[發明專利]一種基于鎖相放大技術的水質分析儀

有效

• 申請號: 201610165312.7
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105628635B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 付士民;陳麗潔;齊娜;黃輝;張鵬;桂永雷;夏露
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十九研究所
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種水質分析儀，屬于水質分析領域。

背景技術

水質分析儀是對水中的有害物質進行分析的儀器?；诶什葼栁斩傻墓庾V分析法作為一種新興的水質分析方法，發展迅速?，F有的基于朗伯比爾吸收定律的水質分析儀采用寬譜鹵素燈作為檢測光源，通過分光片和濾光片處理光信號，實現對多參數水質的分析。該類水質分析儀因采用寬譜鹵素燈作為檢測光源，體積大、功耗大。此外，該類設備因信噪比低，無法實現高精度的水質分析。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的基于朗伯比爾吸收定律的水質分析儀體積大、功耗大和分析精度低的問題，提出一種基于鎖相放大技術的水質分析儀。

本發明所述的一種基于鎖相放大技術的水質分析儀，它包括頻率調制電路陣列1、LED陣列2、光束調節模塊3、水樣室4、測溫模塊5、光電轉換模塊6、鎖相解調陣列7、數據處理模塊8和顯示模塊9；

頻率調制電路陣列1包括多個并聯的頻率調制電路10，任意兩個頻率調制電路10的調制頻率不同，每個頻率調制電路10包括依次串聯的頻率調制激勵單元、放大偏置單元和波形發生單元；

LED陣列2包括多個并聯的LED11，任意兩個LED11的發光波長不同，所述發光波長的范圍為180nm至1200nm；

頻率調制電路10的數量等于LED11的數量，多個頻率調制電路10分別用于恒流驅動多個LED11；

水樣室4用于存放待分析的水樣；

多個LED11發出的多束光波被光束調節模塊3耦合為一束光波，并垂直射入水樣室4；

射入水樣室4的光波經水樣的透射，射入光電轉換模塊6；

光電轉換模塊6用于將射入的光波轉換為電信號；

鎖相解調陣列7包括多個并聯的鎖相解調電路12，多個鎖相解調電路12的解調頻率分別與多個頻率調制電路10的調制頻率相同，每個鎖相解調電路12包括依次串聯的前置放大單元、帶通濾波單元、鎖相放大單元和低通濾波單元；

多個鎖相解調電路12用于將所述電信號分為多個電信號；

頻率調制激勵單元通過移相單元與低通濾波單元串聯；

數據處理模塊8包括物質濃度處理單元15和補償單元16，物質濃度處理單元15用于將所述的多個電信號從模擬信號轉換為數字信號，采集該數字信號，并通過預設的基于朗伯比爾吸收定律的算法，得出水樣中待測物質的濃度，補償單元16用于實現光強和溫度的零點自動補償；

測溫模塊5用于檢測水樣的溫度，并將實時的水溫數據發送至補償單元16；

顯示模塊9為LCD，用于顯示水樣中待測物質的濃度。

每個頻率調制電路10的調制頻率的范圍為10KHZ至40KHZ；

預設的基于朗伯比爾吸收定律的算法為公式(2)；

根據朗伯比爾吸收定律有公式(1)：

I＝I_oe^-a(ν)CL≈I_o[1-a(ν)CL] (1)；

其中，I為入射水樣室的光的強度；

I_o為出射水樣室的光的強度；

e為自然常數；

a(ν)為待測物質在頻率ν時的吸收系數；

L為吸收路徑的長度；

C為待測物質的濃度；

根據公式(1)，得出公式(2)：

本發明所述的一種基于鎖相放大技術的水質分析儀，采用LED作為檢測光源，具有體積小和功耗小的優點，通過鎖相解調陣列對電信號進行鎖相放大，增大了信號的強度，提高了信噪比，分析精度高。

附圖說明

圖1為實施方式一所述的一種基于鎖相放大技術的水質分析儀的結構示意圖；

圖2為實施方式四中波形發生單元的電路原理圖；

圖3為實施方式五中鎖相放大單元的電路原理圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于鎖相放大技術的水質分析儀，它包括頻率調制電路陣列1、LED陣列2、光束調節模塊3、水樣室4、測溫模塊5、光電轉換模塊6、鎖相解調陣列7、數據處理模塊8和顯示模塊9；

頻率調制電路陣列1包括多個并聯的頻率調制電路10，任意兩個頻率調制電路10的調制頻率不同，每個頻率調制電路10包括依次串聯的頻率調制激勵單元、放大偏置單元和波形發生單元；