一种基于荧光法测量水体PH值的传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于荧光法测量水体PH值的传感器，包括激光光源、PH传感膜、滤光片、颜色传感器和电路板总成；所述激光光源用于发射980nm波长的激光，照射到PH传感膜上，激发出蓝光和红光，照射待测水体；滤光片通过经由待测水体反射回的蓝光和红光，并滤除掉其中980nm波长的激光后，分别入射到颜色传感器的红光通道和蓝光通道，进行光电转换后，生成蓝光电信号和红光电信号，传输至电路板总成以生成测量数据。本实用新型专利技术基于荧光法设计PH传感器，摆脱了玻璃电极的使用，结构简单、体积小、方便携带，既可满足实验室的使用需求，也可对待测水体进行现场原位检测，适用领域广，且不易受电磁干扰，测量精度高。测量精度高。测量精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于荧光法测量水体PH值的传感器


[0001]本技术属于水体检测
，具体地说，是涉及一种用于检测水体PH值的传感器。

技术介绍

[0002]PH值是衡量水质状况的一项重要指标。在水产养殖业，水体中的PH值可以直接反映是否适宜鱼、虾等水生物的生长；而在环保行业，污水中的PH值可以反映出污水的异常程度。
[0003]目前，在实验室测量水体的PH值，主要采用分光光度法，对应使用的测量仪器为分光光度计。这种测量仪器机械结构复杂，集成度低，功耗大，并且测量精度难以保证。
[0004]而市场上存在的PH值测量产品，主要采用PH电位测定法，即，通过测定被测水体中两个电极之间的电位差来确定被测水体的PH值。这种PH值测量产品主要采用玻璃电极，而这种玻璃电极存在尺寸大、刚性设计、易受电磁干扰、“钠误差”等问题。

