一种浊度传感器及其水体浊度在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种浊度传感器及其水体浊度在线检测方法，该浊度传感器采用了独特的结构设计，尽可能地避免了水体中的污物附着在透光镜片上而影响浊度检测精度，并通过加热防止透光镜片凝结水雾，消除了透光镜片起雾对检测的影响，同时还采用环形的光电转换器件360°地采集水体的散射光，最大限度增加了对散射光的有效接收量，不必要再借助运算放大器件进行信号放大，更好的保证了浊度传感器的稳定性和可靠性；本发明专利技术浊度传感器的水体浊度在线检测方法，采用了多次采集光电转换器件的输出电压值并取均值的处理方式，并且每次检测过程都结合了加热和灯光控制，消除了透光镜片起雾及光源不稳定引起的检测误差，进一步的保证了浊度检测准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子信息
，尤其涉及。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，以及对饮水与健康关系研究的不断深入，人们对饮用水水质的要求也在不断提高。浊度是水体光学性质的一种特征参数，它不但是衡量水质良好程度的重要指标之一，也是考核水处理效果的重要依据，因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实意义。目前针对水体的浊度通常可采用散射法进行检测，散射法的检测原理是，使用光源将一束固定波长的入射光射入待检测的水体中，入射光照射到水体中悬浮的粒子时发生散射，水体越浑浊则光的散射越明显，采用硅光电池、光电接收器、光电倍增管等光电转换器件从与入射光呈90°的方向上检测散射光强度，便可根据散射光强度与水体浊度的换算关系检测出水体浊度。现有技术中也有借助散射法进行检测的浊度传感器。例如我国专利CN200920350660. 7公开了一种浊度传感器就是利用散射法进行浊度检测，其包括壳体、电路板、光发射器和光电接收器，电路板和光发射器安装在壳体上端内，壳体下端设有两个半圆柱状的管脚，光电接收器安装在其中的一个管脚内，另一个管脚内还安装有超声波发生器，用于通过超声波振动清洁光电接收器的窗口玻璃；该浊度传感器由于其结构设计的原因，进行浊度检测时必须将其光发射器(即光源)和光电接收器(即光电转换器件)所在的部分全部浸没入待检测水体中，从而容易使得水体中的污物附着在光源和光电转换器件的透镜玻璃上，对光源发出的光强度以及光电转换器件对散射光的接收都有影响，虽然其设置有超声波发生器清洁光电接收器的窗口玻璃，但光源部分的污物却难以去除，而光源部分的透镜或玻璃板出现污物对浊度检测的影响大大超过在光电接收器处的透镜或玻璃板出现污物，并且在对水体进行浊度检测时开启超声波震荡装置容易在水体内形成气泡，气泡将对入射光的折射、散射产生较大影响，这些因素都影响到浊度传感器的检测精度；另一方面，入射光经待检测水体后在90°方向的散射光强度本来就较弱，特别是在饮用水等水质较好、浊度较低的水质检测应用中更是如此，该浊度传感器又仅在光源向下射出入射光的一侧设置有光电接收器来检测散射光强度，导致其能够检测到的散射光强度更有限，因此在检测控制电路中必须设计运算放大器件对光电接收器的检测输出电压进行放大后换算出水体浊度，而运算放大器件增加了检测系统的处理环节，带来一定程度的可靠性下降，并且运算放大器件本身容易受到温度影响而产生零点漂移问题，也导致了浊度检测的准确性降低。并且，上述缺陷在现有的基于散射法设计的浊度传感器中普遍存在。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种在设计和结构上均有改进的浊度传感器，以解决现有技术中基于散射法设计的浊度传感器因结构设计缺陷而影响浊度检测准确性的问题，使得其可以具有更高的浊度检测准确性。