CN102967567A - 一种比色法水质在线监测仪 - Google Patents

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黄连云
吴有飞
左昌余
吴东升
丁盛
邓松
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本发明提供一种能消除环境因素对水质在线监测性能影响的比色法水质在线监测仪，该监测仪包括反应皿测量装置，反应皿测量装置主要包括测量光源发射器、反应皿和测量光源接收器，测量光源发射器包括参比硅光电池和发光二极管，在测量光源发射器内安装一个与水平成45°角的半反半透镜，二极管发出的光线水平照射到半反半透镜，测量光源接收器主要是一个测量硅光电池，测量硅光电池与参比硅光电池性能参数相同。本测量装置采用初始光强参比技术减小温度和器件因素对监测结果的影响。

Description

一种比色法水质在线监测仪
技术领域
本发明涉及一种水质在线监测仪，尤其是一种采用比色法水质在线监测仪。
背景技术
水质在线监测仪主要用于对流域重点断面水体的水质和各种监督排污口进行在线、自动监测的设备。
比色法水质在线监测仪以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。比色法水质在线监测仪在分析水样时，仪器通过泵和多通道选择阀或电磁阀组组成的流路控制系统，将水样和不同组分的测量试剂，加入到反应皿中进行化学反应，反应过后，反应皿中试液的颜色会发生变化。测量装置的发射端发出特定波长的光线透过反应皿的内部溶液到达接收端，在接收端安装有光电转换器件，通过测量接受端的光强来确定溶液的吸光度。比色法是目前水质在线监测设备中使用的主要监测方法。反应皿测量装置用于测量反应皿试液的吸光度，是比色法水质在线监测仪的关键部件，它的技术性能直接影响仪器的测量精度和重复性。
传统的水质在线监测仪的反应皿测量装置主要将光源和光电转换器件放在同一环境下，通过光导束将光信号引入到反应皿两侧，因为光源和光电转换器件所处的环境相同，可以降低温度漂移和环境光线的影响，但是由于采用了光导束进行光信号传输，光路的耦合效率低，信号的利用率不高，并且过多的光路耦合也使得仪器在测量过程中对震动较为敏感；另外由于光源的发光效率和光电器件的转换效率相对温度都成负相关关系，在昼夜温差比较大的地区会造成仪器的零点漂移偏高，影响仪器的性能。
发明内容
本发明提供一种能消除环境因素对水质在线监测性能影响的比色法水质在线监测仪。
为达到以上目的，本发明比色法水质在线监测仪包括反应皿测量装置，该测量装置主要包括测量光源发射器、反应皿和测量光源接收器，测量光源发射器和测量光源接收器分别固定在反应皿测量固定座的两端，测量光源发射器包括参比硅光电池和发光二极管，在测量光源发射器内安装一个与水平成45°角的半反半透镜，二极管发出的光线水平照射到半反半透镜，测量光源接收器主要是一个测量硅光电池，测量硅光电池与参比硅光电池性能参数相同。
以上所述测量光源发射器和测量光源接收器对称地固定在反应皿测量固定座的两端。
以上所述半反半透镜由2片成90°夹角的半反半透石英玻璃镜片组成。
由于在测量光源发射器内安装一个与水平成45°角的半反半透镜，即采用初始光强参比技术，即主要通过在光路中安装两个硅光电池，分别检测由测量光源发射器发出的光信号通过反应皿前后的信号强度，由于两个硅光电池性能参数相同且位于同一个光路中，因此检测到的信号包含的温度漂移和器件老化的特征信号相近，通过在软件中对这两种信号的幅度值进行差分处理，得到用于计算结果的信号值，可以大幅度减小温度和器件因素对测量结果的影响。
1、当环境温度变化时，由于温度变化引起的两个硅光电池电流的变化一致，相减即可抵消，起到温度补偿的作用；2、当发光二极管产生光强衰减时，参比信号和接收器信号由于所接受的光信号同时减少，相减后信号不变，起到光源补偿作用；3、模块化结构，测量光源发射器和测量光源接收器结构部件通用，没有调试部件，安装、调试、维护简单。4、去除光导束，光路耦合环节少，光信号利用率高，抗震动性好，成本低。
尽可能消除外界环境和器件性能因素对测量结果的影响，提高了仪器的环境适应能力和性能，提高测量准确度。
附图说明
图1是比色法水质在线监测仪的结构示意图
图2是比色法水质在线监测仪的测量光源发射器的结构示意图
图中：
1、管接头，2、测量光源发射器，3、保护罩，4、反应皿，5、测量光源接收器，6、反应皿测量固定座，7、印制电路板，8、底座，9、半反半透镜，10、镜座，11、参比硅光电池，12、发光二极管，13、测量硅光电池。
实施例
如图1和图2所示，比色法水质在线监测仪，它的主要部分是反应皿测量装置，该测量装置主要包括测量光源发射器2、反应皿4和测量光源接收器5，测量光源发射器2和测量光源接收器5分别固定在反应皿测量固定座6两端的底座8上，为消除外光干扰，测量光源发射器2和测量光源接收器5都置于保护罩3内，为尽可能减少测量误差，测量光源发射器2和测量光源接收器5分别对称地固定在反应皿4测量固定座6的两端，测量光源发射器2包括参比硅光电池11和发光二极管12，测量光源接收器5主要包括一个测量硅光电池13，测量硅光电池13与参比硅光电池11性能参数相同，在测量光源发射器2内安装一个与水平成45°角的半反半透镜9，半反半透镜9固定在镜座10上，半反半透镜是由2片成90°夹角的半反半透石英玻璃镜片组成，发光二极管12发出的光线水平照射到半反半透镜9。测量光源接收器5内有一块测量硅光电池13，测量硅光电池13正对着测量光源发射器2内的发光二极管12，发光二极管12发出特定波长的光束，光束经过半反半透镜9后分成两束光，一束光经过半反半透镜9反射进入参比光测量硅光电池11，另一束光透过反应皿4进入光源接收器5内的测量硅光电池13，测量光源发射器2内部发光二极管12和测量硅光电池13位于同一印制电路板7上。利用测量光接收器5内部测量硅光电池13获到的光信号减去测量光源发射器2中参比硅光电池11获到的光信号，参比信号和接收器信号通过数字转换后送入到控制器中，在控制器中对两组信号数据进行相减作为最终信号数据。进行参比计算消除外界因素如“温度、二极管光衰，光电池信号的漂移、环境光等”对仪器测量精度的影响。

Claims (3)

1.一种比色法水质在线监测仪，包括反应皿测量装置，该测量装置主要包括测量光源发射器、反应皿和测量光源接收器，测量光源发射器和测量光源接收器分别固定在反应皿测量固定座两端的底座上，其特征是测量光源发射器包括参比硅光电池和发光二极管，在测量光源发射器内安装一个与水平成45°角的半反半透镜，二极管发出的光线水平照射到半反半透镜，测量光源接收器主要是一个测量硅光电池，测量硅光电池与参比硅光电池性能参数相同，测量光源发射器2内部发光二极管12和测量硅光电池13位于同一印制电路板上。
2.根据权利要求1所述的比色法水质在线监测仪，其特征是测量光源发射器和测量光源接收器对称地固定在反应皿测量固定座两端的底座上。
3.根据权利要求1所述的比色法水质在线监测仪，其特征是半反半透镜由2片成90°夹角的半反半透石英玻璃镜片组成。
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