CN110286089B - 一种自带液体稳态的在线水质测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自带液体稳态的在线水质测量仪，包括电控板和水质测量机构，关键在于该测量仪还包括固定于电板仓下方的液体稳态机构。液体稳态结构与测量仪为一体式结构，通过液体稳态结构的设置，可排除水压、流速、气泡、砂石等外界干扰，为水质的在线监测营造一个稳态的环境。
Description
技术领域
本发明涉及在线水质测量技术领域，尤其涉及一种自带液体稳态的在线水质测量仪。
背景技术
现有的在线水质测量仪器在其测试工作时,数据有时出现异常波动,其波动原因大体分为:液体水质本身变化和外界环境干扰造成。
其中外界干扰多为水压变动、流速不稳、液体内存在气泡、砂石颗粒等原因，影响仪器的测量数据，同时也降低了仪器的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免外界干扰，为水质在线监测营造一个稳态的测量环境，以提高数据测量的准确性以仪器使用寿命的自带液体稳态的在线水质测量仪。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种自带液体稳态的在线水质测量仪，包括置于电板仓内的电控板和水质测量机构，其特征在于：
还包括固定于电板仓下方的液体稳态机构；
所述液体稳态机构包括仓体，于仓体底部的左右两端分别设有进水口和排水口；
所述仓体的内腔由左至右，通过依次竖直固定的隔板和液面稳定板分隔成预处理仓、稳态测量仓和排水仓；所述隔板的底部悬空设置，具有使预处理仓和稳态测量仓连通的下过水间隙；所述液面稳定板的顶部悬空设置，具有使稳态测量仓和排水仓连通的上过水间隙；所述稳态测量仓内于下过水间隙的后方设有阻流板，所述阻流板的底部开设有第三过水孔，所述稳态测量仓的底部开设有带有阀门的放空口；
所述预处理仓的顶部开设有曝气孔，于预处理仓内由左至右，又通过依次竖直固定的隔气板和隔沙板分隔成一次除气仓、恒流除沙仓和二次除气仓；所述隔气板的顶部悬空设置，其底部开设有倾斜向下的第一过水孔；所述隔沙板的顶部悬空设置，其中部开设有倾斜向上的第二过水孔；所述一次除气仓内竖直设有与进水口连接的进水管，所述进水管的上端位于一次除气仓的中部；所述恒流除沙仓内竖直固定有溢流管，所述溢流管的顶部低于隔气板和隔沙板的高度，所述溢流管底部的仓体上开设有溢流口；
所述水质测量机构设于稳态测量仓的上方，用于检测稳态测量仓的水质，并将检测信息转化成电信号传输给电控板。
进一步的技术方案在于：所述水质测量机构包括测量体、隔光板和收光板；
所述测量体固定于稳态测量仓的顶部，所述测量体上左右对称开设有呈夹角的进光通道和检测通道，于进光通道的入口端固定有用于发射入射光线的光源，于检测通道的出口端固定有光电池，所述光电池能够接收入射光线经水中物质反射后的出射光线、并能够将光信号转化为电信号后传输给电控板的光电池；
所述隔光板固定于测量体低部并位于入射光线的前方，所述隔光板的底部没于液面内，用于阻挡入射光线经液面反射或衍射的光线进入检测通道内；
所述收光板竖直固定于稳态测量仓的底部，用于阻挡经仓体底部反射的光线进入检测通道内，所述收光板的高度低于液面稳定板，其中部开设有缺口部。
进一步的技术方案在于：所述缺口部呈小孔朝向进光通道设置的锥形孔。
进一步的技术方案在于：所述收光板顶部的迎水面呈坡面。
进一步的技术方案在于：所述测量体为导热体，于测量体上顶有加热部。
进一步的技术方案在于：所述仓体的侧壁上固定有超声波清洗器。
进一步的技术方案在于：所述仓体的背面竖直固定有调平板，于调平板上部的中间位置开设有吊装孔，于调平板下部的左右两侧对称开设有调节孔，所述调节孔呈以吊装孔为圆心的弧形孔，于调平板的背面固定有弹性垫，所述仓体的外部固定有水平仪。
进一步的技术方案在于：所述阻流板的横截面呈一钝角三角形，其左侧面与底面之间呈钝角。