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术手段一种池度传感器，包括壳体、检测控制集成电路、光源和光电转换器件；所述壳体由从上至下依次相连的上部壳体、壳体连接部和下部壳体构成，所述壳体连接部的一侧相对于上部壳体和下部壳体向内凹陷，使得上部壳体的下端面、壳体连接部向内凹陷的一侧以及下部壳体的上端面之间形成一横向贯通的凹陷空腔；所述检测控制集成电路和光源安装在上部壳体内，检测控制集成电路设置于光源的上方，上部壳体下端面上对应于凹陷空腔的位置设有供光源向下射出光束的透光通孔，且光源和透光通孔之间还安装有将光源与透光通孔密封隔离的透光镜片；上部壳体内还安装有用于对透光镜片加热的电热元件和用于检测透光镜片温度的温度传感器；所述光源、电热元件和温度传感器分别与检测控制集成电路电连接；所述下部壳体内竖向安装有圆管状且透明的水通道管，下部壳体上端面上对应于凹陷空腔的位置设有将水通道管与凹陷空腔连通的出水口，且光源、透光通孔和出水口的中心连线与水通道管的中轴线在同一直线，下部壳体的下端部设有将水通道管与外界连通的入水口，水通道管管壁的两端与下部壳体之间密封安装；所述光电转换器件安装在下部壳体内，且光电转换器件为环形并周向环绕布置在水通道管管壁的外侧，光电转换器件与检测控制集成电路电连接。上述的浊度传感器中，作为进一步的改进方案，所述光源为激光二极管，且激光二极管向下射出光束的方向与水通道管的中轴线在同一直线。上述的浊度传感器中，作为进一步的改进方案，所述透光镜片和水通道管均采用石英玻璃制成。上述的浊度传感器中，作为进一步的改进方案，所述光电转换器件由数个光电转换器单体串接形成环形，各个光电接收器单体的感光面均朝向水通道管且感光方向与水通道管的中轴线呈90度。上述的浊度传感器中，作为进一步的改进方案，所述检测控制集成电路的信号输出端电连接有用于与外接设备相连的信号输出线，所述上部壳体设有出线孔，所述信号输出线通过出线孔从上部壳体穿出。相应地，本专利技术还提供了上述浊度传感器的水体浊度在线检测方法，以更好地确保浊度检测准确性；为此，本专利技术采用了如下技术手段上述浊度传感器的水体浊度在线检测方法，将浊度传感器的下部壳体所封装的部分浸没入待检测水体中，让水通道管道中灌满待检测水体，并保持浊度传感器的壳体连接部以上的部分处于待检测水体的液面之上且水通道管道的中轴线与水平面相垂直，然后开启浊度传感器；浊度传感器开启后，按如下步骤执行水体浊度在线检测处理1)检测控制集成电路获取温度传感器检测的温度，判断温度传感器检测的温度是否达到预设定的温度阈值T ;若是，则立即执行步骤2 ;否则，检测控制集成电路控制启动电热元件，对透光镜片进行加热，直至温度传感器检测的温度达到预设定的温度阈值T时控制关闭电热元件，然后执行步骤2;2)检测控制集成电路控制开启光源，等待预设定的光源稳定延时八^后，执行步骤3;3)检测控制集成电路采集一次光电转换器件的输出电压值，并判断当前采集光电转换5器件输出电压值的次数是否已达到预设定的求均值次数N ;若是，则执行步骤4 ;否则，执行步骤5 ;4)检测控制集成电路计算最近N次采集的光电转换器件输出电压值的平均电压值，根据预设定的浊度检测拟合函数将所述平均电压值转换为浊度检测值，并通过信号输出端输出浊度检测值；然后执行步骤5 ；5)检测控制集成电路控制关闭光源，等待预设定的光源休眠延时△12后，返回执行步骤I。上述的水体浊度在线检测方法中，作为进一步的改进方案，在所述步骤I中检测控制集成电路获取温度传感器检测的温度时，若获取温度传感器检测的温度失败，检测控制集成电路则暂停水体浊度检测过程，并通过信号输出端输出报警信号。上述的水体浊度在线检测方法中，作为一种优选方案，所述温度阈值T的取值范围为35 45。。。上述的水体浊度在线检测方法中，作为一种优选方案，所述求均值次数N的取值范围为10 30。上述的水体浊度在线检测方法中，作为一种优选方案，所述光源稳定延时At1的取值范围为30(Γ600毫秒；所述光源休眠延时At2的取值范围为5 15秒。