CN102713570B - 检测装置和检查方法 - Google Patents
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Abstract
为了克服在水净化装置中使用UV传感器来检测UV光的强度的缺点，本发明提供了一种按照可见光的形式而不是数字化UV光的强度来“可视化”水的质量的新型检测装置。该检测装置包括第一检测窗口，涂覆有第一材料以便将接收的第一紫外光转换成第一可见光，其中，该第一紫外光是从紫外光源发射的并且横穿液体，以及该装置还将该第一可见光与第二可见光混合以生成第三可见光。该第三可见光的不同颜色可以表示水的不同质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测液体的质量的装置和方法，具体而言，涉及利用紫外光的检测装置和净化装置。
背景技术
参考现有技术，紫外光广泛用于检测/净化/杀菌装置中。在这些装置中，在该装置的反应器壁处检测通过水或任何其他液体的UV光的强度，并且将其与由UV灯生成的UV光的已知强度进行比较。为了检测UV光的强度，通常需要电子UV传感器和合适的功率配置，特别是外部功率源。但是，UV传感器和功率配置在使用和维护方面成本昂贵并且不方便。
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发明内容
本发明的一个目的在于提供一种不使用UV传感器来检测UV光的强度的检测装置。可以在任意的液体检测/净化/杀菌装置中使用该装置。
本发明的另一个目的在于提供一种借助可见光的颜色来简单地显示目标液体的质量的装置和方法。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于检测液体的质量的装置。该装置包括第一检测窗口，其涂覆有第一材料以便将接收的第一紫外光转换成由紫外光源发射并且横穿液体的第一可见光，并且该装置还将该第一可见光与第二可见光混合以生成第三可见光。
本发明的基本思想是利用液体的质量对在液体中的UV光的传输的影响并且借助可见光来显示该影响。正是液体的质量例如水中的化合物、污染物和微生物确定UV光是否被吸收或阻挡并且因此影响到达该第一检测窗口的UV光的强度，从而还影响生成的第一可见光的强度。将该第一可见光与第二可见光混合以生成第三可见光，其中该第二可见光的强度通常实质上与该液体的质量无关。由于该第一可见光与该第二可见光的比率根据该液体的质量而改变，所以第三可见光的颜色改变并且可以用于显示该液体的质量。
可选择地，该第二可见光可以由紫外光源发射并且沿与该第一UV光实质上相同的路径横穿该液体。该第二可见光可以被选择为使得它的强度实质上与该液体的质量无关。这提供的优点在于消除了具有附加光源和相应的电力布置的必要性。
在进一步的实施方式中，该紫外光源包括紫外灯以及包含用于将由该UV灯生成的UV光转换成该第二可见光的第三材料的涂层。这将使得该第二可见光的选择和生成更容易。为了更加均匀地混合该第一可见光和该第二可见光并且与用户的观察方向无关地显示该第三可见光，在一个实施方式中，在该装置中另外提供了扩散体以沿相同的方向或相同的方向范围扩散该第一可见光和该第二可见光，使得能够更好地混合两个光并且用户与他们观察该装置的角度无关地观察到相同颜色的该第三可见光。
为了易于该第三可见光与该液体的质量的关联，在一个实施方式中，提供颜色参考指示器来显示该第三可见光的不同颜色与该液体的质量之间的映射。在接收到该第三可见光之后，用户因此可以容易地明白该液体的质量。
在一个实施方式中，除了该第一检测窗口之外，该装置还包括第二检测窗口，其涂覆有第二材料以便将接收的第二UV光转换成该第二可见光，其中，该第二UV光由该UV光源发射并且沿与该第一UV光不同的路径横穿该液体。在该实施方式中，在该反应器壁处或附近生成该第一可见光和该第二可见光二者。由于该不同的路径，特别是不同的路径长度，两个UV光的强度可能不同，这进一步导致该第一可见光和该第二可见光的不同的强度。因此，可以改变该第三可见光的颜色。
为了避免由于横穿该检测器窗口并且未被该材料吸收的该UV光伤害用户的眼睛，在一个实施方式中，提供了UV阻挡器(这里也称为紫外光过滤器)以阻挡横穿该装置的该UV光。
在一些实施方式中，提供了包含上述装置的检测、净化和杀菌装置。
参考下面结合下述附图描述的实施方式，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并且得以阐述。
附图说明
