本发明专利技术属于水处理技术领域，提供了一种高精度高准确性的浊度测量装置和方法，包括：LED光源单元、棱镜组单元、光电信号接收单元、单片机单元，依次相连，单片机单元再与LED光源单元相连。单片机单元发射脉冲信号给LED光源单元，LED光源单元产生调制的光信号后再传递给单片机单元；棱镜组单元接收光信号，输出平行于入射光的散射光；光电信号接收单元将其转换为电信号传递给单片机单元；单片机单元对接收到的数值信息进行温度补偿、参考信号对照、光强补偿处理得到待测水体的浊度值。本发明专利技术具有能够检测出与参考信号相关的微弱信号，将与参考信号无关的信号滤除，降低温度和光强对浊度测量的影响，提高测量的精度、准确性的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理
，特别涉及一种高精度高准确性的浊度测量装置和 方法。
技术介绍
水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物都可以使 水质变的浑浊而呈现一定浊度，通常浊度越高，溶液越浑浊。常用的浊度测量方法有透射法 和散射法2种。其中，测量装置发出光线，使之穿过待测样品，并从与入射光呈90°的方向 上检测有多少光被水中的颗粒物所散射，这种散射光测量方法称作散射法；通过测量光透 过样品后光强的衰减程度来测量浊度的方法叫做透射法。 目前常用的浊度测装置是使用二极管作为发射器和探测器，可以使用LED光源或 者是将钨灯结合滤光片使用，以产生处于适用波长范围的测量光束。例如860nm左右的红 外线辐射，光源的光谱带宽必须是860±10nm;在散射法中，发射光与散射光的光轴之间夹 角为90±2. 5度；因此，一般采用光电二极管作为接受器，接受散射光信号并转为光电流或 光电压，经过运算后得到待测介质的浊度值。 目前的透射法存在颜色吸收或颗粒物吸收等干扰的问题，测量结果准确性和精度 较差；而传统的散射法在检测浊度较低的水时，如自来水，膜过滤水，由于这些水体散射光 强度极其弱，一般淹没在电路的噪声中，尤其是在户外水域，测量的信号会容易受到阳光等 周围光线的干扰，存在低浊度介质的测量准确性和抗干扰能力差的问题。 因此，水处理
急需一种能够检测出与参考信号相关的微弱信号，而将与 参考信号无关的信号滤除，以克服在线浊度传感器易受环境光干扰进而导致精度低、最低 检测限高的问题，提高低浊介质浊度测量的精度、准确性的高精度高准确性的浊度测量装 置和方法。
技术实现思路
本专利技术提供了，技术方案如下： 一种高精度高准确性的浊度测量装置，包括：LED光源单元、棱镜组单元、光电信号接 收单元、单片机单元，并且依次相连接，单片机单元再与LED光源单元相连接，构成回路。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，LED光源单元还包括：LED光 源、准直透镜、硅光二极管和脉冲恒流电源，并且LED光源前端与脉冲恒流电源连接，后端 安装在准直透镜的焦点位置上，硅光二极管安装于准直透镜后端。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，LED光源为860±10nm、 10~20mW的LED发光二极管。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，棱镜组单元还包括：发射棱镜 和接收棱镜，并且发射棱镜和接收棱镜呈对称放置，横截面均为梯形，斜面表面进行镀银膜 或铝膜处理，用于增强入射光或散射光的反射效果；并且发射棱镜置于LED光源单元的准 直透镜后立而。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，发射棱镜和接收棱镜均为石 英玻璃材质的棱镜，梯形斜面表面均进行镀银膜处理，梯形斜面夹角为70°。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，光电接收单元还包括：聚光透 镜、滤光片、光电二极管和测温元件；并且聚光透镜置于接收棱镜后端，光电二极管置于聚 光透镜的焦点上，滤光片设置于聚光透镜和光电二极管中间，测温元件紧贴于光电二极管； 聚光透镜一方面用于调制散射光进入滤光片的角度，用于获得更好的滤光效果，另一方面 用于将平行的散射光聚集在光电二极管上。