CN104950019A - 水质检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种水质检测装置及方法，所述水质检测装置包括：检测部，包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；电容检测组件，连接于所述检测部，以检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；以及水质计算组件，连接于所述电容检测组件，根据所述电容检测组件传来的所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。本公开的水质检测方法，杜绝了水质检测装置的部件与水源接触，且降低了器物漏水的风险。

Description

水质检测装置及方法

技术领域

本公开涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种水质检测方法与水质检测装置。

背景技术

相关技术中，需要检测水体水质，例如净水装置中通常会增加水质检测功能，净水装置需要检测水质，将数据反馈至净水装置的控制设备，以使控制设备能够参照水质检测结果，做出下一步动作，或者将数据反馈给用户，提示净水装置的净化能力。除净水装置之外，也有很多其他场合需要检测水质。

实现上述功能都要求水质检测要达到一定的检测精确度，否则过大的检测误差会造成用户误饮水质差的饮用水而影响健康，或者将本来本质良好的水体浪费掉。另外，对于用户来讲，容置水体的器物漏水，总会带来不好的用户体验。因此在器物上设置水质检测装置或水质检测装置的探头时，要便于进行密封，减少密封点，防止漏水。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种水质检测装置和一种水质检测方法。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种水质检测装置，包括：

检测部，包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；

电容检测组件，连接于所述检测部，以检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；以及

水质计算组件，连接于所述电容检测组件，根据所述电容检测组件传来的所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

可选的，所述水质计算组件，根据所述电容值与所述总溶解固体量的对应表中所述电容值与所述总溶解固体量之间的对应关系计算所述总溶解固体量。

可选的，所述水质计算组件，根据所述电容值，按照以下公式计算所述总溶解固体量：

总溶解固体量＝t·S/4πkd(C-C₀)，

其中，t为正比例系数，C为所述电容值，C₀为初始电容值，S为所述第一电极与第二电极的正对面积，d为所述第一电极与第二电极之间的距离，k为静电力恒量。

可选的，所述水质检测装置还包括一报警组件，连接于所述水质计算组件，所述总溶解固体量的值大于一预设值时，所述报警组件发出水质报警的信号。

可选的，所述器物为管道，所述电极的宽度小于所述管道的管径。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种水质检测方法，用于水质检测装置，所述水质检测装置包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；所述水质检测方法包括：

检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；

根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

用于水质检测装置，所述水质检测装置包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；所述水质检测方法包括：

检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；

根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

可选的，根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量的步骤中，根据所述电容值与所述总溶解固体量的对应表中所述电容值与所述总溶解固体量之间的对应关系计算所述总溶解固体量，所述对应关系预存于一对应表中，根据所述电容值，查找所述对应表得到所述总溶解固体量。

可选的，根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量的步骤中，按照以下公式计算所述总溶解固体量：

总溶解固体量＝t·S/4πkd(C-C₀)，

其中，t为正比例系数，C为所述电容值，C₀为初始电容值，S为所述第一电极与第二电极的正对面积，d为所述第一电极与第二电极之间的距离，k为静电力恒量。

可选的，所述器物为管道或容器，分别在所述容器的不同高度处或分别在所述管道的不同位置处设置多对所述电极，以多对所述电极之间的电容值的平均值计算所述总溶解固体量。

可选的，所述器物为管道或容器，分别在所述容器的不同高度处或分别在所述管道的不同位置处设置多对所述电极，以所述多个电容值分别计算出所述总溶解固体量，有一个以上的所述总溶解固体量大于所述预设值时，触发所述水质报警的信号。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开的实施例，将两个电极与水体、器物壁设置成电容器，以容置水体的器物以及水体本身作为介质。当水流的水质变化时，其介电常数产生变化，从而引起电容器电容值的变化，反推出水质的状况。这样的设计根本上杜绝了水质检测装置的部件与水源接触，从而减少了污染的风险。因为不需要与水体接触，减少了容置水体的器物密封的点，方便装配与维修，同时也降低了器物漏水的风险。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一实施例示出的一种水质检测装置的示意图。

图2是根据一示范性实施例的水质检测装置的检测部示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种水质检测装置的示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种水质检测方法的流程图。