从下文结合附图来考虑的详细描述，本发明的以上以及其他方面和特征将变得显而易见，附图中：
图1a描绘了根据本发明实施方式的检测装置以及UV光源；
图1b和图1c示出了根据本发明一个实施方式的第一可见光与第二可见光的混合以生成第三可见光；
图2描绘了根据本发明实施方式产生UV光和可见光的UV光源；
图3描绘了根据本发明实施方式的检测装置；
图4a描绘了根据本发明实施方式的不具有扩散功能的水净化装置；
图4b描绘了根据本发明实施方式的使用纳米级磷光体颗粒作为扩散体的水净化装置；
图5描绘了根据本发明实施方式的检测装置以及UV光源；
图6示出了根据本发明实施方式的检测水的质量的方法。
在所有附图中，使用相同或类似的附图标记来表示相同的或类似的部分。
具体实施方式
如前文所解释的，包括质量检测、净化和杀菌装置的现有水处理装置使用UV光并且将由UV传感器接收的UV光的强度与由UV灯生成的UV光的强度进行比较以分析水的质量。该UV传感器通常成本昂贵并且容易受到老化、尘灰和污染物侵蚀，并且因此需要替换。需要额外的电源来向该UV传感器和其他必要的组件供给电力，并且包括电源的功率配置的维护和替换也是成本昂贵并且不方便的。
为了减轻上述提及的一些缺点，本发明不利用UV传感器来感测UV光的强度。取而代之，本发明利用水的质量对于UV光的吸收的影响，并且以可见的方式显示该影响。
如图1的实施方式中所示的，示出了检测装置110和UV光源130。检测装置110包括检测窗口112和涂覆层114。当涂覆层114被UV光激发时涂覆层114能够生成可见光。例如，涂覆层114可以由磷光体制成或者包括磷光体以便当被UV光撞击时生成黄色光。本领域技术人员应该理解，出于相同的目的，可以选择其他类型的磷光体或材料。可以将涂覆层114应用于检测窗口112的表面。本领域技术人员应该理解，检测窗口112和涂覆层114的配置可以根据实际实现而改变。例如，将层114嵌入到检测窗口112中也是一种选择，或者可以将层114的第一材料扩散在检测窗口112中。这里的关键点在于当UV光撞击该窗口和第一材料时，可以生成第一可见光，并且该第一可见光的强度取决于该UV光的强度。UV光源130被配置为生成UV光，该UV光横穿该液体并且作为第一UV光140到达该检测装置110。该第一UV光140的强度可以由于该液体的质量而改变，该液体的质量由例如化合物、污染物和微生物确定。换句话说，液体的UV吸收影响第一UV光140的强度。在该检测装置处，第一UV光140激发涂覆层114的第一材料，该第一材料因此生成第一可见光150。可以由检测装置110接收第二可见光160，并且将第二可见光160与第一可见光150混合以生成第三可见光170。第一可见光150与第二可见光160的比率确定第三可见光170的颜色。换句话说，第一可见光和第二可见光的不同的强度导致第三可见光具有不同的颜色。然后，可以借助第三可见光170的颜色来观察该液体的质量。
在一个实施方式中，可以由UV光源130生成第二可见光160，并且第二可见光160的强度是预先已知的。第二可见光160的强度通常较不会受到液体的化合物、污染物和/或微生物的影响，特别是与沿相同路径传播的第一UV光140的强度的改变相比。图1b和图1c示出了混合第一可见光和第二可见光以生成第三可见光的实施方式。四个点(A、B、C和D)表示第三可见光的四个不同的颜色，进一步可以用该四个点来表示水的不同质量。(U’，V’)表示坐标，UV254表示当以254nm的波长在液体中传播时UV光的吸收，Iuv表示到达检测装置处的UV光的归一化的强度，G表示由材料生成的第一可见光(绿色光)的强度，并且第二可见光包括红色光(R)和蓝色光(B)。当不同强度的第一可见光和第二可见光混合时可以由颜色来表示第三可见光的强度，例如如“颜色条(colorbar)”的栏所显示的。本领域技术人员应该理解，第二可见光可以是具有单个颜色或波长的光，也可以是两个或更多个光的混合。本领域技术人员还应该理解，除了生成第二可见光之外，一些UV灯还可以生成具有已知强度的第一可见光。例如，一些UV灯可以生成绿色光，该绿色光将横穿水并且与由第一材料生成的绿色光混合。换句话说，图1c中所示的绿色光的值是由UV光源生成的绿色光与由第一材料生成的绿色光的混合。但是，由UV灯本身生成的绿色光的强度在横穿水之后将不会受到水的不同质量的显著影响。因此，第三可见光的改变的主要贡献来自于由第一材料生成的绿色光，而不是由UV灯生成的实质上恒定的绿色光。
