[發(fā)明專利]水質(zhì)檢測儀及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610507308.4
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107561157B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華;洪聲秀;楊增濤;方廖瓊
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶醫(yī)科大學(xué)
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 尹麗云

本發(fā)明提供一種水質(zhì)檢測儀及其方法，包括發(fā)射換能器，用于根據(jù)激勵電壓產(chǎn)生的超聲波信號輸入至檢測池；接收換能器，用于采集檢測池內(nèi)非均勻水媒質(zhì)產(chǎn)生波形畸變的超聲波信號，超聲波信號包含各次諧波信號；濾波模塊，用于濾除諧波信號中的基帶噪聲和高階諧波，得到二、三次諧波信號；控制器，用于對二、三次諧波信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并在預(yù)設(shè)時間內(nèi)分別計算二、三次諧波信號對應(yīng)的電壓幅度值，及根據(jù)它們的電壓幅度值分別與其對應(yīng)的發(fā)射換能器的激勵電壓幅度值的平方、三次方的比值檢測出水質(zhì)狀況；顯示器，用于顯示檢測池的水質(zhì)狀況。本發(fā)明相對其它超聲波水質(zhì)檢測方式，降低了因空化現(xiàn)象導(dǎo)致的水質(zhì)檢測精度和效率下降的問題，適于廣大家庭使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水質(zhì)檢測儀及其方法。

背景技術(shù)

生活飲用水的水質(zhì)極大地影響著人們的日常生活和健康，對于飲水安全，世界各國政府和科學(xué)家們予以極大的關(guān)注。然而，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口的增加，不少地區(qū)水資源短缺，有的飲用水水源污染嚴重，居民生活飲用水安全受到威脅。為了保證飲用水的安全，衛(wèi)生部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會對1985年發(fā)布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749－85)進行了修訂，聯(lián)合發(fā)布新的強制性國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749－2006)。這樣雖然保證了生產(chǎn)的飲用水安全，但由于飲用水的污染還可能產(chǎn)生于水的傳輸、儲存和使用過程中，都可能使水質(zhì)產(chǎn)生污染，特別是很多城市采用二次供水，使水污染機會大增加。為了保證用水安全，在使用終端方便的對水質(zhì)進行檢測非常有必要。

飲用水的污染物質(zhì)很多，按物質(zhì)種類分為：有無機物污染、有機物污染、細菌污染和放射性污染。為了保證飲水安全，需要對對所有這些物質(zhì)的含量進行檢測，目前檢測的方法主要是通過物質(zhì)與物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)來確定含量，為了鑒別不同的化學(xué)物質(zhì)，需要采用不同的化學(xué)分析法，由于這種方法涉及的化學(xué)反應(yīng)多，需要的試劑種類很多，操作方法復(fù)雜，一般適用于工業(yè)檢測。為了對水質(zhì)進行快速、簡便的分析，人們根據(jù)飲用水溶入污染物質(zhì)后物理性質(zhì)的變化，來快速的檢測飲用水的污染情況。最簡單有效的方法是根據(jù)污染物溶解不充分，在水中形成懸浮后，將入射到水中的光產(chǎn)生散射，從而使水容易產(chǎn)生渾濁，根據(jù)水的渾濁度來檢測水的污染情況，但是，當(dāng)污染物質(zhì)溶解性很好，或者物質(zhì)顆粒很小，光的散射很小，渾濁度的變化很小，難以用渾濁度來確定水的污染情況，另外，渾濁度隨著背景照明情況很大，使得該方法只能做初步的判斷。

另一種方法是電導(dǎo)率檢測方法，由于很多污染物質(zhì)溶于水后，會使水中導(dǎo)電離子數(shù)量發(fā)生變化，從而引起水容易電導(dǎo)率的變化，因此，測量水中電導(dǎo)率就可以確定水的污染情況，溶液的電導(dǎo)率與其溫度、電極上的極化現(xiàn)象、電極分布電容等因素有關(guān)，使得電導(dǎo)率的測試同操作過程和環(huán)境非常敏感，難以在家庭廣泛使用。

還有一種利用物理性質(zhì)變化檢測水污染，例如，氧溶量檢測方法，當(dāng)污染物溶于水后，將不可避免的使水中氣體含量增加，通過檢測水中的氧溶解量確定水的污染情況。目前，雖然有很多氧溶量水質(zhì)檢測儀，但一般的化學(xué)測量方法由于操作困難，不適宜簡便測量。現(xiàn)有的簡便測量方法為溶氧電極，電流測定法根據(jù)分子氧透過薄膜的擴散速率來測定水中溶解氧的含量，電流測定法的測量速度較快，操作簡便，干擾少，能夠現(xiàn)場自動連續(xù)檢測，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護和及時更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度至少要求為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應(yīng)時間都受到擴散因素的限制。上述問題使得該方法難以在家庭中推廣使用。為了簡便、快速的檢測飲用水污染情況，需要采用新的方法來飲用水的污染情況。

由于物質(zhì)溶入水中，會改變水的聲學(xué)性質(zhì)，如聲速、吸收系數(shù)、散射系數(shù)等，因此，很早以前，人們就通過檢測這些參數(shù)來確定物質(zhì)在水中的含量。但是，只要物質(zhì)溶入量不大，水的這些聲學(xué)性質(zhì)改變很小，使得這些方法只能用于污染非常嚴重的情況，而這種情況很容易為其他簡易檢測方法所代替。