基于正交信号调制的浊度的测量方法及测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于正交信号调制的浊度的测量方法及测量系统。其中，该方法包括：生成光发射器的驱动信号,其中,驱动信号为正交信号，用于驱动光发射器发出检测光；获取光电探测器生成的光电信号，光电探测器用于接收检测光穿透待测量液体得到的出射光；根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度。本发明专利技术解决了现有技术中水体浊度测量精度低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于正交信号调制的浊度的测量方法及测量系统
本专利技术涉及水体测量
，具体而言，涉及一种基于正交信号调制的浊度的测量方法及测量系统。
技术介绍
随着对水质的要求日益严格，需要进行大规模的水质监测以确保对水资源的保护和满足淡水供应的需求。在所有水质指标中，浊度代表水中存在的颗粒，包括土壤、胶体、浮游生物等，浊度检测设备已被广泛用于水资源(特别是天然水和饮用水)监测系统。由于水中的悬浮颗粒通常是污染物的载体，浊度测量的准确性直接影响其他水质指标(如化学需氧量COD)的检测效率。目前，水体浊度的测量方法分为化学法和光学法：1)化学法是通过向待测溶液中加入化学试剂，通过化学反应来测定溶液中的悬浮颗粒物浓度，化学法虽然测量的精确度高，但容易产生二次污染、污垢堆积等问题，试管仪器需要定期清洗维护，难以持续监测待测水体的水质，导致人力和物理成本较大。2)光学法通过透射光谱色度坐标的方法来测定水体的NTU值，具体的，可以通过氙灯L12336发射不同波长的光，先用去离子水的透射光谱作为参考光谱，再测量实际待测水样的透射光谱，得到待测水样的吸光度。但是该方法的测量动态范围较小，测量分辨率不高。对于商用的浊度计，可以通过改进硬件来提高测量精度，但是会增加硬件的复杂度且成本过高，并且这种浊度计对环境过于敏感，导致不能应用于水资源的大规模监测中。针对上述现有技术中水体浊度测量精度低的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于正交信号调制的浊度的测量方法及测量系统，以至少解决现有技术中水体浊度测量精度低的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于正交信号调制的浊度的测量方法，包括：生成光发射器的驱动信号,其中,驱动信号为正交信号，用于驱动光发射器发出检测光；获取光电探测器生成的光电信号，光电探测器用于接收检测光穿透待测量液体得到的出射光；根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度。进一步地，根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度，包括：将驱动信号和光电信号进行卷积，得到互相关输出；根据互相关输出确定待测量液体的浊度。进一步地，互相关输出包括多个脉冲信号，根据互相关输出确定待测量液体的浊度，包括：获取互相关输出中多个脉冲信号的峰值；对多个脉冲信号的峰值进行最大似然估计，得到目标脉冲信号；根据目标脉冲信号确定待测量液体的浊度。进一步地，根据目标脉冲信号确定待测量液体的浊度，包括：获取目标脉冲信号的电压值的自然对数；确定自然对数与第一系数的第一差值；确定第一差值与第二系数的乘积为待测量液体的浊度。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于正交信号调制的浊度的测量系统，包括：光发射器，位于待测量液体的一侧，用于根据驱动信号发出检测光；光电探测器，位于待测量液体的另一侧，用于接收检测光穿透待测量液体得到的出射光，并根据出射光生成光电信号；控制器，与光发射器和光电探测器连接，用于生成驱动信号，并根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度，其中，驱动信号为正交信号。进一步地，上述测量系统还包括：驱动电路，用于将驱动信号传输至光发射器，驱动电路的输入端连接控制器的输出端，驱动电路的输出端连接光发射器；转换电路，包括跨阻抗放大器，用于将光电探测器采集的电流参数转换为电压参数，跨阻抗放大器的输出端连接控制器的输入端，跨阻抗放大器的同相输入端连接光电探测器，跨阻抗放大器的反相输入端接地。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于正交信号调制的浊度的测量装置，包括：生成模块，用于生成光发射器的驱动信号,其中,驱动信号为正交信号，用于驱动光发射器发出检测光；接收模块，用于获取光电探测器生成的光电信号，光电探测器用于接收检测光穿透待测量液体得到的出射光；信号处理模块，用于根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度。进一步地，信号处理模块包括：正交处理子模块，用于将驱动信号和光电信号进行卷积，得到互相关输出；浊度确定子模块，用于根据互相关输出确定待测量液体的浊度。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有多条指令，指令适于由处理器加载并执行上述任意一项的方法步骤。根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种浊度计，包括：处理器和存储器；其中，存储器存储有计算机程序，计算机程序适于由处理器加载并执行上述任意一项的方法步骤。在本专利技术实施例中，通过生成光发射器的驱动信号,其中,驱动信号为正交信号，获取光电探测器生成的光电信号，根据驱动信号和光电信号确定待测量液体的浊度，实现了对待测量液体的浊度的测量。由于使用正交信号作为驱动信号，正交信号具有强抗干扰能力和良好的频带利用率，降低了噪声对浊度测量的影响，进而提高了浊度的测量精度，进而解决了现有技术中水体浊度测量精度低的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的一种基于正交信号调制的浊度的测量方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的一种可选的检测光穿透待测量液体的示意图；图3是根据本专利技术实施例的一种可选的基于正交信号调制的浊度的测量系统的示意图；图4是根据本专利技术实施例的一种可选的驱动电路的示意图；图5是根据本专利技术实施例的一种可选的转换电路的示意图；图6是根据本专利技术实施例的一种可选的基于正交信号调制的浊度的测量方法的示意图；图7a是根据本专利技术实施例的得到的浊度与参考浊度的理想指数拟合的示意图；图7b是chirp信号互相关输出的统计结果的示意图；图7c为chirp信号的频率变化与信噪比增益的关系示意图；图7d是根据本专利技术实施例的得到的低浊度区的浊度与参考浊度的理想指数拟合的示意图；图8是根据本专利技术实施例的一种可选的基于正交信号调制的浊度的测量系统的示意图；图9是根据本专利技术实施例的一种可选的基于正交信号调制的浊度的测量装置的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正交信号调制的浊度的测量方法，其特征在于，包括：/n生成光发射器的驱动信号,其中,所述驱动信号为正交信号，用于驱动所述光发射器发出检测光；/n获取光电探测器生成的光电信号，所述光电探测器用于接收所述检测光穿透待测量液体得到的出射光；/n根据所述驱动信号和所述光电信号确定所述待测量液体的浊度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于正交信号调制的浊度的测量方法，其特征在于，包括：
生成光发射器的驱动信号,其中,所述驱动信号为正交信号，用于驱动所述光发射器发出检测光；
获取光电探测器生成的光电信号，所述光电探测器用于接收所述检测光穿透待测量液体得到的出射光；
根据所述驱动信号和所述光电信号确定所述待测量液体的浊度。


