激光散射式水浊度测量仪制造技术

本实用新型专利技术涉及水的浊度测量技术。本实用新型专利技术的激光散射式水浊度测量仪，包括光路系统和电路系统，所述光路系统包括激光器、整形镜、聚焦镜、半透反射镜、参考光光电池、散射光光电池，所述激光器发出的激光经整形镜整形为平行光，再经过聚光镜使激光照射水样管，所述半透反射镜设置在聚光镜和水样管之间，从投射到水样管的光束中提取参考光，所述参考光投射到参考光光电池上，水样产生的散射光投射到散射光光电池上，所述参考光光电池和散射光光电池具有相同光电转换参数，所述参考光强度与聚光镜输出的激光强度成正比，所述电路系统对参考光光电池和散射光光电池输出信号进行除法运算后获得散射信息。本实用新型专利技术具有量精度高、稳定性好等优点。

Laser scattering water turbidity measuring instrument

The utility model relates to the turbidimetric measurement technology of water. The utility model of the laser scattering turbidity measurement instrument, including optical system and circuit system, the optical system comprises a laser, plastic mirror, a focusing mirror and a semitransparent reflector, reference light scattering light battery, battery, the laser from a laser shaping lens shape for parallel light then, after the laser irradiation of condenser water pipe, the semi transparent mirror is arranged between the condenser and the water pipe, the reference light beam projected from the extraction of water pipe, the reference light is projected onto the reference light battery, water produced by scattering light scattering light projected onto the battery, the the reference light battery and battery with the same light scattering photoelectric conversion parameters by reference to the laser intensity is proportional to the light intensity and the output of the condenser, the circuit system of reference light battery and battery output light scattering signal The number is performed by division, and the scattering information is obtained. The utility model has the advantages of high precision, good stability and the like.

