一种自动化溶液显色反应传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种自动化溶液显色反应传感器，包括测量控制单元、设置有安装孔和通孔的测量槽、固定在安装孔并伸入测量槽内的可见光颜色探头，及分别与各通孔单向连接的进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵，其中测量槽底部设有带单向阀的排水排气孔；所述测量控制单元，用于分别控制进气泵和排气泵进行进气或排气，并控制测量溶液进水泵和显色试剂进水泵分别向测量槽内泵入待测溶液和显色试剂，以及控制可见光颜色探头读取测量槽内溶液RGB各个通道的数值，将其与预存的比色样本数据进行比较，选取颜色空间数据并进行计算获得测量溶液的离子浓度数据。本发明专利技术可实现无人值守的在线式全自动测量，具有自动化程度高、人力成本低等特点。

An automatic solution color reaction sensor

The invention discloses an automatic solution color reaction sensor, which comprises a measuring control unit, a measuring groove with a mounting hole and a through hole, a visible light color probe fixed in the mounting hole and inserted into the measuring groove, and an air inlet pump, an exhaust pump, a measuring solution inlet pump and a color reagent inlet unidirectionally connected with each through hole respectively. The measuring control unit is used to control the intake pump and the exhaust pump for air intake or exhaust respectively, and to control the intake pump of the measuring solution and the intake pump of the chromogenic reagent to pump the tested solution and the chromogenic reagent into the measuring tank respectively, and to control the color of the visible light. The probe reads the value of each channel of RGB in the measuring tank, compares it with the stored colorimetric sample data, selects the color space data and calculates the ionic concentration data of the measuring solution. The invention can realize on-line automatic measurement without person on duty, and has the characteristics of high degree of automation and low labor cost.

