CN107543797B - 基于单光源水质检测参数的通用智能传感器 - Google Patents
基于单光源水质检测参数的通用智能传感器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，该通用智能传感器包括端盖(1)、光源端(2)、主体(3)、接收端(4)和套筒(5)；光源端(2)与接收端(4)通过螺纹配合对称安装在主体(3)内部两侧，端盖(1)与套筒(5)均通过螺纹配合设置在主体(3)两端，结构简单，体积小质量轻，易于使用和加工。适用性强，传感器光程编程可调，光源更换简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，尤其涉及通过光谱法检测多种水质参数的通用智 能传感器的结构，属于水质检测技术领域。
背景技术
水是生命之源，随着现代社会科学技术的飞速发展，水质检测的重要性 日益增加，检测要求也日益提高。现今普遍使用的水质监测仪体积过于庞大， 制造成本和维护成本高，安装和固定难度高，运输不便，需要定期更换化学 试剂，使用成本高，检测过程耗时长且复杂。而光谱法的传感器检测则不需 要使用化学试剂及其他的额外设备，传感器的结构相比监测仪的结构要更为 简单，体积更小，制造和维护成本更低，运输和携带更为方便，使用成本也 更低，且检测过程更为简洁。使用光谱法检测水质参数代替化学检测法已经成为主流发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于单光源水质检测参数的通用智能传感 器，该通用智能传感为水质检测参数提供了一种便利的传感器，可应用在便 携式水质多参数检测和在线水质多参数检测，结构简单、体积小质量轻、易 于使用和加工，减少了检测水质参数的各种繁琐步骤，提高了检测效率，降低 了生产成本和维修费用。
本发明的结构如图1所示。零件组成部分如图2所示，基于单光源水质 检测参数的通用智能传感器，该通用智能传感器包括端盖(1)、光源端(2)、 主体(3)、接收端(4)和套筒(5)。
光源端(2)与接收端(4)通过螺纹配合对称安装在主体(3)内部两侧，端 盖(1)与套筒(5)均通过螺纹配合设置在主体(3)两端。
光源卡在光源端(2)的内部凸台中，光源通过内部凸台实现径向定位；光源 端(2)的端部表面设有一字凹槽，通过一字改锥将光源端(2)与主体(3) 拧紧或者拆卸，在本端面上还有两个小孔用来穿光源线，小孔内部有螺纹， 电线就固定在螺钉上，安装时就将螺钉拧入小孔之中。
主体(3)为圆柱状对称结构，主体(3)与光源端(2)之间设有第一镜 片，第一镜片通过光源端(2)端面的挤压力实现固定。主体(3)与接收端 (4)之间设有第二镜片，第二镜片通过接收端(4)端面的挤压力实现固定。 由于传感器的尺寸是自主制定的，并非标准件，因此镜片也要根据主体设计 的尺寸要求进行定制。两个镜片之间的距离即为固定光程。
主体(3)的中部切有两个完全相同的弧形槽，主体内部的凸台上有贯通 的线槽用来穿线，主体(3)的另一侧内部结构与本侧完全对称。
接收端(4)的内部设有凸台，凸台用来安装固定硅光电池，接收端与光 源端结构完全相同，也设有一字凹槽和两个小孔，在实际的装卸更换中，这 两个小件可以互换使用。
套筒(5)内部用来安装所需要的一个电路板，电路板用胶固定。
光源端(2)与主体(3)的连接部位处以及接收端(4)与主体(3)的 连接部位处设有O型圈；O型圈分别用以保证光源端(2)与主体(3)以及 接收端(4)与主体(3)安装的密封性。第一镜片和第二镜片的周向装有O 型圈保证密封性，O型圈用以保证装配的密封性。
所述传感器检测参数量程可调。
所述传感器机械结构简单，适用性强。
所述传感器水质参数量可调，更换光源方便。
所述传感器通过改变电源占空比调节光源能量，从而改变测量参数的量 程。
与现有技术相比较，本发明专利的优势在于如下，
1、通用性强；
2、使用方便简单；
3、加工精密，体积小质量轻，密封性好；
4、节约时间、节约成本，大大提高企业效率。
附图说明
图1为该传感器的装配剖视图。
图2为该传感器的装配俯视图。
图3为该传感器的爆破图。
图4是本发明实施流程图。
具体实施方式
如图1-图2所示，本发明结构包括：端盖(1)、光源端(2)、主体(3)、 接收端(4)和套筒(5)。光源端(2)与接收端(4)通过螺纹配合对称安 装在主体(3)内部两侧，端盖(1)与套筒(5)均通过螺纹配合设置在主体 (3)两端。