进一步的技术方案在于：所述进水管的出水端呈口径外扩的锥形口。
进一步的技术方案在于：所述隔气板和/或隔沙板和/或液面稳定板顶部的背水面呈坡面
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
该测量仪自带有液体稳态结构，通过预处理仓的设置，排除水压、流速、气泡、砂石等外界干扰，使得进入稳态测量仓内的水质处于稳定的状态，而且通过阻流板的设置，使得进入稳态测量仓内后水被分流，能够防止水流呈现顺流态影响仓内液体更新，有利于对水质测量的准确定和仪器使用寿命的延长。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明内部结构意图；
图3是本发明中调平板的背面结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1和图2所示，一种自带液体稳态的在线水质测量仪，包括置于电板仓2内的电控板1和水质测量机构，关键在于还包括固定于电板仓2下方的液体稳态机构。液体稳态结构与测量仪为一体式结构，通过液体稳态结构的设置，可排除水压、流速、气泡、砂石等外界干扰，为水质的在线监测营造一个稳态的环境。
液体稳态机构包括仓体401，于仓体401底部的左右两端分别设有进水口402和排水口403，所述进水口402和排水口403上均设有外接管体的接头，接头的设置可使该测量仪快速串接于测量管道上，使待测量的水体由进水口402进入液体稳态机构内，再由排水口403排出，使得水体流经该液体稳态机构。
仓体401的内腔由左至右，通过依次竖直固定的隔板404和液面稳定板405分隔成预处理仓、稳态测量仓和排水仓。所述隔板404的底部悬空设置，其与具有使预处理仓和稳态测量仓连通的下过水间隙，所述液面稳定板405的顶部悬空设置，具有使稳态测量仓和排水仓连通的上过水间隙，其中隔板404和。所述稳态测量仓内于下过水间隙的后方设有阻流板406，所述阻流板406的底部开设有第三过水孔，所述稳态测量仓的底部开设有带有阀门的放空口407。其中，隔板404和液面稳定板405除悬空一侧外的其余边均与仓体401的内壁固定，阻流板406的前后两端也与仓体401的内壁固定。
其中预处理仓的顶部开设有曝气孔，于预处理仓内由左至右，又通过依次竖直固定的隔气板408和隔沙板409分隔成一次除气仓、恒流除沙仓和二次除气仓；所述隔气板408的顶部悬空设置，其底部开设有倾斜向下的第一过水孔；所述隔沙板409的顶部悬空设置，其中部开设有倾斜向上的第二过水孔；所述一次除气仓内竖直设有与进水口402连接的进水管410，所述进水管410的上端位于一次除气仓的中部；所述恒流除沙仓内竖直固定有溢流管411，所述溢流管411的顶部低于隔气板408和隔沙板409的高度，所述溢流管411底部的仓体401上开设有溢流口412，所述溢流口412上设有外接管体的接头，能够连接管道将溢流的水排出并收集。其中，隔气板408和隔沙板409除顶部外，其余各边均与仓体401的内壁固定
水质测量机构设于稳态测量仓的上方，用于检测稳态测量仓的水质，并将检测信息转化成电信号传输给电控板1。
该水质测量仪在对水体进行在线监测前，先通过进水口402和排水口403将其串接于管路上，并在溢流口412上连接收集装置，同时关闭放空口407，然后可对水体进行在线监测。首先，水体线由进水口402进入预处理仓内进行预处理，然后由隔板404上的下过水间隙进入稳态测量仓内，经水质测量机构对水质进行检测；随着水体的不断进入，稳态测量仓内液面超过液面稳定板405后，水体就会由上过水间隙进入排水仓内并由排水口403排出，再次进入管路中。
通过预处理仓的设置，排除水压、流速、气泡、砂石等外界干扰，使得进入稳态测量仓内的水质处于稳定的状态。而且通过稳态测量仓内阻流板406的设置，使得进入稳态测量仓内后水被分流，一部分水流穿过第三过水孔，一部分水流被阻流板406阻挡向上流动，能够防止水流呈现顺流态影响仓内液体更新，有利于对水质测量的准确定和仪器使用寿命的延长。
