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原文传递一种浊度检测仪及检测方法

专利名称：	一种浊度检测仪及检测方法
摘要：	本发明提供一种浊度检测仪及检测方法，电路模块和光学模块相互连接；光学模块设置在壳体的第一端，且与壳体第一端可拆卸连接；接收单元和发射单元分别通过导光柱连通壳体外部，发射单元根据检测控制指令发出检测光，接收单元接收检测光，并将接收的光信号传输给电路模块；控制单元通过数据传输处理单元分别与接收单元和发射单元连接；控制单元向发射单元发送检测控制指令；控制单元通过接收单元获取接收的光信号，并计算得出水质浊度数据。本发明采用滤波片削减太阳光对传感器的干扰；发射方波信号，通过对信号的处理，减少太阳光中相同波长的光对接收信号的干扰；采用具有一定角度的收发光通路，扩大了光线辐射范围，增大传感器检测准确度。
专利类型：	发明专利
申请人：	威海精讯畅通电子科技有限公司
发明人：	王相;庞喜龙;李建委;杜中鹏
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010184615.X
公开号：	CN111189804A
代理机构：	济南舜源专利事务所有限公司
代理人：	张亮
分类号：	G01N21/49;G01N21/15;G01N21/01;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/49;G01N21/15;G01N21/01
申请人地址：	264200 山东省威海市火炬高技术产业开发区鞍山路52-1号
主权项：	1.一种浊度检测仪，其特征在于，包括：壳体(1)，壳体(1)内部安装有电路模块(2)和光学模块(3)；电路模块(2)和光学模块(3)相互连接；光学模块(3)设置在壳体(1)的第一端，且与壳体(1)第一端可拆卸连接；光学模块(3)包括接收单元(31)和发射单元(32)；接收单元(31)和发射单元(32)分别通过导光柱(33)连通壳体(1)外部，发射单元(32)根据检测控制指令发出检测光，接收单元(31)接收检测光，并将接收的光信号传输给电路模块(2)；电路模块(2)包括：数据传输处理单元和控制单元；控制单元通过数据传输处理单元分别与接收单元(31)和发射单元(32)连接；控制单元向发射单元(32)发送检测控制指令；控制单元通过接收单元(31)获取接收的光信号，并计算得出水质浊度数据。 2.根据权利要求1所述的浊度检测仪，其特征在于，数据传输处理单元包括：激发光光源电路、I/V转换电路、高通滤波钳位电路、有源检波电路、放大电路、量程切换电路、AD转换电路、温度测量电路(4)以及用于给放大电路提供负电压的负压电路；激发光光源电路与发射单元(32)连接，通过激发光光源电路使发射单元(32)按照预设频率向水中发射红外光，红外光在水中接触到颗粒物，经过反射散射，被接收单元(31)接收，根据捕获到的信号强度转化成相应的电流，通过I/V转换电路进行信号处理，再通过高通滤波钳位电路、有源检波电路、放大电路以及AD转换电路处理后传输给控制单元进行处理；控制单元通过温度测量电路(4)获取水质的温度值；控制单元通过预设的算法处理计算出水质的浊度值；量程切换电路与控制单元，控制单元通过量程切换电路获取量程切换控制指令，并执行。 3.根据权利要求2所述的浊度检测仪，其特征在于，数据传输处理单元还包括：数据传输电路；控制单元通过数据传输电路以及标准ModBus标准协议连接外接设备及上位机，并基于外接设备进行读写操作，用于水质浊度值温度值读取，标定，修改设备ID，可返回错误代码；接收单元(31)透过滤光片(34)接收检测光；滤光片(34)采用940nm窄带滤光片，截止深度OD2-OD3，透过率介于0.1％～1％；采用至少两个滤光片叠置设置在接收单元(31)的接收端；接收单元(31)的中心线与发射单元(32)的中心线相交，相交θ的角度范围为50-70度。 4.根据权利要求1或2所述的浊度检测仪，其特征在于，控制单元采用两点法校准；控制单元在400NTU浊度标准溶液或1000NTU浊度标准溶液中，发送相对应的指令，将采集当前浊度模拟量，通过下式进行运算并对检测仪进行标定校准； 0-400NTU时：当前浊度值＝(当前模拟量)/400浊度值对应模拟量400； 400-1000NTU时：当前浊度值＝1.3(当前模拟量-400对应模拟量)/(1000对应模拟量-400对应模拟量)600+400。 5.根据权利要求1或2所述的浊度检测仪，其特征在于，光学模块(3)还设有探头(5)；探头(5)设有外螺纹座(51)和支撑件(52)；外螺纹座(51)设有接收光通路(53)，发射光通路(54)，滤光安装孔(55)，导光安装孔(56)，紧固孔(59)，灌胶通气孔(60)以及感温安装孔(57)；支撑件(52)设有打胶通道(58)；打胶通道(58)与灌胶通气孔(60)连通；支撑件(52)的一端与外螺纹座(51)连接；支撑件(52)设有支撑面，支撑面上设有两个固定孔(11)；电路模块(2)安置到支撑件(52)的支撑面上，并通过固定孔(11)固定连接；接收单元(31)安装在接收光通路(53)内；发射单元(32)安装在发射光通路(54)内；导光柱(33)安装在导光安装孔(56)内；滤光片(34)安装在滤光安装孔(55)内；温度测量电路(4)安装在感温安装孔(57)内；壳体(1)为圆筒状结构，壳体(1)的第一端设有内螺纹；壳体(1)的第二端螺纹连接有防水护套接头(6)；外螺纹座(51)设有与所述内螺纹相适配的外螺纹；外螺纹座(51)与壳体(1)的内螺纹螺纹配合连接；壳体(1)的第一端配置至少两段螺纹段(63)；每段螺纹段采用不同的螺纹标准设置，螺纹段与螺纹段之间配置有间距。 