CN106290259A - 一种双光路表面散射高量程浊度仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双光路表面散射高量程浊度仪，包括：发射光线的发射组件，散射发射组件的光线并容纳待测水样的测量室，接收散射光线的接收组件；发射组件组成有：光源，与光轴成45°并将光源分为反射光和穿透光的半反半透镜，接收上述半反半透镜的反射光的第一探测器，反射光为参考信号，接收参考信号的信号处理单元；接收组件组成有：设置于入射光束90°方向并接收穿透光经过待测水样表面形成的散射光的第二探测器，上述散射光作为测量信号，连接于第二探测器并处理参考信号和测量信号得到被测水样的浊度值的信号处理单元。本发明提供一种双光路表面散射的高量程浊度仪；采用双光路表面散射法，达到很好的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及水质浊度测量领域，特别是一种双光路表面散射的高量程浊度仪。
背景技术
水的浊度是水中不同大小、比重、形状的悬浮物、胶体物质和微生物等杂质对光所产生效应的表达语,是水的“清”和“浑”的量化了的表示。浊度是水质评价的重要指标 ,采用地表水作水源的净水厂的主要任务是降低水的浊度 ,使之符合国家饮用水的标准。浊度在线测量不仅在净水处理各工序过程控制中得到了广泛的应用 ,同时也在食品、医药、化工等行业得到了应用。根据水的不同用途，对浊度有不同的要求，对浊度仪的需要也相应不同；需要运用在不同地方测量原水或纯净水的浊度，以及悬浮物高的水的浊度，高量程浊度仪的设计有了相当的必要性。目前市场上的高量程浊度仪大多采用样品内散射法或透射法，但样品内散射法由于入射光在样品内传输过程中的颜色吸收及粒子散射而衰减，因而除了对色感比较敏感外，其测量范围小，一般为0-100NTU内；而透射方法的透射光强度与浊度呈指数衰减关系 ,且对水样的颜色非常敏感，因而难于实现浊度的精确测量。我们采用的表面散射浊度测量方法是一种非接触测量法 ,即散射光接收光学系统及接收器与水样是非接触的 ,避免了光学接收窗口等的污泥、结垢现象，且其测量范围大，其测量范围可达1000NTU以上，且线性度比较好。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双光路表面散射的高量程浊度仪；采用双光路表面散射法，达到很好的测量精度；可测量悬浮物高的水或原水的浊度，光学元器件无需接触水，不需要经常清洗探头。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种双光路表面散射高量程浊度仪，包括：发射光线的发射组件，散射发射组件的光线并容纳待测水样的测量室，接收散射光线的接收组件；发射组件组成有：光源，与光轴成45°并将光源分为反射光和穿透光的半反半透镜，接收上述半反半透镜的反射光的第一探测器，反射光为参考信号，接收参考信号的信号处理单元；接收组件组成有：设置于入射光束90°方向并接收穿透光经过待测水样表面形成的散射光的第二探测器，上述散射光作为测量信号，连接于第二探测器并处理参考信号和测量信号得到被测水样的浊度值的信号处理单元。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，测量室设有进水口、出水口。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，进水口高于出水口，上述出水口设于测量室的底部。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，测量室设有溢水口。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，还包括：设于光源下并对光进行准直处理和稳定光强的多级透镜组。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，多级透镜组组成有：设于光源下的大透镜，设于大透镜下以及半反半透镜上的双凸透镜，设于上述双凸透镜下并将穿透光形成平行光的小透镜。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，还包括：包裹发射组件的发射盒，包裹上述接收组件的接收盒。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，发射盒设有封闭发射盒的发射端窗口。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，第二探测器下设有汇聚透镜。
前述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，汇聚透镜后面安装有陶瓷加热片。
本发明的有益之处在于：本发明提供一种双光路表面散射的高量程浊度仪；采用双光路表面散射法，达到很好的测量精度；可测量悬浮物高的水或原水的浊度，光学元器件无需接触水，不需要经常清洗探头；接收、发射端及测量室单独分开，采用表面散射法测量，传感器维护方便；采用多级透镜组装置，对离测量水面较近易产生水雾的镜片进行加热处理，降低因外界环境温度骤变导致的仪器测量失准问题发生的概率。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图中附图标记的含义：
