液体浊度测量装置及其测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种液体浊度测量装置及其测量方法，液体浊度测量方法包含：步骤1：根据二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；步骤2：采集并转换每一所述光源所发出的透射光及散射光获得两路数字信号；步骤3：根据每一路所述数字信号获得每一所述光源的透射光强度参数及散射光强度参数；步骤4：根据每一所述光源的所述透射光强度参数及所述散射光强度参数获得液体浊度。

Liquid turbidity measuring device and measuring method thereof

The invention discloses a liquid turbidity measuring device and measuring method thereof, comprising a liquid turbidity measurement method: Step 1: according to the corresponding actuation of the two light source two sinusoidal current signal; step 2: acquisition and conversion of light transmission and scattering from each of the light source to obtain two digital signal; step 3: according to each of the light source of each path of the digital signal transmission light intensity parameters and scattering intensity parameters; step 4: according to the transmitted light intensity parameters of each of the light source and the light scattering intensity parameters of liquid turbidity.

【技术实现步骤摘要】
液体浊度测量装置及其测量方法
本专利技术涉及水质测量仪器领域，特别适用于制作海洋、江河、湖泊、供排水管道中的在线水质浑浊度监测传感器，属于液体参数测量

技术介绍
液体的浊度是液体中不同形状、大小、比重的悬浮物、微生物和胶体物质等杂质对光的吸收和散射作用的一种反映，是液体样的一种光学性质。随着人们生活水平的日益提高，以及对生命健康、自然环境的日益关注，对于水质浊度的监测越来越受到人们的重视。浊度不仅是衡量液体质良好程度的重要指标之一，而且也是考察液体处理效果的重要依据。目前，浊度测量仪器一般采用散射光式浊度测量法，通过一对光源和感光器，测量光在水样中的90度散射光强度，来计算水中的浊度。由于散射光强度不仅与浊度相关，还与光源强度以及液体的色度等参数相关，这种测量方式容易受到光源老化、污染、以及液体的色度等因素影响，测量并不准确。一些浊度测量仪器采用了透射光-散射光比较测量法，采用两个感光器分别测量一个光源的90度散射光与投射光，并根据它们的比值计算水中的浊度，这种方法消除了光源老化、污染、以及液体的色度对测量的影响，但是容易由于器件老化或者污染造成两个感光器的增益不一致，造成测量误差。一些浊度计采用呈90度夹角的了两对光源与感光器，以交替测量的方式分别计算两个光源的透射光与散射光，并进行比较后进行浊度的测量。这种方法虽然可以消除光源和感光器的老化或污染的影响，但是由于两组测量的时间不一致，在水体快速流动，或者浊度快速变化时，仍然会造成测量误差。根据朗伯比尔定律，液体中的透射光IT与入射光I0的光强度有如下关系：IT＝I0e-τL[1]其中，τ是与光波长以及液体色度相关的衰减系数，L是透射光的光程。根据瑞利散射与米氏散射原理，90度散射光IS与入射光I0的关系式为：IS＝αNI0e-τl[2]其中α是与入射光波长相关的散射比例系数，N是液体的浊度，l是散射光的光程。因此，透射光IT与90度散射光IS二者光强度的比值为：这是一个与光强度无关，仅与浊度、色度、光程、以及波长相关的物理量，与入射光的强度无关。如果在传感器设计中，令入射光与散射光的光程相等，即L＝l，则有因此，此时IS与I0的比值仅与浊度和波长相关，而波长是个固定的值，我们可以采用标定的方式，测得散射比例系数K(从原理上说，K＝1/α)，从而以如下的公式计算液体的浊度：从上述推导可以看出，在透射光-散射光比较法的浊度测量原理中，只要透射光和散射光的光程保持一致，使用这种原理测量的浊度不会受到入射光强度漂移、以及液体色度等因素的影响。然而，在透色光与散射光光强度的测量过程中，由于感光原件老化或被污染物遮挡造成的测量增益漂移、由于测量电路老化造成的零点和增益漂移、以及周围环境光对测量的影响仍然不可消除。因此急于开发一种克服上述缺陷的液体浊度测量装置及其测量方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种液体浊度测量方法，其中，包含：步骤1：根据二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；步骤2：采集并转换每一所述光源所发出的透射光及散射光获得两路数字信号；步骤3：根据每一路所述数字信号获得每一所述光源的透射光强度参数及散射光强度参数；步骤4：根据每一所述光源的所述透射光强度参数及所述散射光强度参数获得液体浊度。上述的液体浊度测量方法，其中，所述步骤1包含：步骤11：输出两路带直流偏置的正弦波信号；步骤12：将所述两路正弦波信号对应地转换为两路正弦波模拟电压信号；步骤13：将所述两路正弦波模拟电压信号对应地转换为二个所述正弦电流信号，并驱动所述二个光源发光。上述的液体浊度测量方法，其中，所述步骤2包含：步骤21：分别对应地采集一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光；步骤22：放大采集的每一所述光源所发出的所述透射光及所述散射光；步骤23：将放大后的一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光转换为一路所述数字信号，同时将放大后的另一所述光源所发出的所述透射光及一所述光源发出的所述散射光转换为另一路所述数字信号。上述的液体浊度测量方法，其中，还包含0步骤：根据控制信号输出所述二个正弦电流信号。上述的液体浊度测量方法，其中，于所述步骤4中根据如下公式获得所述液体浊度：其中，N为液体浊度；K为浊度转换系数，且K通过实验标定获得；R42、R53分别为二个光源的透射光强度参数；R43、R52分别为二个光源的散射光强度参数。本专利技术还提供一种液体浊度测量装置，其中，包含：二个光源；驱动单元，输出二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；二个感光单元，对应地采集并转换每一所述光源所发出的透射光及散射光获得两路数字信号；光强度参数获得单元，根据每一路所述数字信号获得每一所述光源的透射光强度参数及散射光强度参数；控制处理单元，根据每一所述光源的所述透射光强度参数及所述散射光强度参数获得液体浊度。上述的液体浊度测量装置，其中，所述驱动单元包含：数字信号发生器，输出两路带直流偏置的正弦波信号；二个数字模拟转换器，电性连接于所述数字信号发生器，二个所述数字模拟转换器分别将所述两路正弦波信号对应地转换为两路正弦波模拟电压信号后输出；二个电压/电流转换模块，一一对应地电性连接于二个所述数字模拟转换器，二个所述电压/电流转换模块分别将所述两路正弦波模拟电压信号对应地转换为二个所述正弦电流信号后，对应地输出至所述二个光源以驱动所述二个光源发光。上述的液体浊度测量装置，其中，每一所述感光单元均包含：感光器，对应地采集一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光；增益放大器，电性连接于所述感光器，所述增益放大器分别对应地放大采集的一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光；模拟数字转换器，电性连接于所述增益放大器，所述模拟数字转换器分别将放大后的一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源所述散射光转换为一路所述数字信号。上述的液体浊度测量装置，其中，所述控制处理单元输出控制信号至所述驱动单元，所述驱动单元根据所述控制信号获得所述二个正弦电流信号。上述的液体浊度测量装置，其中，所述控制处理单元根据如下公式获得所述液体浊度：其中，N为液体浊度；K为浊度转换系数，且K通过实验标定获得；R42、R53分别为二个光源的透射光强度参数；R43、R52分别为二个光源的散射光强度参数。本专利技术的开关器件针对于现有技术其功效在于：1、采用双光源的传感器设计方法，消除污染物遮挡与元器件老化造成的测量结果漂移。2、采用正交调制的测量电路，消除电路零点漂移，以及自然光、人造光等环境光对测量结果的影响。3、采用正交调制的测量电路，实现双光源的同时工作测量，消除采用工作测量方式由于浊度突变造成的测量误差。附图说明图1为本专利技术液体浊度测量方法的流程图；图2为图1中步骤1的分步骤流程图；图3为图1中步骤2的分步骤流程图；图4为本专利技术液体浊度测量装置的电路结构示意图；图5为本专利技术液体浊度测量装置的安装结构示意图。具体实施方式兹有关本专利技术的详细内容及技术说明，现以一较佳实施例来作进一步说明，但不应被解释为本专利技术实施的限制。请参见图1-3，图1为本专利技术液体浊度测量方法的流程图；图2为图1中步骤1的分步骤流程图；图3为图1中步骤2的分步骤流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体浊度测量方法，其特征在于，包含：步骤1：根据二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；步骤2：采集并转换每一所述光源所发出的透射光及散射光获得两路数字信号；步骤3：根据每一路所述数字信号获得每一所述光源的透射光强度参数及散射光强度参数；步骤4：根据每一所述光源的所述透射光强度参数及所述散射光强度参数获得液体浊度。