图5是根据另一示例性实施例示出的一种水质检测装置的示意图。

图6是根据又一示例性实施例示出的一种水质检测装置的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

示范性实施例1：

图1是根据一示例性实施例示出的一种水质检测装置的示意图，所述水质检测装置，又称水质检测计，包括T型的绝缘本体93、一对相互平行的电极91和连接线94，一对电极91设置在绝缘本体93的前端，连接线94设置在绝缘本体93的后端。上述水质检测计在检测水质时，将一对电极91以及部分绝缘本体93伸入至水体92中，电流通过一对电极91时，水体92将两个电极91连通，通过计算水体92的电导率反推出水质状况。

上述水质检测装置，在检测水质时，需要一对电极91接触水体92才能实现水质检测，任何形式的物质接触水体92后，存在影响水体92水质的可能。

示范性实施例2：

下面再结合介绍本公开另一示范性实施例的水质检测装置和水质检测方法。

图2是根据一示例性实施例示出的一种水质检测装置的检测部示意图，图3是根据一示例性实施例示出的一种水质检测装置的示意图，图4是是根据一示例性实施例示出的一种水质检测方法的流程图。

本公开的示范性实施例的水质检测方法和水质检测装置，用于水体的水质检测，本公开所指的水体，是指器物所容置的水体，包括但不限于净水装置、饮水机的管路、腔体中流动或静止的水体，也可以是其他的需要检测水质的容置于器物中的非饮用水的情形。

如图3所示，本公开的示范性实施例的水质检测装置包括检测部1、电容检测组件2和水质计算组件3。其中，检测部1包括至少一对电极11，一对电极11包括在容置水体14的器物两侧设置的具有正对面积的第一电极111与第二电极112，电极111、112与水体14之间被隔离物隔离，在第一电极111和第二电极112之间以隔离物和水体14为电介质，形成一电容器。电容检测组件2，连接于检测部1，也即连接于第一电极111和第二电极112，以检测第一电极111和第二电极112之间的电容值；水质计算组件3，连接于电容检测组件2，根据电容检测组件2传来的所述电容值，通过所述电容值得到被检测的水体14水质的检测值，该检测值可为总溶解固体量。

如图4所示，本公开的示范性实施例的水质检测方法，用于水质检测装置，水质检测装置包括至少一对电极11，每对电极11包括第一电极111和第二电极112，第一电极111与第二电极112分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；所述水质检测方法包括步骤：

步骤S1：检测第一电极111与第二电极112之间的电容值；

步骤S2：根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

结合本公开实施例的水质检测方法，将本公开示范性实施例的水质检测装置的各部件分别介绍如下：

检测部：

检测部1包括至少一对电极11，电极也可以称为探头。电极可以是金属片或者金属板等材质，每一对电极11包括第一电极111和第二电极112。电极11是设置在器物的两侧，本公开所称的器物，包括但不限于是容器或者管道，也可以是其他容纳、承装、输送水体的器件。

电极11的设置位置，是在器物的两侧，第一电极111与第二电极112之间有正对面积，以能够形成电容器。可以是完全正对或部分正对，也即正对面积小于或等于第一电极111和第二电极112的面积。第一电极111与第二电极112分别设置在器物的两相对外侧，两侧可以是上侧和下侧、左侧和右侧和前侧和后侧等，本公开并不局限。

如图2所示，器物壁15，也即管道壁或者容器壁，可能是平面，也可能是曲面，如果是平面，第一电极111和第二电极112可以做的比较大，贴设于器物壁15外表面即可，如果器物壁15是曲面，则第一电极111和第二电极112的面积可较小，以使第一电极111和第二电极112所接触的曲面近似为平面，第一电极111和第二电极112也可以为曲面电极。一对电极11的设置位置及面积，应是使第一电极111与第二电极112之间电容值变化较大的位置，以便于检测电容值。例如，若所述器物为管道，则第一电极111与第二电极112的宽度(与管道延伸方向垂直的方向的跨度称为宽度)小于所述管道的管径。管道既可以为圆管，也可以为方管。

另外，设置隔离物的目的是隔离水体14与电极11，以免电极11污染到水体14。电极11可以内嵌到器物壁15中，这时，隔离物就是器物壁自身，也即部分厚度的器物壁。隔离物也可以是密封连接于器物壁的其他部件，隔离物可以设置在器物壁15的内面。电极11可以以开槽等方式内嵌于器物壁15中，也可以直接贴设在器物壁15外表面。

