[發明專利]一種水濁度的測量裝置、測量系統及方法

有效

• 申請號: 201410706404.2
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104374750A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 常建華;伍煜;李慧凝;黃剛;殷政
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G01N21/51
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種基于光學方法的水濁度的測量裝置、測量系統及方法，屬于液體濁度測量技術領域。

背景技術

水的濁度是水樣中的一種光學效應，是指水樣中懸浮的固體顆粒物以及雜質對光的散射及吸收所引起的水樣透明度變化的程度。近年來，隨著物質生活水平的提高，人們對健康的關注程度日益提高，相應地，對水的質量的要求也隨之提高。而濁度作為一種檢測水的質量的重要度量尺度，其測量的準確與否對水質的檢測起到了至關重要的作用。

根據濁度測量國際標準ISO7027和美國環保標準EPA180.1，濁度的測量是在90°方向上測量散射光，該測量方法在低濁度區域具有良好的線性關系，但由于散射光在高濁度區域產生了二次散射導致了測量誤差。因此，目前市面上的濁度儀在測量高濁度時，普遍是通過測量誤差較小的透射光來實現濁度檢測。另一方面，在實際測量中，單光源單光路類型的濁度儀盡管簡單實用，但其顯著缺點是隨著器件使用時間的增加，光源的穩定性會變差，其發出的光強與理論值會存在差異，導致測量值與實際值的誤差。

在已經公開的中國發明(申請號為201310582945.4，申請日為2013.11.19)中，發明人采用了雙光源90°散射與后向散射相結合的方式，采用雙光源交替發出頻率不同的探測光，以避免光源器件快速老化，但依然無法解決因光源老化所帶來的測量誤差。同時其選擇的散射光法測量濁度在高濁度時，由于二次散射的緣故使得誤差較大，因而該方案的測量范圍受到了限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種光的散射法及透射法相結合的水濁度的測量裝置、測量系統及方法，解決由于光源不穩導致的濁度測量的誤差，減小單一散射法或透射法在各自盲區的范圍，擴大量程。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種水濁度的測量裝置，包括光源、分光模塊、透明測量槽、兩個光電探測器；所述光源用于向所述分光模塊發射一束單色光；所述分光模塊用于將上述單色光分成光強不等的入射透明測量槽的檢測區域的兩束光，所述兩束光相互垂直，且在檢測區域內相交；所述兩個光電探測器分別位于兩束光入射方向的延長線上，且位于透明測量槽的另一側。

優選的，所述透明測量槽包括檢測區域下方的入水口、檢測區域上方的出水口，所述透明測量槽的內壁檢測區域的上部、下部分別設置有至少一對折流板，所述檢測區域的上部的折流板與透明測量槽內壁沿水流方向的夾角為45°-75°，所述檢測區域的下部的折流板與透明測量槽內壁沿水流方向的夾角為105°-135°。

優選的，所述分光模塊包括分光鏡、第一～第二平面鏡，所述分光鏡用于將所述單色光分成兩束光，所述第一～第二平面鏡用于改變其中一束光的光路，使之與另一束光相交且垂直入射所述透明測量槽。

一種水濁度的測量系統，包括如上所述水濁度的測量裝置、信號處理模塊、顯示模塊，所述信號處理模塊包括依次連接的放大電路、濾波電路、AD轉換電路及控制電路，所述放大電路分別與所述兩個光電探測器連接，所述顯示模塊與控制電路連接。

一種水濁度的測量方法，利用如上所述水濁度的測量裝置實現，將兩個光電探測器測量得到的電壓值之比的倒數，代入預先擬合的線性關系式y＝kx+b中得到濁度值，其中，x為電壓值之比的倒數，y為濁度值，k和b為通過實驗預先得到的線性擬合參數。

優選的，所述線性關系式y＝kx+b的擬合方法如下：將至少15種已知濁度值的福爾馬肼溶液依次加入透明測量槽中，利用兩個光電探測器分別測得各個福爾馬肼溶液相應的電壓值，將電壓值之比的倒數和已知濁度值分別作為直角坐標系的橫縱坐標得到至少15個坐標點，利用最小二乘法對上述坐標點進行線性擬合，得到線性擬合參數k、b的值。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

1、本發明水濁度的測量裝置、測量系統及方法，提出了一種單光源雙光路的濁度測量方案，同時測量散射光與透射光，能有效地減小光源不穩導致的測量誤差，能夠在長時間工作后，保持性能穩定。

2、本發明水濁度的測量裝置、測量系統及方法，利用透射光與散射光相結合的方式，減小盲區范圍，擴大系統測量量程。

3、本發明水濁度的測量裝置、測量系統及方法，提高了系統檢測靈敏度，簡化了整個測量系統，且具有更高的系統集成度，結構更緊湊，實現在復雜環境條件下水體濁度的在線快速檢測。

附圖說明

圖1是本發明水濁度的測量裝置的結構示意圖。

圖2是本發明透明測量槽的結構示意圖。