【技术实现步骤摘要】
一种自动化溶液显色反应传感器
本专利技术涉及一种自动化溶液显色反应传感器，属于传感器的

技术介绍
随着物联网技术的发展，各类在线式传感器被应用于工业生产、环境监测、农业养殖等各个行业。其中，在线式离子浓度传感器由于可以实时监测溶液中各类离子的物质的量浓度，对于土壤、水体中总氮、总磷、pH值、溶解氧等指标的测量和控制具有重要意义。但是，市面上现有的在线式离子浓度传感器的离子浓度探头均采用敏感膜换能器结构，价格昂贵，使用寿命短，，在使用过程中需投入大量的人力维护成本，在推广过程中存在较大阻力。在实际生产中，如池塘工业化养殖、野外环境指标监测等场景下，通常使用各类显色反应试剂及试纸替代离子浓度传感器。该类反应操作流程简单，无需专业培训，材料价格低廉。但是，需要人工进行滴定、比色，增加了人力成本。如何设计一种自动化溶液显色反应传感器，替代人工操作，实现自动化的滴定、比色、清洗，从而降低人力维护成本，是一个具有较高研究及应用价值的课题。
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的不足，提供一种自动化溶液显色反应传感器，解决现有的在线式离子浓度传感器价格昂贵，使用寿命短，且在使用过程中需要频繁进行人工保养、校准，导致无法实现无人值守的全自动滴定测量的问题。本专利技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题：一种自动化溶液显色反应传感器，包括测量控制单元、设置有安装孔和若干个通孔的测量槽、固定在安装孔并伸入测量槽内的可见光颜色探头，及分别与各通孔单向连接的进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵，其中测量槽底部设有带单向阀的排水排气孔；所述测量控制单元，用于分别控制进气泵和排气泵进行进气或排气使测量槽内形成正压或负压，并控制测量溶液进水泵将待测溶液泵入测量槽内且控制显色试剂进水泵向测量槽内泵入显色试剂，以及控制可见光颜色探头读取的测量槽内待测溶液在RGB各通道上的数值，将其与预存的比色样本数据进行比较，选取颜色空间数据并进行计算获得测量溶液的离子浓度数据。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括与通孔单向连接的清洗液进水泵，所述测量控制单元还用于控制清洗液进水泵将清洗液泵入测量槽内。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括继电器，所述测量控制单元分别通过继电器与进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵相连。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述可见光颜色探头采用冷光源、光电二极管、电流频率转换器组成的测量电极。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述进气泵和排气泵均采用为带有单向阀的微型空气马达。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述测量溶液进水泵、显色试剂进水泵均采用带有单向阀的由微型电机驱动的蠕动泵。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述可见光颜色探头固定在安装孔上的空隙，及进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵分别与各通孔单向连接之间的空隙采用防水材料密封。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括连接进气泵和排气泵的空气过滤装置。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括连接测量溶液进水泵和显色试剂进水泵的液体过滤装置。进一步地，作为本专利技术的一种优选技术方案：所述测量槽由耐腐蚀材料浇注而成。本专利技术采用上述技术方案，能产生如下技术效果：本专利技术的自动化溶液显色反应传感器，通过测量槽及各类微型水泵实现了测量溶液、清洗液、显色试剂的自动泵入、滴定和排出，能够在无需人工操作的情况下完成显色试剂滴定、比色、探头清洗等工作，降低了传感器的维护成本，实现无人值守的在线式全自动测量。在非实验室环境下对量化精度要求不高的野外环境指标检测、池塘工业化养殖等应用场景中，与以往的离子浓度传感器相比，在生产成本、维护成本、可靠性及使用寿命上具有明显的优势。本专利技术的效果是改进了现有的在线式离子浓度传感器价格昂贵，使用寿命短，且在使用过程中需要频繁进行人工保养、校准这一弊端，具有成本低廉、结构可靠、自动化程度高、大幅度降低人力成本、自动保养免维护的特点，适用于非实验室环境下对量化精度要求不高的野外环境指标检测、池塘工业化养殖等应用场景。附图说明图1为本专利技术自动化溶液显色反应传感器的结构示意图。其中标号解释：1-测量槽、2-测量控制单元、3-可见光颜色探头、4-进气泵、5-排气泵、6-测量溶液进水泵、7-清洗液进水泵、8-显色试剂进水泵、9-排水排气孔。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示，本专利技术设计了一种自动化溶液显色反应传感器，包括测量槽1、测量控制单元2、可见光颜色探头3、进气泵4、排气泵5、测量溶液进水泵6、显色试剂进水泵8优选还可以包括清洗液进水泵7。其中，所述测量槽1为一中空容器，优选采用由耐腐蚀材料浇注而成，测量槽的上半部分为圆柱体，下半部分为倒锥体，通过支架直立放置于水平面上；在测量槽1的顶端设置有安装孔和若干个通孔，测量槽底部设有一个带单向阀的排水排气孔9，底部的排水排气孔9与外部通过单向阀连接，外部空气与液体不能通过该孔进入测量槽内部；本实施例中设置1个安装孔及5个通孔，但本专利技术不限于该种结构；所述1个安装孔用于可见光颜色探头3的固定且在固定后探头伸入测量槽内，可以不与测量槽内壁接触。所述5个通孔分别用于进气泵4、排气泵5、测量溶液进水泵6、清洗液进水泵7、显色试剂进水泵8的连接，使其在连接通孔后可以向测量槽导入气体或液体且均是单向连接。所述进气泵4通过其中一个通孔单向连接后连通至测量槽内，进气泵4能够将外部空气泵入测量槽内部，测量槽内部气体不能通过进气泵逸出到外部；所述排气泵5通过其中一个通孔单向连接后连通至测量槽内，排气泵5能将测量槽内部气体泵出到外部，外部空气不能通过排气泵进入测量槽内部；所述测量溶液进水泵6通过其中一个通孔单向连接后连通至测量槽内，测量溶液进水泵6能够将外部测量溶液泵入测量槽内部，测量槽内部液体不能通过测量溶液进水泵流出到外部；所述清洗液进水泵通过其中一个通孔单向连接后连通至测量槽内，清洗液进水泵7能够将外部清洗液泵入测量槽内部，测量槽内部液体不能通过清洗液进水泵流出到外部；所述显色试剂进水泵8通过其中一个通孔单向连接后连通至测量槽内，通过显色试剂进水孔与测量槽连接，显色试剂进水泵8能够将外部显色试剂泵入测量槽内部，测量槽内部液体不能通过显色试剂进水泵流出到外部。以及，需要排水排气时通过测量槽底部带单向阀的排水排气孔9单向排出。并且，所述测量控制单元通过控制线分别连接可见光颜色探头3、进气泵4、排气泵5、测量溶液进水泵6、清洗液进水泵7、显色试剂进水泵8，从而控制它们工作。优选地，还包括继电器，所述测量控制单元2分别通过继电器与进气泵4、排气泵5、测量溶液进水泵6、清洗液进水泵7、显色试剂进水泵8相连，通过控制继电器的工作状态控制各部件的工作。优选地，所述可见光颜色探头3采用采用冷光源、光电二极管、电流频率转换器组成的测量电极，测量电极可由硅光电二极管组成。并且，为了更好的实现单向作用，所述进气泵4和排气泵5均采用为带有单向阀的微型空气马达；所述测量溶液进水泵6、清洗液进水泵7、显色试剂进水泵8均采用带有单向阀的由微型电机驱动的蠕动泵。为了进一步地提高密闭性，所述可见光颜色探头3固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化溶液显色反应传感器，其特征在于，包括测量控制单元、设置有安装孔和若干个通孔的测量槽、固定在安装孔并伸入测量槽内的可见光颜色探头，及分别与各通孔单向连接的进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵，其中测量槽底部设有带单向阀的排水排气孔；所述测量控制单元，用于分别控制进气泵和排气泵进行进气或排气使测量槽内形成正压或负压，并控制测量溶液进水泵将待测溶液泵入测量槽内且控制显色试剂进水泵向测量槽内泵入显色试剂，以及控制可见光颜色探头读取测量槽内待测溶液在RGB各通道的数值，将其与预存的比色样本数据进行比较，选取颜色空间数据并进行计算获得测量溶液的离子浓度数据。

【技术特征摘要】
1.一种自动化溶液显色反应传感器，其特征在于，包括测量控制单元、设置有安装孔和若干个通孔的测量槽、固定在安装孔并伸入测量槽内的可见光颜色探头，及分别与各通孔单向连接的进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵，其中测量槽底部设有带单向阀的排水排气孔；所述测量控制单元，用于分别控制进气泵和排气泵进行进气或排气使测量槽内形成正压或负压，并控制测量溶液进水泵将待测溶液泵入测量槽内且控制显色试剂进水泵向测量槽内泵入显色试剂，以及控制可见光颜色探头读取测量槽内待测溶液在RGB各通道的数值，将其与预存的比色样本数据进行比较，选取颜色空间数据并进行计算获得测量溶液的离子浓度数据。2.根据权利要求1所述自动化溶液显色反应传感器，其特征在于：还包括与通孔单向连接的清洗液进水泵，所述测量控制单元还用于控制清洗液进水泵将清洗液泵入测量槽内。3.根据权利要求1所述自动化溶液显色反应传感器，其特征在于：还包括继电器，所述测量控制单元分别通过继电器与进气泵、排气泵、测量溶液进水泵、显色试剂进水泵相连...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅晓，陈勇，叶枫，王志坚，徐钊，岳亮，张益华，朱珠，
申请(专利权)人：河海大学，张家港骞翮互联网科技有限公司，南京龙渊微电子科技有限公司，南京龙渊众创空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32