上述的检测部1可以包括多对电极，例如在净水装置的原水进水管和净水出水管上分别设置一对电极形成一个电容器。

电容检测组件：

电容检测组件2用于检测第一电极111与第二电极112之间的电容值，电容检测组件2可以是能够检测电容值并能将检测到的电容值以数字信号输出的电容检测电路，通过导线连接于第一电极111和第二电极112。也可以是能够检测第一电极111与第二电极112之间的电容值并且能将检测到的电容值以数字信号输出的电子仪表，如数字万用表等，将数字万用表的两表笔分别连接第一电极111和第二电极112，以检测第一电极111与第二电极112之间的电容值，并将检测到的电容值传送给水质计算组件3。

电容检测组件2中，检测第一电极111与第二电极112之间的电容值可以实时检测，也可以按设定的检测频率进行检测，检测频率可以按照用户的输入进行设置。

对于检测部1具有多对电极11的情形，电容检测组件2可以分别连接各对电极11，以分别检测各对电极11的第一电极111与第二电极112之间的电容值。

水质计算组件：

水质计算组件3，通过电容检测组件2所检测到的电容值，通过对应关系或公式，得到被检测水体14的总溶解固体量。

本公开的水质检测装置与方法，检测原理是利用水质的变化与电容器1的电容值变化的相关性原理进行检测的。

电容器电容值的公式为如下公式1：

C＝ε·S/4πkd                    (公式1)

其中，S为两电极11的正对面积，如果是弧形电极，需计算其有效正对面积；d为两电极11之间的距离；ε为两电极之间电介质的介电常量；k为静电力恒量，是一个常数。

因为电极11为金属板或金属片，一对电极11的正对面积及距离是确定的。因此，两电极11之间的电容值与两电极11之间所夹介质的介电常数成正比。而两电极11之间的介电材料除了固定不变的器物壁15外，就是水质会发生变化的水体14。

对于水体14而言，水质越好，说明其中所含杂质也少，水的导电性能越差，介电常数就越大。所以，水质越好的水体14会使得两电极11之间的电容值变大，反之水质越差则两电极11之间的电容值变小。本公开是根据检测两电极11之间的电容值，来得到容器中的水体14或管道中的水体14水质好坏。

本公开的示范性实施例中，水质好坏的衡量指标为水中的总溶解固体量(Total dissolved solids，简称TDS)，TDS越小水质越好，TDS越大表明水质越差。

经过净水装置过滤的水体14的总溶解固体量应该是在30ppm以下，当数值超过30ppm时，应考虑更换滤芯或检修滤芯。

上述的对应关系，可以通过电容检测装置2和现有精确的水质检测装置，同时对电极11、水体14和器物壁15形成的电容器1和水体14的水质进行检测，将得出的电容值与总溶解固体量值进行分析，得到两者之间的函数关系，或者用曲线拟合的方法，拟合出两者的函数关系，将该函数关系预存在水质计算组件3的存储单元中，在接收到电容检测组件2传来的电容值时，按照所述函数关系，计算所述电容值所对应的总溶解固体量。也可将上述函数关系做成一个对应表，预存在上述存储单元中，在接收到电容检测装置2传来的电容值时，通过查找所述对应表，得到所述电容值所对应的总溶解固体量。

另外，水质计算组件3，还可以通过公式计算上述总溶解固体量，所述公式可为由公式1变化而得的以下公式2：

总溶解固体量＝t·S/4πkd(C-C₀)，                    (公式2)

其中，t为正比例系数，C为所述电容值，C₀为初始电容值，其他参数与公式1相同。由于总溶解固体量与电容值变化是正比例关系，因此，正比例系数t可以根据适当调整获得，而初始电容值，可以根据水质检测装置的出厂参数，例如检测部1所在位置的器物壁15的材质、厚度，以及检测部1的一对电极11之间的正对面积、距离等，对应一定的总溶解固体量而获得。