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果I、本专利技术的浊度传感器采用了独特的结构设计，光源和透光通孔设置于上部壳体内，作为水体浊度检测区域的水通道管设置于下部壳体内，上部壳体与下部壳体之间具有一横向贯通的凹陷空腔，该凹陷空腔使得上部壳体和下部壳体之间具有一个开放式的隔离区，因此本专利技术的浊度传感器在对水体进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种浊度传感器，包括壳体、检测控制集成电路、光源和光电转换器件；其特征在于：所述壳体由从上至下依次相连的上部壳体、壳体连接部和下部壳体构成，所述壳体连接部的一侧相对于上部壳体和下部壳体向内凹陷，使得上部壳体的下端面、壳体连接部向内凹陷的一侧以及下部壳体的上端面之间形成一横向贯通的凹陷空腔；所述检测控制集成电路和光源安装在上部壳体内，检测控制集成电路设置于光源的上方，上部壳体下端面上对应于凹陷空腔的位置设有供光源向下射出光束的透光通孔，且光源和透光通孔之间还安装有将光源与透光通孔密封隔离的透光镜片；上部壳体内还安装有用于对透光镜片加热的电热元件和用于检测透光镜片温度的温度传感器；所述光源、电热元件和温度传感器分别与检测控制集成电路电连接；所述下部壳体内竖向安装有圆管状且透明的水通道管，下部壳体上端面上对应于凹陷空腔的位置设有将水通道管与凹陷空腔连通的出水口，且光源、透光通孔和出水口的中心连线与水通道管的中轴线在同一直线，下部壳体的下端部设有将水通道管与外界连通的入水口，水通道管管壁的两端与下部壳体之间密封安装；所述光电转换器件安装在下部壳体内，且光电转换器件为环形并周向环绕布置在水通道管管壁的外侧，光电转换器件与检测控制集成电路电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种池度传感器,包括壳体、检测控制集成电路、光源和光电转换器件；其特征在于: 所述壳体由从上至下依次相连的上部壳体、壳体连接部和下部壳体构成，所述壳体连接部的一侧相对于上部壳体和下部壳体向内凹陷，使得上部壳体的下端面、壳体连接部向内凹陷的一侧以及下部壳体的上端面之间形成一横向贯通的凹陷空腔； 所述检测控制集成电路和光源安装在上部壳体内，检测控制集成电路设置于光源的上方，上部壳体下端面上对应于凹陷空腔的位置设有供光源向下射出光束的透光通孔，且光源和透光通孔之间还安装有将光源与透光通孔密封隔离的透光镜片；上部壳体内还安装有用于对透光镜片加热的电热元件和用于检测透光镜片温度的温度传感器；所述光源、电热元件和温度传感器分别与检测控制集成电路电连接； 所述下部壳体内竖向安装有圆管状且透明的水通道管，下部壳体上端面上对应于凹陷空腔的位置设有将水通道管与凹陷空腔连通的出水口，且光源、透光通孔和出水口的中心连线与水通道管的中轴线在同一直线，下部壳体的下端部设有将水通道管与外界连通的入水口，水通道管管壁的两端与下部壳体之间密封安装；所述光电转换器件安装在下部壳体内，且光电转换器件为环形并周向环绕布置在水通道管管壁的外侧，光电转换器件与检测控制集成电路电连接。2.根据权利要求I所述的浊度传感器，其特征在于，所述光源为激光二极管，且激光二极管向下射出光束的方向与水通道管的中轴线在同一直线。3.根据权利要求I所述的浊度传感器，其特征在于，所述透光镜片和水通道管均采用石英玻璃制成。4.根据权利要求I所述的浊度传感器，其特征在于，所述光电转换器件由数个光电转换器单体串接形成环形，各个光电接收器单体的感光面均朝向水通道管且感光方向与水通道管的中轴线呈90度。5.根据权利要求I所述的浊度传感器，其特征在于，所述检测控制集成电路的信号输出端电连接有用于与外接设备相连的信号输出线，所述上部壳体设有出线孔，所述信号输出线通过出线孔从上部壳体穿出。6.如权利要求I所述浊度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐云建，韩鹏，孙怀义，胡晓力，莫斌，董宁，彭红，梁晶，
申请(专利权)人：重庆市科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：