[發明專利]一種自動化溶液顯色反應傳感器

有效

• 申請號: 201810058273.X
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108645844B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 傅曉;陳勇;葉楓;王志堅;徐釗;岳亮;張益華;朱珠
• 申請（專利權）人: 河海大學;張家港騫翮互聯網科技有限公司;南京龍淵微電子科技有限公司;南京龍淵眾創空間股份有限公司
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

本發明公開了一種自動化溶液顯色反應傳感器，包括測量控制單元、設置有安裝孔和通孔的測量槽、固定在安裝孔并伸入測量槽內的可見光顏色探頭，及分別與各通孔單向連接的進氣泵、排氣泵、測量溶液進水泵、顯色試劑進水泵，其中測量槽底部設有帶單向閥的排水排氣孔；所述測量控制單元，用于分別控制進氣泵和排氣泵進行進氣或排氣，并控制測量溶液進水泵和顯色試劑進水泵分別向測量槽內泵入待測溶液和顯色試劑，以及控制可見光顏色探頭讀取測量槽內溶液RGB各個通道的數值，將其與預存的比色樣本數據進行比較，選取顏色空間數據并進行計算獲得測量溶液的離子濃度數據。本發明可實現無人值守的在線式全自動測量，具有自動化程度高、人力成本低等特點。

技術領域

本發明涉及一種自動化溶液顯色反應傳感器，屬于傳感器的技術領域。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，各類在線式傳感器被應用于工業生產、環境監測、農業養殖等各個行業。其中，在線式離子濃度傳感器由于可以實時監測溶液中各類離子的物質的量濃度，對于土壤、水體中總氮、總磷、pH值、溶解氧等指標的測量和控制具有重要意義。

但是，市面上現有的在線式離子濃度傳感器的離子濃度探頭均采用敏感膜換能器結構，價格昂貴，使用壽命短，，在使用過程中需投入大量的人力維護成本，在推廣過程中存在較大阻力。

在實際生產中，如池塘工業化養殖、野外環境指標監測等場景下，通常使用各類顯色反應試劑及試紙替代離子濃度傳感器。該類反應操作流程簡單，無需專業培訓，材料價格低廉。但是，需要人工進行滴定、比色，增加了人力成本。如何設計一種自動化溶液顯色反應傳感器，替代人工操作，實現自動化的滴定、比色、清洗，從而降低人力維護成本，是一個具有較高研究及應用價值的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種自動化溶液顯色反應傳感器，解決現有的在線式離子濃度傳感器價格昂貴，使用壽命短，且在使用過程中需要頻繁進行人工保養、校準，導致無法實現無人值守的全自動滴定測量的問題。

本發明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

一種自動化溶液顯色反應傳感器，包括測量控制單元、設置有安裝孔和若干個通孔的測量槽、固定在安裝孔并伸入測量槽內的可見光顏色探頭，及分別與各通孔單向連接的進氣泵、排氣泵、測量溶液進水泵、顯色試劑進水泵，其中測量槽底部設有帶單向閥的排水排氣孔；所述測量控制單元，用于分別控制進氣泵和排氣泵進行進氣或排氣使測量槽內形成正壓或負壓，并控制測量溶液進水泵將待測溶液泵入測量槽內且控制顯色試劑進水泵向測量槽內泵入顯色試劑，以及控制可見光顏色探頭讀取的測量槽內待測溶液在RGB各通道上的數值，將其與預存的比色樣本數據進行比較，選取顏色空間數據并進行計算獲得測量溶液的離子濃度數據。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：還包括與通孔單向連接的清洗液進水泵，所述測量控制單元還用于控制清洗液進水泵將清洗液泵入測量槽內。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：還包括繼電器，所述測量控制單元分別通過繼電器與進氣泵、排氣泵、測量溶液進水泵、顯色試劑進水泵相連。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述可見光顏色探頭采用冷光源、光電二極管、電流頻率轉換器組成的測量電極。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述進氣泵和排氣泵均采用為帶有單向閥的微型空氣馬達。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述測量溶液進水泵、顯色試劑進水泵均采用帶有單向閥的由微型電機驅動的蠕動泵。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：所述可見光顏色探頭固定在安裝孔上的空隙，及進氣泵、排氣泵、測量溶液進水泵、顯色試劑進水泵分別與各通孔單向連接之間的空隙采用防水材料密封。

進一步地，作為本發明的一種優選技術方案：還包括連接進氣泵和排氣泵的空氣過濾裝置。