技术实现思路

[0005]本技术基于荧光法提出了一种用于测量水体PH值的传感器，结构简单、体积小，并有利于提高测量精度。
[0006]为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于荧光法测量水体PH值的传感器，包括激光光源、PH传感膜、滤光片、颜色传感器和电路板总成；其中，所述激光光源用于发射980nm波长的激光；所述PH传感膜布设在所述激光光源的前方，在激光照射到PH传感膜上时，激发出蓝光和红光，照射待测水体；所述滤光片通过经由所述待测水体反射回的蓝光和红光，并滤除掉其中980nm波长的激光；所述颜色传感器包括红光通道和蓝光通道，对应接收经过所述滤光片的蓝光和红光，并进行光电转换后，生成蓝光电信号和红光电信号；所述电路板总成用于接收和处理所述蓝光电信号和红光电信号，生成测量数据。
[0008]在本申请的一些实施例中，为了达到方便携带的目的，可以为传感器配置外壳、前端盖和水密接头；其中，所述外壳具有位置相对的前端和后端，外壳内封装有所述的电路板总成、激光光源、滤光片和颜色传感器；所述前端盖安装在所述外壳的前端，用于封堵所述外壳的前端；在前端盖的中心位置开设有透光孔，透光孔中布设有透视窗板，透视窗板上贴附有所述PH传感膜；所述水密接头安装在所述外壳的后端，用于封堵所述外壳的后端，并可外接供电线缆，以用于为传感器中的用电负载传输电力。
[0009]在本申请的一些实施例中，优选将所述激光光源、滤光片和颜色传感器布设在所述外壳的前端，且配置激光光源的出光面与颜色传感器的受光面均相对于所述外壳的中轴线呈45
°
夹角，所述中轴线的方向为所述外壳从前端到后端的方向；配置所述前端盖的透光孔的轴线与所述中轴线同轴。采用这种结构设计，可以在保证出射光有效输出、入射光有效接收的同时，缩小传感器的体积，便于携带和使用。
[0010]在本申请的一些实施例中，优选配置所述激光光源的出光面与颜色传感器的受光面相对于所述外壳的中轴线呈轴对称关系。
[0011]在本申请的一些实施例中，为了方便激光光源和颜色传感器在外壳内装配固定，优选为激光光源和颜色传感器设计一个光学头，安装在所述外壳的前端；在光学头上开设两个套筒，分别装配所述激光光源和颜色传感器；所述滤光片可以安装在光学头上，且位于所述颜色传感器的受光面的前方，以充分拦截入射到颜色传感器的发光源波段。
[0012]在本申请的一些实施例中，优选在所述前端盖上进一步设置密封玻璃片和压板；将所述密封玻璃片安装在前端盖与外壳的对接位置，用于封堵所述前端盖的透光孔，使外壳内腔密封；将所述压板安装在前端盖的前端，优选与前端盖螺纹连接，用于将PH传感膜固定在所述透视窗板上，而透视窗板可以由密封胶固定在前端盖上；在所述压板的中心位置开设有通孔，所述通孔的直径优选小于所述透光孔的直径，且与所述透光孔同轴，这样可以对出射光起到汇聚作用。
[0013]在本申请的一些实施例中，优选设计所述前端盖的透光孔为阶梯型通孔，且内侧通孔尺寸大、外侧通孔尺寸小。将透光孔设计成阶梯型通孔，一方面可以简化密封玻璃片、透视窗板、压板在前端盖上的安装固定，另一方面可以起到光汇聚的作用，继而提高测量精度。
[0014]在本申请的一些实施例中，为了在后续的PH值计算过程中可以引入温度补偿，进而提高PH值测量的准确度，优选在所述外壳的筒壁上进一步安装温度传感器，用于检测待测水体的温度，并生成温度检测信号发送至所述电路板总成。为了提高待测水体温度检测的准确性，优选在所述外壳的筒壁上且靠近外壳前端的位置开设安装孔，将所述温度传感器安装在所述安装孔中并通过密封胶密封固定，以便于在测量过程中，温度传感器能够与待测水体直接且充分接触，继而实现对待测水体温度的准确检测。设计温度传感器位于所述激光光源和颜色传感器的后方，可以减少因激光光源和颜色传感器工作时发热对温度传感器的测量温度造成的影响。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述电路板总成包括PCB板，在所述PCB板上优选布设有I/V转换电路、放大滤波电路、单片机和通信模块；其中，所述I/V转换电路包括两路，对应接收所述颜色传感器输出的蓝光电信号和红光电信号，并将电流信号转换成电压信号；所述放大滤波电路包括两路，对应接收两路I/V转换电路输出的电压信号，滤除掉其中的高频干扰信号，并对滤波后的电压信号进行放大处理；所述单片机接收两路放大滤波电路输出的电压信号，并进行模数转换后，生成测量数据；所述通信模块连接所述单片机，并可与上位机通信，传送所述测量数据，实现测量数据的远程查看。
[0016]在本申请的一些实施例中，在所述PCB板上还可以进一步布设电源电路，优选包括三组稳压电路；其中，第一稳压电路通过所述水密接头接收外部的供电电源，并将所述供电电源转换成基准电源；第二稳压电路连接所述第一稳压电路，用于将所述基准电源转换成激光光源所需的工作电源，为所述激光光源供电；第三稳压电路连接所述第二稳压电路，用于接收所述第二稳压电路输出的工作电源，并转换成除激光光源以外的其他用电负载所需的工作电源，为所述其他用电负载供电。
[0017]在本申请的一些实施例中，优选将所述激光光源、颜色传感器和温度传感器的接线端子焊接在所述PCB板上，所述激光光源和颜色传感器优选位于PCB板的前端，将所述PCB
板的后端固定在所述水密接头上，这样在将水密接头与外壳分离时，激光光源、颜色传感器、温度传感器和电路板总成可以随水密接头一起从外壳中抽出，以便于维修或更换。
[0018]与现有技术相比，本技术的优点和积极效果是：本技术基于荧光法设计PH传感器，摆脱了玻璃电极的使用，结构简单、体积小、方便携带，既可满足实验室的使用需求，也可对待测水体进行现场原位检测，适用领域广，且不易受电磁干扰，测量精度高。
[0019]结合附图阅读本技术实施方式的详细描述后，本技术的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于荧光法测量水体PH值的传感器，其特征在于，包括：外壳，其呈圆筒状，具有位置相对的前端和后端；激光光源，其封装于所述外壳内，用于发射980nm波长的激光；PH传感膜，其布设在所述激光光源的前方，在激光照射到PH传感膜上时，激发出蓝光和红光，照射待测水体；滤光片，其封装于所述外壳内，通过经由所述待测水体反射回的蓝光和红光，并滤除掉其中980nm波长的激光；颜色传感器，其封装于所述外壳内，包括红光通道和蓝光通道，对应接收经过所述滤光片的蓝光和红光，并进行光电转换后，生成蓝光电信号和红光电信号；电路板总成，其封装于所述外壳内，用于接收和处理所述蓝光电信号和红光电信号，生成测量数据；温度传感器，其安装在所述外壳的筒壁上，在所述筒壁靠近外壳前端的位置开设有安装孔，所述温度传感器安装在所述安装孔中并通过密封胶固定；所述温度传感器位于所述激光光源和颜色传感器的后方，用于检测待测水体的温度，并生成温度检测信号发送至所述电路板总成；前端盖，其安装在所述外壳的前端，用于封堵所述外壳的前端；在前端盖的中心位置开设有透光孔，透光孔中布设有透视窗板，透视窗板上安装有所述PH传感膜；水密接头，其安装在所述外壳的后端，用于封堵所述外壳的后端，并用于外接供电线缆。2.根据权利要求1所述的基于荧光法测量水体PH值的传感器，其特征在于，所述激光光源、滤光片和颜色传感器布设在所述外壳的前端，且激光光源的出光面与颜色传感器的受光面均相对于所述外壳的中轴线呈45
°
夹角，所述中轴线的方向为所述外壳从前端到后端的方向；所述前端盖的透光孔的轴线与所述中轴线同轴。3.根据权利要求2所述的基于荧光法测量水体PH值的传感器，其特征在于，所述激光光源的出光面与颜色传感器的受光面相对于所述外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓楠，姜子可，郝祝，胡祎萌，王晶，王涛，吕红敏，马燕燕，林海涛，
申请(专利权)人：青岛罗梅森海洋科技有限公司，
类型：新型
国别省市：