光源卡在光源端(2)的内部凸台中，光源通过内部凸台实现径向定位； 光源端(2)的端部表面设有一字凹槽，通过一字改锥将光源端(2)与主体 (3)拧紧或者拆卸，在本端面上还有两个小孔用来穿光源线，小孔内部有螺 纹，电线就固定在螺钉上，安装时就将螺钉拧入小孔之中。
主体(3)为圆柱状对称结构，主体(3)与光源端(2)之间设有第一镜 片，第一镜片通过光源端(2)端面的挤压力实现固定。主体(3)与接收端 (4)之间设有第二镜片，第二镜片通过接收端(4)端面的挤压力实现固定。 由于传感器的尺寸是自主制定的，并非标准件，因此镜片也要根据主体设计 的尺寸要求进行定制。两个镜片之间的距离即为固定光程。
主体(3)的中部切有两个完全相同的弧形槽，主体内部的凸台上有贯通 的线槽用来穿线，主体(3)的另一侧内部结构与本侧完全对称。
接收端(4)的内部设有凸台，凸台用来安装固定硅光电池，接收端与光 源端结构完全相同，也设有一字凹槽和两个小孔，在实际的装卸更换中，这 两个小件可以互换使用。
套筒(5)内部用来安装所需要的一个电路板，电路板用胶固定。
光源端(2)与主体(3)的连接部位处以及接收端(4)与主体(3)的 连接部位处设有O型圈；O型圈分别用以保证光源端(2)与主体(3)以及 接收端(4)和主体(3)安装的密封性。第一镜片和第二镜片的周向装有O 型圈保证密封性，O型圈用以保证装配的密封性。
本传感器结构适用于各种单光源的检测方式的水质参数的参数测量。对于 不同的水质参数的检测，只要根据需要更换所需波长范围的光源，根据不同的 检测参数的校正参数改变相应的算法即可进行检测。
在电路板上增加一个改变电压调节电流的芯片，接通电源，通过单片机上 的PWM端口进行脉冲调制，调整PWM占空比，将输出的脉冲信号传到新增的 改变电压调节电流的芯片，经过该芯片调节电路电流，改变光源所需要的信号， 从而改变光源亮度，然后经过驱动电压模块的放大电路，放大电流信号，控制 电路所需电流大小，实现改变测量参数量程的目的。
本发明的具体实施方式如下：将传感器如上所述安装完成之后，将传感器 浸入所需检测的样本水体中，接通电源，光源点亮，光束穿过所需检测的样本 水体中，由检测管(接收端内的硅光电池)接收到相应的信号，传给电路板上 的放大电路模块，该放大电路模块放大的是采集信号，通过放大电路模块将放 大信号传递给ADC端口采集信号，再由ADC模块将采集上来的模拟信号转化 成数字信号传递给中央处理器CPU，CPU将信号发送给电路板上的485芯片， 由该485芯片进行信号处理，将中央处理器上传来的信号转化成485信号，该 芯片具有ESD隔离、光耦隔离及电器隔离的功能，保证信号不被干扰，将传出 的485信号传给下位机，从而在下位机上显示出所需要的最终的检测结果。CPU 的接收信号过程类似于上述的信号发送过程。下位机传出的指令经过485接口 转化为485信号传给该485芯片，由中央处理器CPU接收到该485芯片传出的 信号进行相应的处理，实现所要求的功能。
本流程如图3所示。
与现有的技术相比较，在设计本发明结构时，首先考虑到现在传感器普 遍体积较大，给安装维修和携带运输造成很大的不便，因此在设计时经过认 真计算和全面考虑，将传感器的结构尽可能的缩小。最大的创新之处就在于 打破传统的传感器设计方式，不通过物理方式改变光程，而是将光程固定下 来，并尽可能缩小了光程距离，是的传感器的结构实现了真正的小型化。本 发明的传感器的实际长度不足180mm,缩小至约普通传感器的一半大小，传感 器呈圆柱状，半径尽量减小，外径仅有20mm，缩小至约普通传感器的1/3大小。考虑到传感器的内部结构及其本身的硬度和刚度，经过多次试验，最终 确定了内壁2mm厚的结构为最合适加工的厚度。
考虑到结构设计的问题，将传感器的外形设计成一体式的结构，当个部 分连接起来时，实现了无缝连接，参考了工业设计的审美学理论，使得造型 更加美观。
由于本发明的传感器是用来进行水质参数检测的，因此结构的密封性就 至关重要。通常传感器的，密封采用的是涂玻璃胶密封的方式，但是这种密 封方式的密封性并不是非常好，而且一旦传感器出现问题，很难进行更换或 检查，只能更换新的传感器，给用户造成了很大的困扰，增加了使用的成本。 本发明为了避免出现这样的问题，采用了O型圈密封的方式。O型橡胶密封 圈耐磨耐用，密封性好，使用寿命长，动摩擦阻力较小，对液体的种类、温 度和压力的适应性强，用一个密封圈即可起到双向密封的作用，O型圈体积 小、质量轻、成本低，结构简单，装卸方便，易于更换。因此在端盖与主体 的连接处、光源端与主体的连接处、镜片与主体的衔接处、接收端与主体的 连接处以及主体与套筒的连接处这些需要密封的地方都采用了相应尺寸大小 的O型圈加以密封，保证传感器的密封性。