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，滤光片为镀膜干涉窄带滤光 片，截止深度〈〇· 01%，带宽l〇nm，通带透过率80%，用于滤除860nm以外的环境光，排除环境 光的干扰，提高测量精度。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，单片机单元还包括单片机、IV 转换器、锁相放大器、电压放大电路和AD转换器；并且IV转换器的输入端与光电接收单元 的光电二极管相连接，输出端连接锁相放大器的输入端，锁相放大器输入端还与单片机连 接，用于接收单片机产生的参考信号，锁相放大器的输出端连接电压放大电路的输入端，电 压放大电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端与单片机相连接。 一种高精度高准确性的浊度测量方法，包括如下步骤： 步骤一，单片机单元发射脉冲信号给LED光源单元，进而LED光源单元产生调制的光信 号后再传递给单片机单元； 首先，脉冲恒流电源接收到来自单片机单元的电源开信号时，脉冲恒流电源随即供电 给LED光源； 进一步地，LED光源产生860nm的光穿过准直透镜后变为平行光； 进一步地，位于光准直透镜后端的硅光二极管检测出平行光的强度； 进一步地，硅光二极管将测得的平行光强度传递给单片机单元； 步骤二，棱镜组单元接收LED光源单元产生的光信号，经棱镜组单元反射后，输出平行 于入射光的散射光，并传递至光电信号接收单元； 首先，经步骤一中准直透镜准直后的平行光，入射到发射棱镜的斜面上，经过斜面反射 后折射进入待测水体； 进一步地，待测水体的散射光折射进入接收棱镜，经斜面反射后，得到平行于入射光的 散射光； 进一步地，接收棱镜将平行于入射光的散射光传递给光电信号接收单元； 步骤三，光电信号接收单元将接收的光信号转换为电信号，并传递给单片机单元； 首先，聚光透镜接收来自接收棱镜的散射光； 进一步地，散射光经滤光片滤除干扰后被聚集在光电二极管上，并转换为脉冲电流信 号； 进一步地，测温元件测得光电二极管的温度，并将测得的发光温度传递给至单片机单 元； 步骤四，单片机单元对接收到的电信号、参考信号、测温值、参考光强信息进行处理后 得到待测水体的浊度值； 首先，IV转换器接收来自光电二极管的脉冲电流信号，并将其转化为脉冲电压信号，再 传递给锁相放大器； 进一步地，锁相放大器将接收的脉冲电压信号与接收来自单片机的参考信号进行比 较，仅提取与参考信号频率相同的信号，进而排除干扰，提高测量的精度和准确度； 进一步地，提取后的脉冲电压信号经电压放大电路放大后，传递给AD转换器，将模拟 信号转换成数字信号并传递给单片机； 进一步地，单片机读取AD转换器输出的数值，根据内部的标定程序、温度补偿、光强补 偿，进而获得待测液体的精确浊度值。 优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量方法中，步骤四中的具体的精确浊度 值的计算过程为： 首先，设定标定时LED光源的入射光强为巧，接收棱镜反射后的散射光强为石，则单片 机的内部标定程序采用如下公式进行计算：【主权项】1. 一种高精度高准确性的浊度测量装置，其特征在于，包括；L邸光源单元、棱镜组单 元、光电信号接收单元、单片机单元，并且依次相连接，所述单片机单元再与L邸光源单元 相连接，构成回路。2. 根据权利要求1所述的一种高精度高准确性的浊度测量装置，其特征在于，所述LED 光源单元还包括；L邸光源、准直透镜、娃光二极管和脉冲恒流电源，并且所述L邸光源前端 与脉冲恒流电源连接，后端安装在所述准直透镜的焦点位置上，所当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度高准确性的浊度测量装置，其特征在于，包括：LED光源单元、棱镜组单元、光电信号接收单元、单片机单元，并且依次相连接，所述单片机单元再与LED光源单元相连接，构成回路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，施勇，王幸呈，刘希庭，刘宴辉，
申请(专利权)人：上海众毅工业控制技术有限公司，上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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