浊度传感器及浊度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种浊度传感器，属于液体参数测量技术领域。该浊度传感器包括壳体、光源、光电接收模块，所述壳体为具有一个平面状底面的桶状壳体；所述光源设置于靠近所述底面的壳体侧壁内侧，可向所述底面发射与所述底面的夹角为20°的平行光；所述底面上嵌设有沿光源出射光方向依次排布的两个透明窗镜：第一窗镜、第二窗镜，其中第一窗镜位于光源所发射光线与底面的交点处；所述光电接收模块包括设置于所述壳体内部空间中的两个光电探测器：第一光电探测器、第二光电探测器，分别用于检测从第一窗镜、第二窗镜射入的与光源所发射平行光垂直的光线强度。本发明专利技术还公开了一种浊度测量装置。本发明专利技术具有结构设计简单、精度准确、测量范围宽的优点。

【技术实现步骤摘要】
浊度传感器及浊度测量装置
本专利技术涉及一种浊度传感器，尤其涉及一种基于散射光测量法的浊度传感器，属于液体参数测量

技术介绍
水的浊度是水中不同形状、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，是水样的一种光学性质。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。浊度不仅是衡量水质良好程度的重要指标之一，而且也是考察水处理效果的重要依据。因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实意义。根据浊度的测量原理，浊度的检测方法可分为两种，一种是透射光测量法，另一种是散射光测量法。其中散射光测量法又可分为样品内散射法及样品表面散射法。浊度测量国际标准ISO7027和美国环保标准EPA180.1就是利用样品内散射法测量与入射光方向成90。角的散射光强度来确定浊度值。这种浊度测量方法其线性度好，测量精度高，但由于在高浊度测量时会产生二次散射，90。方向上的散射光已不能正确反映其浊度，进入测量盲区，所以这种测量方法的范围一般在0~200NTU。表面散射法只需测量样品浅表面的散射光，入射光无需在样品内长时间传输，因而有着更大的测量范围，可以达到1000NTU以上，并在整个范围内线性度也较好。一般认为，散射光浊度测量仪从原理上更符合浊度的定义，而且在应用上其对低浊度情况下的测量更加精准，散射光浊度测量仪相对于透射光浊度测量仪更为合理。近年来，表面散射法因其优点受到了人们的重视。现有技术中也有借助表面散射法进行检测的浊度传感器。例如中国专利CN1087425A公开了一种浊度仪，就是利用表面散射法进行浊度检测，其包括水取样器、清洗装置、光源、聚光镜、光电接收器、信号处理与显示电路，水取样器是一个直立圆桶，在此圆桶上半截有一个带出水口的套桶，圆桶底的中央安装一个密封轴承，与自动清洗装置的主轴相配合。测量时，待测液体经进水口流入直立圆桶并在桶口形成一个光滑的镜面，而后溢出圆桶进入套桶再由出水口流出。光源和光电探测器安装在直立圆桶上方，两者成90。角。这种结构设计的优点是光源和光电接收模块和待测液体是非接触式的，可以避免光学接收窗的污染现象，但是对待测液体的流速有要求，流速太快会导致形成的液体平面产生波动，散射光的位置会发生改变，这样光电探测器接收到的散射光强就会发生改变，影响测量准确性。整个装置的结构安装比较复杂，不能满足小型化、便携性的要求。并且，上述缺陷在现有的基于表面散射法设计的浊度仪中普遍存在。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种浊度传感器及浊度测量装置，采用样品内散射法和样品表面散射法相结合的测量方式，具有结构设计简单、精度准确、测量范围宽的优点。本专利技术的浊度传感器包括壳体、光源、光电接收模块，所述壳体为具有一个平面状底面的桶状壳体；所述光源设置于靠近所述底面的壳体侧壁内侧，可向所述底面发射与所述底面的夹角为20°的平行光；所述底面上嵌设有沿光源出射光方向依次排布的两个透明窗镜：第一窗镜、第二窗镜，其中第一窗镜位于光源所发射光线与底面的交点处；所述光电接收模块包括设置于所述壳体内部空间中的两个光电探测器：第一光电探测器、第二光电探测器，分别用于检测从第一窗镜、第二窗镜射入的与光源所发射平行光垂直的光线强度。优选地，光源所在的壳体侧壁与所述底面间的夹角为70°，光源所发射的平行光垂直于光源所在的壳体侧壁。进一步地，在光源与第一窗镜之间光路和第一窗镜与第一光电检测器之间光路的中间，以及第一窗镜与第一光电检测器之间光路和第二窗镜与第二光电检测器之间光路的中间，分别设置有防止光串扰的挡板。本专利技术的浊度测量装置，包括浊度传感器及信号处理模块，所述浊度传感器为以上任一技术方案所述浊度传感器，所述第一光电探测器、第二光电探测器分别与所述信号处理模块电连接，所述信号处理模块可利用样品表面散射法对第一光电探测器输出的信号进行处理，得到第一浊度值，同时，利用样品内散射法对第二光电探测器输出的信号进行处理，得到第二浊度值。