本发明是一直浸入在不同类型的水体之中，因此要考虑到传感器的耐腐 蚀的问题。由于一般的材质刚度和硬度不够，而铁制品和铝制品等金属制品 的耐腐蚀性不够，因此只考虑使用不锈钢材料和钛合金材料才生产制造本发 明的传感器。但是由于钛合金材料本身的成本过高且对于加工要求较高，加 工成本也很高，因此本发明采用的是既耐腐蚀而且材料成本和加工成本较低 的不锈钢材料。
Claims (6)
1.基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：该通用智能传感器包括端盖(1)、光源端(2)、主体(3)、接收端(4)和套筒(5)；光源端(2)与接收端(4)通过螺纹配合对称安装在主体(3)内部两侧，端盖(1)与套筒(5)均通过螺纹配合设置在主体(3)两端；光源卡在光源端(2)的内部凸台中，光源通过内部凸台实现径向定位；光源端(2)的端部表面设有一字凹槽，通过一字改锥将光源端(2)与主体(3)拧紧或者拆卸，在端面上还有两个小孔用来穿光源线，小孔内部有螺纹，电线就固定在螺钉上，安装时就将螺钉拧入小孔之中；
主体(3)为圆柱状对称结构，主体(3)与光源端(2)之间设有第一镜片，第一镜片通过光源端(2)端面的挤压力实现固定；主体(3)与接收端(4)之间设有第二镜片，第二镜片通过接收端(4)端面的挤压力实现固定；由于传感器的尺寸是自主制定的，并非标准件，因此镜片也要根据主体设计的尺寸要求进行定制；两个镜片之间的距离即为固定光程；
在电路板上增加一个改变电压调节电流的芯片，接通电源，通过单片机上的PWM端口进行脉冲调制，调整PWM占空比，将输出的脉冲信号传到新增的改变电压调节电流的芯片，经过该芯片调节电路电流，改变光源所需要的信号，从而改变光源亮度，然后经过驱动电压模块的放大电路，放大电流信号，控制电路所需电流大小，实现改变测量参数量程的目的。
2.根据权利要求1所述的基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：主体(3)的中部切有两个完全相同的弧形槽，主体内部的凸台上有贯通的线槽用来穿线，主体(3)的另一侧内部结构与本侧完全对称。
3.根据权利要求1所述的基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：接收端(4)的内部设有凸台，凸台用来安装固定硅光电池，接收端与光源端结构完全相同，也设有一字凹槽和两个小孔，在实际的装卸更换中，这两个小件可以互换使用。
4.根据权利要求1所述的基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：套筒(5)内部用来安装所需要的一个电路板，电路板用胶固定。
5.根据权利要求1所述的基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：光源端(2)与主体(3)的连接部位处以及接收端(4)与主体(3)的连接部位处设有O型圈；O型圈分别用以保证光源端(2)与主体(3)以及接收端(4)和主体(3)安装的密封性；第一镜片和第二镜片的周向装有O型圈保证密封性，O型圈用以保证装配的密封性。
6.根据权利要求1所述的基于单光源水质检测参数的通用智能传感器，其特征在于：
将传感器如上所述安装完成之后，将传感器浸入所需检测的样本水体中，接通电源，光源点亮，光束穿过所需检测的样本水体中，由检测管接收到相应的信号，传给电路板上的放大电路模块，该放大电路模块放大的是采集信号，通过放大电路模块将放大信号传递给ADC端口采集信号，再由ADC模块将采集上来的模拟信号转化成数字信号传递给中央处理器CPU，CPU将信号发送给电路板上的485芯片，由该485芯片进行信号处理，将中央处理器上传来的信号转化成485信号，该芯片具有ESD隔离、光耦隔离及电器隔离的功能，保证信号不被干扰，将传出的485信号传给下位机，从而在下位机上显示出所需要的最终的检测结果；CPU的接收信号过程类似于上述的信号发送过程；下位机传出的指令经过485接口转化为485信号传给该485芯片，由中央处理器CPU接收到该485芯片传出的信号进行相应的处理，实现所要求的功能。