1 接收盒，2信号处理单元，3 挡板，4 第二探测器，5 陶瓷加热片，6 汇聚透镜，7 测量室，8 出水口，9 进水口，10 溢水口，11 发射盒，12 发射端窗口，13 小透镜，14 半反半透镜，15光源，16 大透镜，17 双凸透镜，18 第一探测器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种双光路表面散射高量程浊度仪，包括：发射光线的发射组件，散射发射组件的光线并容纳待测水样的测量室7，接收散射光线的接收组件；发射组件组成有：光源15，与光轴成45°并将光源15分为反射光和穿透光的半反半透镜14，接收上述半反半透镜14的反射光的第一探测器18，反射光为参考信号，接收参考信号的信号处理单元2；接收组件组成有：设置于入射光束90°方向并接收穿透光经过待测水样表面形成的散射光的第二探测器4，上述散射光作为测量信号，连接于第二探测器4并处理参考信号和测量信号得到被测水样的浊度值的信号处理单元2。作为一种优选，光源15为LED光源15。需要说明的是：本装置中由于接收及发射端所用的信号处理单元集成在一块电路板上，电路板安装在接收盒内，发射组件中接收到的参考信号也是传输到接收盒内的电路板上的信号处理单元。
测量室7设有进水口9、出水口8;进水口9高于出水口8，上述出水口8设于测量室7的底部。测量室7设有溢水口10。水样从进水口9流入测量室7，从出水口8流出，出水口8在底部，可以有效防止泥沙的堆积，设有溢水口10，溢流发生在被测样品的表面上，避免液面的波动及气泡等。
浊度仪，还包括：设于光源15下并对光进行准直处理和稳定光强的多级透镜组。多级透镜组组成有：设于光源15下的大透镜16，设于大透镜16下以及半反半透镜14上的双凸透镜17，设于上述双凸透镜17下并将穿透光形成平行光的小透镜13。
为了让接收端和发射端独立分开，浊度仪，还包括：包裹发射组件的发射盒11，包裹上述接收组件的接收盒1，接收盒1设置在与平行光垂直的方向上。为了保护镜片并起到阻挡灰层的作用，发射盒11设有封闭发射盒11的发射端窗口12。
第二探测器4下设有汇聚透镜6；经过小透镜13转化后的平行光经被测水样的表面散射后，经汇聚透镜6汇聚作为双光路测量中的测量信号被第二探测器4接收。
为了避免光学镜片结雾，阻碍散射光的接收，使浊度测量更准确和稳定；汇聚透镜6后面安装有陶瓷加热片5。
浊度仪还包括：包裹整个仪器的大箱体，设于上述大箱体上并用于吸收样品表面来的反射光挡板3；这样的设计防止该反射光经多次反射后进入第二探测器4导致测量值不准。
光源15经大透镜16、双凸透镜17射到半反半透镜14反射后形成反射光和穿透光这两种光路，反射光被第一探测器18接收并传送至第一信号处理单元，该反射光作为双光路测量中的参考信号，穿透光经过小透镜13形成平行光照射到被测样品的液面上，形成的散射光线被设置与入射光束90°方向的第二探测器4接收，该散射光路作为双光路测量中的测量信号，并传送至第二信号处理单元2，第二信号处理单元2对接收到的参考信号和测量信号进行处理，从而得到被测水样的浊度值；基于浊度与散射光信号强度成正比关系：C=k*I散射+b，引入参考光后计算公式变为：C=k*I散射/ I参考+b，参考光强放在分母上参加运算，从而去除光源波动或衰减带来的测量影响。
本发明提供一种双光路表面散射的高量程浊度仪；采用双光路表面散射法，达到很好的测量精度；可测量悬浮物高的水或原水的浊度，采用的是非接触测量的散射法，光学元器件无需接触水，不需要经常清洗探头，入射到样品表面的光波强度是不随样品的色度和浊度而变化的，测量范围宽，线性好。接收、发射端及测量室7单独分开，采用表面散射法测量，传感器维护方便；采用多级透镜组装置，对离测量水面较近易产生水雾的镜片进行加热处理，降低因外界环境温度骤变导致的仪器测量失准问题发生的概率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，包括：发射光线的发射组件，散射发射组件的光线并容纳待测水样的测量室，接收散射光线的接收组件；上述发射组件组成有：光源，与光轴成45°并将光源分为反射光和穿透光的半反半透镜，接收上述半反半透镜的反射光的第一探测器，上述反射光为参考信号，接收上述参考信号的信号处理单元；上述接收组件组成有：设置于入射光束90°方向并接收穿透光经过待测水样表面形成的散射光的第二探测器，上述散射光作为测量信号，连接于上述第二探测器并处理参考信号和测量信号得到被测水样的浊度值的信号处理单元。
2.根据权利要求1所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述测量室设有进水口、出水口。
3.根据权利要求2所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述进水口高于出水口，上述出水口设于测量室的底部。
4.根据权利要求1所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述测量室设有溢水口。
5.根据权利要求1所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，还包括：设于上述光源下并对光进行准直处理和稳定光强的多级透镜组。
6.根据权利要求5所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述多级透镜组组成有：设于上述光源下的大透镜，设于上述大透镜下以及半反半透镜上的双凸透镜，设于上述双凸透镜下并将穿透光形成平行光的小透镜。
7.根据权利要求1所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，还包括：包裹上述发射组件的发射盒，包裹上述接收组件的接收盒。
8.根据权利要求7所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述发射盒设有封闭发射盒的发射端窗口。
9.根据权利要求1所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述第二探测器下设有汇聚透镜。
10.根据权利要求9所述的一种双光路表面散射高量程浊度仪，其特征在于，上述汇聚透镜后面安装有陶瓷加热片。
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