在图2中所示的实施方式中，所示UV光源230包括能够生成UV光的UV灯232，并且用能够生成第二可见光160的第三材料234涂覆UV灯232或者UV灯232的一部分。该UV光的一部分可以横穿第三材料234并且穿透该液体。该实施方式通过选择合适的第三材料，提供了在第二可见光的颜色的选择以及第二可见光的强度的确定上具有极大灵活性的益处。例如，第三材料可以被选择为生成蓝色光或红色光。本领域技术人员应该理解，由第三材料234覆盖的区域可以根据不同的需求而改变，例如，可以覆盖整个UV灯232、UV灯232的朝向检测装置的一面乃至小的区域以便降低第三材料的量。该第三材料可以由磷光体制成，并且可选择地可以设置防水配置以使磷光体防水。
为了能够容易理解第三可见光的不同颜色的含义，在一个实施方式中提供了在图3中所示的实施方式中所示的颜色参考指示器316。颜色参考指示器316可以具有颜色条码、颜色环、颜色矩阵的形式，颜色参考指示器316显示了不同的颜色与液体的不同的质量之间的映射。因此用户可以通过将第三可见光的颜色映射到颜色参考指示器来容易地确定水的质量。
在检测窗口出由第一材料生成的第一可见光150可以具有与从多个方向到达该检测窗口的第二可见光160不同的传输方向，结果，可能不均匀地混合两个可见光，当从检测窗口之后的不同角度观察时这可能导致不同地观察到第三可见光170的颜色。为了解决该问题，在如图3中所示的一个实施方式中，在检测窗口312和由第一材料制成的涂覆层314后面分配扩散体318，并且扩散体318被配置为在实质上相同的传输方向中更加均匀地扩散第一可见光和第二可见光。借助于此，可以更均匀地混合两个可见光并且从不同的可视角度观察的不同的颜色是可忽略的。在另一个实施方式中，第一材料由纳米级磷光体颗粒制成，该纳米级磷光体颗粒具有第二功能：扩散第二可见光。在该情况中，不需要独立的扩散体层，扩散体318实际上被集成到涂覆层中。在UV光的一部分横穿检测窗口和/或扩散体的情况中为了更好的保护人眼，提供了UV阻挡器320以阻挡UV光以避免对人眼的损害。可以将UV阻挡器320放置在检测窗口312与扩散体318之间，或者放置在检测窗口312与扩散体318后面。
图4a示出了这样一种实施方式，在该实施方式中未扩散第二可见光，其中由第一材料例如磷光体414生成的第一可见光150具有大范围的传输方向，而第二可见光160具有窄得多范围的传输方向。这将导致不能均匀地混合这两个光，并且因此第三可见光在不同的可视角处显示不同的颜色。
图4b示出了这样一种实施方式，在该实施方式中使用纳米级磷光体颗粒来扩散第二可见光。纳米级磷光体416不仅生成第一可见光，而且还扩散第二可见光，从而更均匀地混合两个可见光。这将提供附加的优势，即可以省却附加的扩散体层。
在上述实施方式中，第一UV光和第二可见光实质上遵循相同的传输路径。这不是本发明的本质特征。
图5示出了另一个实施方式，在该实施方式中不仅由检测装置510生成第一可见光550，而且由检测装置510生成第二可见光560。在水质量检测/净化/杀菌装置500中，UV光源530生成穿透该液体的UV光。检测装置510不仅包括用第一材料513来涂覆的第一检测窗口512，而且还包括用第二材料515来涂覆的第二检测窗口514。本领域技术人员应该理解，取决于具体的实现，第一材料/第二材料以及第一检测窗口/第二检测窗口的放置是灵活的。两个不同的检测窗口512和514位于两个不同的角度上，以接收沿不同路径传送的不同的UV光。具体而言，两个不同的路径具有不同的长度，从而UV光542和544当到达检测装置510时具有不同的强度。两个材料也是不同的，从而当由接收的UV光激发时生成不同的可见光；例如第一材料能够生成黄色光而第二材料能够生成蓝色光。然后由检测装置510混合黄色光和蓝色光以生成第三绿色光。由该黄色光和该蓝色光的强度确定该第三绿色光的颜色，该黄色光和该蓝色光的强度又由UV光的强度确定，该UV光的强度受到水的质量的影响。由于两个UV光的不同传输路径，液体的质量对于两个UV光的强度具有不同的影响。颜色参考指示器516、扩散体518和UV阻挡器520是可选择的。
图6示出了用于检测液体的质量的方法600。方法600包括接收从UV光源发射并且横穿该液体的第一UV光的步骤610，以及借助由该第一UV光激发的第一材料生成第一可见光的步骤620，以及混合第一可见光和第二可见光以生成第三可见光的步骤630。第三可见光的不同颜色表示该液体的不同的质量。方法600可选择地包括借助由UV光激发的第三材料生成第二可见光的步骤622，以及借助用于扩散体来混合第一可见光和第二可见光，使得它们沿主方向传送的可选择步骤632。方法600还包括将第三可见光的颜色与颜色参考指示器比较以便确定该液体的质量的步骤640。
