源設(shè)置于靠近所述底面的殼體側(cè)壁內(nèi)側(cè)，可向所述底面發(fā)射與所述底面的夾角為20°的平行光；所述底面上嵌設(shè)有沿光源出射光方向依次排布的兩個透明窗鏡：第一窗鏡、第二窗鏡，其中第一窗鏡位于光源所發(fā)射光線與底面的交點處；所述光電接收模塊包括設(shè)置于所述殼體內(nèi)部空間中的兩個光電探測器：第一光電探測器、第二光電探測器，分別用于檢測從第一窗鏡、第二窗鏡射入的與光源所發(fā)射平行光垂直的光線強度。

優(yōu)選地，光源所在的殼體側(cè)壁與所述底面間的夾角為70°，光源所發(fā)射的平行光垂直于光源所在的殼體側(cè)壁。

進一步地，在光源與第一窗鏡之間光路和第一窗鏡與第一光電檢測器之間光路的中間，以及第一窗鏡與第一光電檢測器之間光路和第二窗鏡與第二光電檢測器之間光路的中間，分別設(shè)置有防止光串?dāng)_的擋板。

本發(fā)明的濁度測量裝置，包括濁度傳感器及信號處理模塊，所述濁度傳感器為以上任一技術(shù)方案所述濁度傳感器，所述第一光電探測器、第二光電探測器分別與所述信號處理模塊電連接，所述信號處理模塊可利用樣品表面散射法對第一光電探測器輸出的信號進行處理，得到第一濁度值，同時，利用樣品內(nèi)散射法對第二光電探測器輸出的信號進行處理，得到第二濁度值。

優(yōu)選地，所述信號處理模塊可按照以下方法從第一濁度值、第二濁度值中選擇一個作為最終輸出的濁度值：如第一濁度值、第二濁度值均小于200NTU，則以第二濁度值作為最終輸出的濁度值，否則，以第一濁度值作為最終輸出的濁度值。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案及其進一步改進技術(shù)方案具有以下有益效果：