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002074694A3 (en) * | 2001-03-16 | 2003-02-13 | Ewatertek Inc | System and method for monitoring water quality and transmitting water quality data |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1090251A (ja) * | 1996-09-18 | 1998-04-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 水質測定装置 |
| US7497228B2 (en) * | 2003-05-31 | 2009-03-03 | Taylor Thomas M | Freeze and backflow protection for a subterranean water flushing system |
| CN2651229Y (zh) * | 2003-12-29 | 2004-10-27 | 林碧秋 | 光触媒水质净化装置 |
| US8901479B2 (en) * | 2006-09-09 | 2014-12-02 | Douglas M. Johnson | Sensor assembly for fluid detection and discrimination |
| CN201740730U (zh) * | 2010-03-03 | 2011-02-09 | 宇星科技发展(深圳)有限公司 | 紫外吸收法水质监测仪中的检测装置 |
| CN201885952U (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-29 | 北京天健创新仪表有限公司 | 一种水处理用的在线式浓度/浊度测量装置 |
| CN102944523A (zh) * | 2012-11-21 | 2013-02-27 | 于志伟 | 浸入式流体分析设备及其调试方法 |
| CN204679419U (zh) * | 2015-05-07 | 2015-09-30 | 李学忠 | 一种液体透明度传感器 |
| CN205280579U (zh) * | 2015-10-22 | 2016-06-01 | 北方工业大学 | 一种可切换不同检测参数的在线水质传感器装置 |
| CN106018369A (zh) * | 2016-07-06 | 2016-10-12 | 江苏中农物联网科技有限公司 | 一种水产养殖用溶解氧传感器探头 |
| CN106168619B (zh) * | 2016-08-25 | 2019-06-28 | 深圳市绿恩环保技术有限公司 | 五参数水质在线监测仪 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002074694A3 (en) * | 2001-03-16 | 2003-02-13 | Ewatertek Inc | System and method for monitoring water quality and transmitting water quality data |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Water Quality Monitoring and Control for Aquaculture base on wireless sensor Networks;Daudi S.Simbeye.et;《Journal of Networks》;20140430;第9卷(第4期);第840-1073页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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