关于预处理仓对水体的具体处理：
首先，水体经进水管410进入一次除气仓的中部，具有一定的高度，根据液体与气体比重不同，加速度不同的原理，使得水体由进水管410排出在下落的过程中，气、液分离，气体上升由曝气口排出，液体下降，由此完成初次的气液分离，使得大部分的气体被排出舱内；然后，水体夹杂少量的气体由隔气板408上的第一过水孔进入恒流除沙仓内，水体中的砂石等颗粒物在恒流除沙仓内沉淀，并且通过溢流管411的设置，当水体流速过高时，超过溢流管411高度的水体由溢流管411排出，以保证后方仓体401流速的稳定性，使水压稳定；最后，在恒流除沙仓内沉淀后的上清液由隔沙板409中部的第二过水孔进入二次除气仓，同样利用液体与气体比重不同，加速度不同的原理，使水体在下落过程中气液分离，水体充残留的气体上升由曝气口排出，从而有效的去除水体中的气泡。通过预处理仓的设置，可排除水压、流速、气泡、砂石等外界干扰，为后续的检测提供稳定的检测环境。
其中，第一过水孔向下倾斜设置，其目的在于，从进水口402进入的含有气体的液体，需要在液体上层充分爆气，同时基于液体和气体的密度差异，将第一过水孔向下倾斜开设，同时第一过水孔需低于进水管410的出口。第二过水孔向上倾斜设置，其目的在于，排除液体中的大型颗粒物，防止其进入测量仓，同时向上倾斜开设第二过水孔，再次利用液体和气体的密度差异对液体进行第二次除气。
液体稳态机构不局限于此种测量方式，如整体浸没式、传感式均可进去放入其中，均可保证其测量环境的稳定。
关于该水质测量仪的测量部分，水质测量机构包括测量体301、隔光板302和收光板303。测量体301固定于稳态测量仓的顶部，所述测量体301上左右对称开设有呈夹角的进光通道和检测通道，于进光通道的入口端固定有用于发射入射光线的光源304，其光源选择为基于对液体所需测量物质对应波长同发射管为同轴准直光，于检测通道的出口端固定有光电池305，所述光电池305能够接收入射光线经水中物质反射后的出射光线、并能够将光信号转化为电信号后传输给电控板1的光电池305。光电池305允许接收的出射光线的具体路径为收入射光线-水面折射-水中物质反射-水面折射后的光线。隔光板302和收光板303的设置，则是为了屏蔽掉其余路径的光线进入测量通道内，影响测量精度。
具体的，隔光板302固定于测量体301低部并位于入射光线的前方，所述隔光板302的底部没于液面内，用于阻挡入射光线经液面反射或衍射的光线进入检测通道内。收光板303竖直固定于稳态测量仓的底部，用于阻挡经仓体401底部反射的光线进入检测通道内，所述收光板303的高度低于液面稳定板405，其中部开设有缺口部。其中隔光板302和收光板303的前后两端不一定要与仓体401固定，具有一定的长度挡光即可。
其中，收光板303上缺口部呈小孔朝向进光通道设置的锥形孔，其目的在于迎光面为小孔，同时防止光线在通过收光板时出现反射现象，因此采用锥形设计。
收光板303顶部的迎水面呈坡面，其目的在于减缓收光板303对水路造成的影响。
由于光源304及光电池305等电子元件对温度环境要求较高，即温度不同时检测信号会有波动，因此将将光源304及光电池305设在同一元件测量体301上，测量体301为导热体，如铝、铜等材质，于测量体301上顶有加热部306，如电热丝等，通过加热部306对测量体301的加热，可使光源304及光电池305等电子元件处于一恒定的温度环境内，避免温度对检测精度的影响。
液体中各种污垢及微生物，仓体401内壁难免会被赃物所附着，从而影响对水质的检测。因此在仓体401的侧壁上固定有超声波清洗器5，可定时对仓体401进行维护，保证仓体401壁处不会附积物质或滋生菌藻。其中超声波清洗器5为现有产品，可在市面上购买得到。