示范性实施例3：

本公开另一示范性实施例的水质检测装置中，还可以包含显示组件4，显示组件4连接于水质计算组件3，接收水质计算组件3传来的水质检测值，直接显示所述检测值，或者依据所存储的一定时间段内的水质检测值，显示水质检测值变化曲线。显示组件4可以为不同规格的显示面板，例如对于净水装置，可以将滤芯过滤前的水质和滤芯过滤后的水质都输出在显示面板上，以便用户进行对比，以显示净水装置的净水效果。

对于水质计算组件3接收到多个电容值的情形，可分别依据所述对应关系，得到多个电容值各自对应的水体的水质检测值。

示范性实施例4：

本公开另一示范性实施例的水质检测组件中，还可以包含显示组件4和报警组件5，报警组件5，连接于水质计算组件3和显示组件4，报警组件5接收到水质计算组件3传来的所述检测值，也即所述总溶解固体量的值，与报警组件中存储的一预设值进行比较，预设值例如为30ppm，如果检测值大于预设值，则触发水质报警的信号，如果小于预设值，则不发出报警。报警信号可传送至显示组件4，在显示组件4上显示，例如使检测值闪烁或以警示颜色显示等方式进行报警。报警组件5也可以选择以声音方式进行报警，也可以声音报警和显示报警相结合。

示范性实施例5：

本公开另一示范性实施例的水质检测装置中，检测部1的多对电极11，，分别在所述容器的不同高度处或分别在所述管道的不同位置处设置，形成多个所述电容器1。在计算检测值时，以电容检测组件2检测到的多对电极11对应的多个的电容值的平均值对应出所述总溶解固体量的值。或者以所述多个多对电极11对应的多个的电容值分别计算出所述总溶解固体量的值，有一个以上的所述总溶解固体量的值大于所述预设值时，触发水质报警的信号。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置包括：

检测部，包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；

电容检测组件，连接于所述检测部，以检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；以及

水质计算组件，连接于所述电容检测组件，根据所述电容检测组件传来的所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

2.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质计算组件，根据所述电容值与所述总溶解固体量的对应表中所述电容值与所述总溶解固体量之间的对应关系计算所述总溶解固体量。

3.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质计算组件，根据所述电容值，按照以下公式计算所述总溶解固体量：

总溶解固体量＝t·S/4πkd(C-C₀)，

其中，t为正比例系数，C为所述电容值，C₀为初始电容值，S为所述第一电极与第二电极的正对面积，d为所述第一电极与第二电极之间的距离，k为静电力恒量。

4.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置还包括一报警组件，连接于所述水质计算组件，所述总溶解固体量的值大于一预设值时，所述报警组件发出水质报警的信号。

5.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述器物为管道，所述电极的宽度小于所述管道的管径。

6.一种水质检测方法，其特征在于，用于水质检测装置，所述水质检测装置包括至少一对电极，每对所述电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极与第二电极分别设置在容置水体的器物两侧且具有正对面积；所述水质检测方法包括：

检测所述第一电极与所述第二电极之间的电容值；

根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量。

7.根据权利要求6所述的水质检测方法，其特征在于，根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量的步骤中，根据所述电容值与所述总溶解固体量的对应表中所述电容值与所述总溶解固体量之间的对应关系计算所述总溶解固体量，所述对应关系预存于一对应表中，根据所述电容值，查找所述对应表得到所述总溶解固体量。

8.根据权利要求6所述的水质检测方法，其特征在于，根据所述电容值，计算被检测的所述水体的总溶解固体量的步骤中，按照以下公式计算所述总溶解固体量：

总溶解固体量＝t·S/4πkd(C-C₀)，

其中，t为正比例系数，C为所述电容值，C₀为初始电容值，S为所述第一电极与第二电极的正对面积，d为所述第一电极与第二电极之间的距离，k为静电力恒量。

9.根据权利要求6所述的水质检测方法，其特征在于，所述器物为管道或容器，分别在所述容器的不同高度处或分别在所述管道的不同位置处设置多对所述电极，以多对所述电极之间的电容值的平均值计算所述总溶解固体量。

10.根据权利要求6所述的水质检测方法，其特征在于，所述器物为管道或容器，分别在所述容器的不同高度处或分别在所述管道的不同位置处设置多对所述电极，以所述多个电容值分别计算出所述总溶解固体量，有一个以上的所述总溶解固体量大于所述预设值时，触发所述水质报警的信号。