【技术特征摘要】
1.一种液体浊度测量方法，其特征在于，包含：步骤1：根据二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；步骤2：采集并转换每一所述光源所发出的透射光及散射光获得两路数字信号；步骤3：根据每一路所述数字信号获得每一所述光源的透射光强度参数及散射光强度参数；步骤4：根据每一所述光源的所述透射光强度参数及所述散射光强度参数获得液体浊度。2.如权利要求1所述的液体浊度测量方法，其特征在于，所述步骤1包含：步骤11：输出两路带直流偏置的正弦波信号；步骤12：将所述两路正弦波信号对应地转换为两路正弦波模拟电压信号；步骤13：将所述两路正弦波模拟电压信号对应地转换为二个所述正弦电流信号，并驱动所述二个光源发光。3.如权利要求1所述的液体浊度测量方法，其特征在于，所述步骤2包含：步骤21：分别对应地采集一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光；步骤22：放大采集的每一所述光源所发出的所述透射光及所述散射光；步骤23：将放大后的一所述光源所发出的所述透射光及另一所述光源发出的所述散射光转换为一路所述数字信号，同时将放大后的另一所述光源所发出的所述透射光及一所述光源发出的所述散射光转换为另一路所述数字信号。4.如权利要求1所述的液体浊度测量方法，其特征在于，还包含0步骤：根据控制信号输出所述二个正弦电流信号。5.如权利要求1所述的液体浊度测量方法，其特征在于，于所述步骤4中根据如下公式获得所述液体浊度：其中，N为液体浊度；K为转换系数，且K通过实验标定获得；R42、R53分别为二个光源的透射光强度参数；R43、R52分别为二个光源的散射光强度参数。6.一种液体浊度测量装置，其特征在于，包含：二个光源；驱动单元，输出二个正弦电流信号对应地驱动所述二个光源发光；二个感光单元，对应地采集并转换每一所述光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄希，孙明亮，崔莉，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11