本领域技术人员应该理解，本发明不仅是由上述的每个单独的实施方式所表示的，并且可以组合这些实施方式的技术特征以生成可选择的实施方式。
应该注意到，上述实施方式说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员能够在不脱离所附权利要求书的范围的前提下设计可选择的实施方式。在权利要求书中，不应该将括号中所放置的任意附图标记解释为用于限制权利要求书。词语“包括”不排除存在在权利要求书或说明书中未列出的元件或步骤。元件之前的词语“一”或“一个”并不排除存在多个该元素。词语第一、第二和第三等等的使用并不指示任意次序。这些词语应解释为名称。
Claims (14)
1.一种用于检测液体的质量的装置(110，310，510)，包括：
第一检测窗口(112)，涂覆有第一材料(114，314)以便将接收的第一紫外光(140)转换成第一可见光(150)，其中所述第一紫外光(140)是从紫外光源(130，230)发射的并且横穿所述液体；并且其中，
所述装置(110)还接收第二可见光(160)并将所述第一可见光(150)与所述第二可见光(160)混合以生成第三可见光；其中，由所述第一可见光(150)的强度和所述第二可见光(160)的强度确定所述第三可见光(170)的颜色，并且所述第三可见光(170)的颜色用于指示所述液体的UV吸收。
2.如权利要求1所述的装置(110，310，510)，其中，所述第二可见光(160)由所述紫外光源(130，530)发射并且沿与所述第一紫外光(140)相同的路径横穿所述液体。
3.如权利要求2所述的装置(110，310，510)，其中，所述紫外光源(230)包括紫外灯(232)以及在所述紫外灯(232)上的包含用于将由所述紫外灯生成的紫外光的一部分转换成所述第二可见光的第三材料的涂层(234)。
4.如权利要求1所述的装置(310)，还包括扩散体(318)，其被配置为扩散沿相同的方向传送的所述第一可见光和所述第二可见光。
5.如权利要求1所述的装置(310)，其中，所述第一材料由纳米级磷光体颗粒制成以便扩散所述第二可见光。
6.如权利要求1所述的装置(510)，还包括
第二检测窗口(514)，涂覆有第二材料(515)以便将接收的第二紫外光转换成所述第二可见光(560)，其中，所述第二紫外光由所述紫外光源(530)发射并且沿与所述第一紫外光不同的路径横穿所述液体。
7.如权利要求1所述的装置(110，310，510)，其中，所述第一可见光和所述第二可见光具有不同的颜色。
8.如权利要求1所述的装置(310，510)，还包括
颜色参考指示器(316，516)，包括多个颜色条或颜色块，每个颜色条或颜色块指示所述液体的不同质量。
9.如权利要求1所述的装置(310，510)，还包括：
紫外光滤波器(320，520)，其被配置为对横穿任意一个所述检测窗口的所述紫外光进行滤波。
10.一种包括如权利要求1到9中的任意一个权利要求所述的装置(110，310，510)的紫外净化装置。
11.一种检测液体的质量的方法(600)，所述方法(600)包括步骤：
I)接收(610)由紫外光源(130)发射并且横穿所述液体的第一紫外光(140)；
ii)借助由所述第一紫外光(140)激发的第一材料生成(620)第一可见光(150)；
iii)接收第二可见光(160)；
iv)将所述第一可见光(150)与所述第二可见光(160)混合(630)以生成第三可见光(170)；
其中，由所述第一可见光(150)的强度和所述第二可见光(160)的强度确定所述第三可见光(170)的颜色，并且所述第三可见光(170)的颜色用于指示所述液体的UV吸收。
12.如权利要求11所述的方法(600)，其中，所述紫外光源(230)包括紫外灯(232)以及在所述紫外灯(232)上的包含第三材料的涂层(234)，所述方法(600)还包括步骤：
v)借助由所述紫外灯(232)生成的所述紫外光所激发的所述第三材料来生成(622)所述第二可见光(160)。
13.如权利要求11或12所述的方法，还包括步骤：
vi)借助沿相同的方向传送所述光的扩散体来扩散(632)所述第一可见光和所述第二可见光。
14.如权利要求11或12所述的方法(600)，还包括步骤：
vii)将所述第三可见光的颜色与颜色参考指示器(316，516)比较(640)以便确定所述液体的质量。
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