优选地，所述信号处理模块可按照以下方法从第一浊度值、第二浊度值中选择一个作为最终输出的浊度值：如第一浊度值、第二浊度值均小于200NTU，则以第二浊度值作为最终输出的浊度值，否则，以第一浊度值作为最终输出的浊度值。相比现有技术，本专利技术技术方案及其进一步改进技术方案具有以下有益效果：本专利技术采用独特的结构设计，以往基于表面散射法的浊度传感器的光路模块与待测样品的分离式结构做成一体式结构，这样就大大简化了浊度仪的整体结构设计，无需固定式安装，具有小型化、便携性的优势；本专利技术采用样品内散射法和表面散射法相结合的测量方式，在低浊度（0~200NTU）测量时选用样品内散射法，在高浊度（200NTU~）测量时选用表面散射法，能自动切换量程，提高了测量结果的准确度，增大了测量装置的量程；本专利技术浊度传感器与待测液体接触的端面进一步采用了斜面设计，可消除待测液体液面波动以及气泡对测量所产生的不良影响，有效提高测量精度，同时也便于光源以及光电探测器件的安装与调试。附图说明图1为本专利技术浊度测量装置的一个实施例的结构示意图；图2为本专利技术浊度测量装置的另一个实施例的结构示意图；图中各标号含义如下：1：壳体；2：信号处理模块；3：支架；4：光敏元件；5：汇聚透镜；6：窗镜；7：窗镜；8：准直透镜；9：LED光源；10：汇聚透镜；11：光敏元件；12：信号输出线；13：水封插头；14：挡板；15：挡板；16：壳体底面。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：图1显示了本专利技术浊度测量装置的一个实施例，该测量装置包括浊度传感器和信号处理模块。如图1所示，浊度传感器包括一桶状的壳体1，壳体1可以为圆桶状或方桶状，其顶部可以敞开也可以密闭。本实施例中壳体1的壳体底面16与壳体侧壁垂直，壳体1靠近底面16的侧壁内侧设置有LED光源9；LED光源9前面设置有准直透镜8，可将LED光源9所发射的光准直为平行光（图中虚线所示为光路）射向壳体底面16，且平行光与壳体底面16之间的夹角为20°。如图1所示，在壳体底面16上嵌设有两个沿光源出射光方向依次排布的两个透明的窗镜：窗镜7和窗镜6，其中，窗镜7距LED光源9较近并可使LED光源9所发射并经准直透镜8准直的平行光透过。壳体1的内部固定有支架3，支架3的下面固定有两个光电探测器，一个光电探测器位于窗镜6上方，由光敏元件4和固定于光敏元件4之前的汇聚透镜5构成；另一个光电探测器位于窗镜7上方，由光敏元件11和固定于光敏元件11之前的汇聚透镜10构成；汇聚透镜5和汇聚透镜10的镜面均与LED光源9所发射并经准直透镜8准直的平行光平行，这样光敏元件4和光敏元件11可分别接收由窗镜6、窗镜7入射的90°散射光，并将光强信号转换为电信号输出。为了防止光源发出的平行光与从窗镜7射入的90°散射光之间，从窗镜7射入的90°散射光与从窗镜6射入的90°散射光之间，以及其它杂散光的相互串扰，从而进一步提高测量准确性，本专利技术在LED光源9与光敏元件11之间、光敏元件11与光敏元件4之间分别设有挡光板14、挡光板15。本实施例中信号处理模块2集成于壳体1内部，如图所示，固定于支架3的上面，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浊度传感器，包括壳体、光源、光电接收模块，其特征在于，所述壳体为具有一个平面状底面的桶状壳体；所述光源设置于靠近所述底面的壳体侧壁内侧，可向所述底面发射与所述底面的夹角为20°的平行光；所述底面上嵌设有沿光源出射光方向依次排布的两个透明窗镜：第一窗镜、第二窗镜，其中第一窗镜位于光源所发射光线与底面的交点处；所述光电接收模块包括设置于所述壳体内部空间中的两个光电探测器：第一光电探测器、第二光电探测器，分别用于检测从第一窗镜、第二窗镜射入的与光源所发射平行光垂直的光线强度。

【技术特征摘要】
1.一种浊度测量装置，包括浊度传感器及信号处理模块，其特征在于，所述浊度传感器包括壳体、光源、光电接收模块，所述壳体为具有一个平面状底面的桶状壳体；所述光源设置于靠近所述底面的壳体侧壁内侧，可向所述底面发射与所述底面的夹角为20°的平行光；所述底面上嵌设有沿光源出射光方向依次排布的两个透明窗镜：第一窗镜、第二窗镜，其中第一窗镜位于光源所发射光线与底面的交点处；所述光电接收模块包括设置于所述壳体内部空间中的两个光电探测器：第一光电探测器、第二光电探测器，分别用于检测从第一窗镜、第二窗镜射入的与光源所发射平行光垂直的光线强度；所述第一光电探测器、第二光电探测器分别与所述信号处理模块电连接，所述信号处理模块可利用样品表面散射法对第一光电探测器输出的信号进行处理，得到第一浊度值，同时，利用样品内散射法对第二光电探测器输出的信号进行处理，得到第二浊度值。2.如权利要求1所述浊度测量装置，其特征在于，所述信号处理模...

【专利技术属性】
技术研发人员：常建华，王志丹，郭跃，朱成刚，桂诗信，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32