6.根据权利要求2所述的浊度检测仪，其特征在于， I/V转换电路包括：运放器U1，电容C1，电阻R30，二极管D1；运放器U1五脚和二极管D1阳极分别I/V转换电路输入端连接；二极管D1阴极，运放器U1六脚，电容C1第一端以及电阻R30第一端共同连接；运放器四脚接电源；运放器一脚接地；运放器二脚，电容C1第二端以及电阻R30第二端分别连接I/V转换电路输出端；放大电路包括：电阻R32，电阻R33，电阻R31，电阻R35以及运放器U2；运放器U2的三脚和电阻R35第一端分别与放大电路输入端连接；电阻R35第二端和电阻R32第二端的放大电路输出端连接；运放器U2的二脚分别与电阻R31第二端和电阻R33第一端连接；电阻R31第一端接地；电阻R33第二端分别与运放器U2的一脚和电阻R32第一端连接；运放器U2的四脚接电源；运放器U2的五脚接地；温度测量电路包括：感温元件U8，电阻R8，电阻R9和电容C2；电阻R8第一端接电源，电阻R8第二端接感温元件U8第一端；感温元件U8第二端分别与电阻R9第一端和电容C2第一端连接；电阻R9第二端和电容C2第二端分别接地；激发光光源电路包括：电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，场效应管Q1以及发光二极管D2；电阻R17第一端和电阻R18第一端分别接电源；电阻R17第二端和电阻R18第二端分别连接发光二极管D2阳极；发光二极管D2阴极通过电阻R15连接场效应管Q1的D极；场效应管Q1的G极通过电阻R16连接激发光光源电路控制输入端；场效应管Q1的S极接地；负压电路包括：CE7660芯片，电容C11，电容C12，电容C13以及电阻R8； CE7660芯片二脚通过电容C11接地； CE7660芯片三脚和四脚接地；八脚接正极电源，五脚为输出脚，五脚通过电阻R8分别连接电容C12第一端，电容C13第一端以及负压电路输出端； C12第二端和电容C13第二端分别接地；量程切换电路采用CD4052BCM。 7.根据权利要求2所述的浊度检测仪，其特征在于，高通滤波钳位电路包括：电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R10，电容C3；电容C3第一端连接高通滤波钳位电路输入端；电容C3第二端分别与电阻R10第一端和电阻R12第一端连接；电阻R10第二端和电阻R11第一端分别接地；电阻R12第二端，电阻R12第二端，电阻R13第一端分别连接高通滤波钳位电路输出端；电阻R13第二端接电源；有源检波电路包括：电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，二极管D3，二极管D4以及运放器U3；电阻R1第一端连接有源检波电路输入端；电阻R1第二端分别与电阻R2第一端和运放器U3三脚连接；运放器U3二脚通过电阻R3接地；运放器U3五脚与二极管D3阳极连接；二极管D3阴极分别与电阻R2第二端和电阻R4第一端连接；电阻R4第二端分别与有源检波电路输出端和二极管D4阳极连接；二极管D4阴极接电源。 8.一种浊度检测方法，其特征在于，方法包括：检测光通过导光通路传导至水中；发射单元按照一定频率向水中发射红外光，产生方波信号；红外光在水中接触到颗粒物，经过反射散射，反射光透过滤光片滤除可见光和干扰光线，由接收单元接收；接收单元接收检测光，并将接收的光信号传输给电路模块；根据捕获到的信号强度转化成相应的电流，通过I/V转换电路进行信号处理，再通过高通滤波钳位电路、有源检波电路、量程切换电路、放大电路以及AD转换电路处理后传输给控制单元；控制单元获取接收的信号，并计算得出水质浊度数据；控制单元将浊度值及温度值通过标准ModBus标准协议以及预设的通信方式传输到上位机或者外接设备。 9.根据权利要求8所述的浊度检测方法，其特征在于，还包括对浊度检测仪的标定方法：将浊度检测仪放置到浊度范围在0-400NTU之间的溶液中，发射单元按照一定频率向水中发射红外光，产生方波信号；红外光在0-400NTU之间的溶液中中接触到颗粒物，经过反射散射，反射光透过滤光片滤除可见光和干扰光线，由接收单元接收；接收单元接收检测光，并将接收的光信号传输给数据传输处理单元进行处理，处理后传输给控制单元；控制单元通过下式进行运算得出水质浊度数据；当前浊度值＝(当前模拟量)/400浊度值对应模拟量400。 10.根据权利要求9所述的浊度检测方法，其特征在于，对浊度检测仪的标定方法还包括：将浊度检测仪放置到浊度范围在400-1000NTU之间的溶液中，发射单元按照一定频率向水中发射红外光，产生方波信号；红外光在400-1000NTU之间的溶液中中接触到颗粒物，经过反射散射，反射光透过滤光片滤除可见光和干扰光线，由接收单元接收；接收单元接收检测光，并将接收的光信号传输给数据传输处理单元进行处理，处理后传输给控制单元；控制单元通过下式进行运算得出水质浊度数据；当前浊度值＝1.3(当前模拟量-400对应模拟量)/(1000对应模拟量-400对应模拟量)600+400。
所属类别：	发明专利