2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，根据所述驱动信号和所述光电信号确定所述待测量液体的浊度，包括：
将所述驱动信号和所述光电信号进行卷积，得到互相关输出；
根据所述互相关输出确定所述待测量液体的浊度。


3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述互相关输出包括多个脉冲信号，根据所述互相关输出确定所述待测量液体的浊度，包括：
获取所述互相关输出中所述多个脉冲信号的峰值；
对所述多个脉冲信号的峰值进行最大似然估计，得到目标脉冲信号；
根据所述目标脉冲信号确定所述待测量液体的浊度。


4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，根据所述目标脉冲信号确定所述待测量液体的浊度，包括：
获取所述目标脉冲信号的电压值的自然对数；
确定所述自然对数与第一系数的第一差值；
确定所述第一差值与第二系数的乘积为所述待测量液体的浊度。


5.一种基于正交信号调制的浊度的测量系统，其特征在于，包括：
光发射器，位于待测量液体的一侧，用于根据驱动信号发出检测光；
光电探测器，位于所述待测量液体的另一侧，用于接收所述检测光穿透待测量液体得到的出射光，并根据所述出射光生成光电信号；
控制器，与所述光发射器和所述光电探测器连接，用于生成所述驱动信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦飞，魏君轩，
申请(专利权)人：中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11