【技术实现步骤摘要】
激光散射式水浊度测量仪
本技术涉及激光测量
，特别涉及水的浊度测量技术，具体而言，涉及激光散射式水浊度测量仪。
技术介绍
浊度是水中不同大小、比重、形状的悬浮物，如胶体物质和微生物等杂质对入射光线所产生效应的反映。浊度不仅是表达水质最重要的物理外观指标，也是考核水处理设备净化效率和评价出厂水水质的重要指标之一。由于供水水质对人民健康生活水平和工业生产质量关系密切，建设部在《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中，对水的浊度测量提出了更高的目标要求，尤其要求推广使用测量精度较高的散射式浊度测量方法。散射式浊度测量仪，基本结构包括光路系统和电路系统。光路系统一般包括光源，整形镜、聚焦镜以及光电转换器等，电路系统主要包括，前置放大器，A/D转换器及后续电路等。光路系统向水样管中的水样发射光束，利用水样产生的散射光，经过电路系统处理后得到散射信息，最后通过换算得到水样的浊度值。近年来，国内厂家开发了几种散射式浊度仪，但是产品存在测量精度低以及不稳定等诸多问题，其主要原因是光电器件的选型差异造成的。常用的光源可分为复合光和单色光两大类，白炽灯、钨灯等属于复合光源，发光光谱宽；激光等属于单色光，发光光谱窄。白炽灯、钨灯的光电性质是差不多相同的，都是利用辐射原理发出全色光。而且白炽灯转化效率较低，大约只有12％～18％的电能可转化为光能，两种灯的寿命跟灯丝的温度有光，所以其发光功率越大，寿命就越短，通常不会超过1000小时，而且光强不稳定，测量时容易受到水样中色度物质的干扰。相比于复合光，属于单色光的激光具有单色性、相干性好、方向性好等先天优势。采用激光不仅能够发出恒定波长的单色光，谱带宽度较窄，发光强度稳定，入射光不被水色度物质吸收，可以避免色度对测量的影响，发光组件耗电极低，长期使用不会过热，可以连续长时间使用，不需要调整零点和重新用标准液标定等优点。现有技术的浊度测量仪，除了受到光源的影响外，还有很多其他因素会影响仪器的测量精度，特别是对于高标准的低浊度测量仪，由于水样散射光产生的信号非常微弱，光线在传输过程中的差异，如光路结构、参数等以及电路结构的差异，都会对测量精度产生干扰，甚至是明显的干扰。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种激光散射式水浊度测量仪，以解决现有技术散射式浊度仪测量精度不高、稳定性不好、功耗大、使用寿命较短等问题。为了实现上述目的，根据本技术具体实施方式的一个方面，提供了一种激光散射式水浊度测量仪，包括光路系统和电路系统，所述光路系统向水样管中的水样发射光束，利用水样产生的散射光，经过电路系统处理后得到散射信息，通过换算得到水样的浊度值；其特征在于：所述光路系统包括激光器、整形镜、聚焦镜、半透反射镜、参考光光电池、散射光光电池，所述激光器发出的激光经整形镜整形为平行光，再经过聚光镜使激光照射水样管，所述半透反射镜设置在聚光镜和水样管之间，从投射到水样管的光束中提取参考光，所述参考光投射到参考光光电池上，水样产生的散射光投射到散射光光电池上，所述参考光光电池和散射光光电池具有相同光电转换参数，所述参考光强度与聚光镜输出的激光强度成正比，所述电路系统对参考光光电池和散射光光电池输出信号进行除法运算后获得散射信息。本技术的技术方案，对传统散射式水浊度测量仪的光源及光路系统和电路系统进行了改进。采用激光作为光源，并在光路结构上采用半透反射镜对投射到水样管的光束进行分束，提取一部分光线作为参考光，并且采用了光电转换参数相同的参考光光电池和散射光光电池。在电路处理上将参考光产生的信号和水样散射信号通过除法运算后获得水样散射信息，由于参考光强度与聚光镜输出的激光强度成正比，除法运算消除了光源变化对测量精度带来的影响。进一步的，所述半透反射镜到参考光光电池的光路结构与水样产生的散射光投射到散射光光电池的光路结构相同。该技术方案消除了参考光和散射光光路结构带来的光强变化对测量精度的影响，进一步保证了浊度测量的精度。进一步的，所述光路结构包括光阑。光阑主要是用来调整光束大小的，参考光和散射光光路中采用相同结构的光阑，也是为了避免光路结构的差异影响测量精度。具体的，所述参考光光电池和散射光光电池由硅光电池构成。采用硅光电池作为光电传感器，具有技术成熟，结构简单的特点。更具体的，所述硅光电池端电压Vd≤±2μV。本技术通过在电路上采取措施，保证在工作范围内硅光电池端电压Vd≤±2μV，进一步降低了温度变化引起的漏电流对测量精度的影响。进一步的，所述电路系统包括用于放大参考光光电池和散射光光电池输出信号的前置放大器，所述前置放大器偏置电流Ib≤2pA。该技术方案，采用偏置电流小于2pA的高性能运算放大器放大，能够降低温度漂移和漏电等因素对测量精度的影响，满足高精度测量的设计要求。进一步的，所述前置放大器为双运放，分别用于放大参考光光电池输出信号和散射光光电池输出信号。双运放是在同一芯片上集成了两个运算放大器，可以用于2路信号的放大处理，两个运放可以具有非常接近，甚至相同的电路参数，非常适合本技术这种特殊使用场合。进一步的，所述前置放大器输出信号经过A/D转换器转换成数字信号后经过后续电路处理获得散射信息。本技术的浊度测量仪信号处理系统采用数字处理技术，前置放大器输出信号经过A/D转换器转换成数字信号后在后续电路中进行数字化处理，有利于降低干扰和提高测量精度。进一步的，所述后续电路为数字信号处理电路。进一步的，所述后续电路包括单片机及其外围电路。本技术的浊度测量仪，后续处理电路可以采用DSP(数字信号处理器)等数字信号处理电路，也可以采用单片机及其外围电路构成的数字处理电路进行处理。本技术的有益效果是，采用激光作为光源，并利用参考光线去除光源强度变化产生的干扰，进一步结合信号处理电路参数的优选设计等方法，解决了现有技术散射式浊度仪测量精度不高、稳定性不好、功耗大、使用寿命较短等问题。下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为根据本技术具体实施方式的光路结构示意图。图2为根据本技术具体实施方式的电路结构示意图。图3为具体实施方式的后续电路结果示意图。图中：10为激光器；11为整形镜；12为聚焦镜；13为半透镜；14、15为光阑；16为参考光光电池；17为散射光光电池；20为双运放；21为切换开关；22为A/D转换器；23为后续电路；230为单片机；231为显示屏；232为键盘；233为时钟电路；234为打印机。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本技术。为了使本领域技术人员更好的理解本技术方案，下面将结合本技术具体实施方式、实施例中的附图，对本技术具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光散射式水浊度测量仪，包括光路系统和电路系统，所述光路系统向水样管中的水样发射光束，利用水样产生的散射光，经过电路系统处理后得到散射信息，通过换算得到水样的浊度值；其特征在于：所述光路系统包括激光器、整形镜、聚焦镜、半透反射镜、参考光光电池、散射光光电池，所述激光器发出的激光经整形镜整形为平行光，再经过聚光镜使激光照射水样管，所述半透反射镜设置在聚光镜和水样管之间，从投射到水样管的光束中提取参考光，所述参考光投射到参考光光电池上，水样产生的散射光投射到散射光光电池上，所述参考光光电池和散射光光电池具有相同光电转换参数，所述参考光强度与聚光镜输出的激光强度成正比，所述电路系统对参考光光电池和散射光光电池输出信号进行除法运算后获得散射信息。

【技术特征摘要】
1.激光散射式水浊度测量仪，包括光路系统和电路系统，所述光路系统向水样管中的水样发射光束，利用水样产生的散射光，经过电路系统处理后得到散射信息，通过换算得到水样的浊度值；其特征在于：所述光路系统包括激光器、整形镜、聚焦镜、半透反射镜、参考光光电池、散射光光电池，所述激光器发出的激光经整形镜整形为平行光，再经过聚光镜使激光照射水样管，所述半透反射镜设置在聚光镜和水样管之间，从投射到水样管的光束中提取参考光，所述参考光投射到参考光光电池上，水样产生的散射光投射到散射光光电池上，所述参考光光电池和散射光光电池具有相同光电转换参数，所述参考光强度与聚光镜输出的激光强度成正比，所述电路系统对参考光光电池和散射光光电池输出信号进行除法运算后获得散射信息。2.根据权利要求1所述的激光散射式水浊度测量仪，其特征在于，所述半透反射镜到参考光光电池的光路结构与水样产生的散射光投射到散射光光电池的光路结构相同。3.根据权利要求2所述的激光散射式水浊度测量仪，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿光弼，李自强，冉文俊，邹庭松，
申请(专利权)人：成都上甲光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51