仓体401的背面竖直固定有调平板601，如图3所示，于调平板601上部的中间位置开设有吊装孔602，于调平板601下部的左右两侧对称开设有调节孔603，所述调节孔603呈以吊装孔602为圆心的弧形孔，于调平板601的背面固定有弹性垫604，所述仓体401的外部固定有水平仪605，优选采用万向水平仪605作为指示，其目的为保证仓体401的稳定性，不管在何处安放，均可实现统一测试环境。在进行安装该测量仪时，先在吊装孔602和两个调节孔603内预装螺丝，然后通过观察水平仪605，以吊装孔602为圆心旋转调平板601，以使测量仪左右水平，最后再锁紧螺丝，并在拧紧螺丝的过程中，再次观察水平仪605，调节各螺丝的锁紧程度，以使测量仪前后水平，到达空间水平或与出厂一致。
进一步的，阻流板406的横截面呈一钝角三角形，其左侧面与底面之间呈钝角，其中迎水面采用坡面的其目的在于避免对水路流向产出阻碍，实现提高仓体内液体的活跃度，背水面采用坡面的原因是避免出现死角，使后方的水无法流动。
为了降低进水管410出水口处的水压，因此进水管410的出水端呈口径外扩的锥形口，增大截面积，以能够起到泄压的作用，降低水体流速，使得气、液有效分离。
另外，隔气板408和/或隔沙板409和/或液面稳定板405顶部的背水面呈坡面。通过隔气板408上坡面的设置，其目的是为了给下级仓体营造仓体上部空间增大。通过隔沙板409上坡面的设置，其目的同样是为了给下级仓体营造仓体上部空间增大。通过液面稳定板405上坡面的设置，其目的是为了出水排水是最大限度的减少对测量仓体的影响。
以上仅是本发明的较佳实施例，任何人根据本发明的内容对本发明作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种自带液体稳态的在线水质测量仪，包括置于电板仓(2)内的电控板(1)和水质测量机构，其特征在于：
还包括固定于电板仓(2)下方的液体稳态机构；
所述液体稳态机构包括仓体(401)，于仓体(401)底部的左右两端分别设有进水口(402)和排水口(403)，所述仓体(401)的侧壁上固定有超声波清洗器(5)；
所述仓体(401)的内腔由左至右，通过依次竖直固定的隔板(404)和液面稳定板(405)分隔成预处理仓、稳态测量仓和排水仓；所述隔板(404)的底部悬空设置，具有使预处理仓和稳态测量仓连通的下过水间隙；所述液面稳定板(405)的顶部悬空设置，具有使稳态测量仓和排水仓连通的上过水间隙；所述稳态测量仓内于下过水间隙的后方设有阻流板(406)，所述阻流板(406)的底部开设有第三过水孔，所述稳态测量仓的底部开设有带有阀门的放空口(407)；
所述预处理仓的顶部开设有曝气孔，于预处理仓内由左至右，又通过依次竖直固定的隔气板(408)和隔沙板(409)分隔成一次除气仓、恒流除沙仓和二次除气仓；所述隔气板(408)的顶部悬空设置，其底部开设有倾斜向下的第一过水孔；所述隔沙板(409)的顶部悬空设置，其中部开设有倾斜向上的第二过水孔；所述一次除气仓内竖直设有与进水口(402)连接的进水管(410)，所述进水管(410)的上端位于一次除气仓的中部；所述恒流除沙仓内竖直固定有溢流管(411)，所述溢流管(411)的顶部低于隔气板(408)和隔沙板(409)的高度，所述溢流管(411)底部的仓体(401)上开设有溢流口(412)；
所述水质测量机构设于稳态测量仓的上方，用于检测稳态测量仓的水质，并将检测信息转化成电信号传输给电控板(1)，所述水质测量机构包括测量体(301)、隔光板(302)和收光板(303)；
所述测量体(301)固定于稳态测量仓的顶部，所述测量体(301)上左右对称开设有呈夹角的进光通道和检测通道，于进光通道的入口端固定有用于发射入射光线的光源(304)，于检测通道的出口端固定有光电池(305)，所述光电池(305)能够接收入射光线经水中物质反射后的出射光线、并能够将光信号转化为电信号后传输给电控板(1)的光电池(305)；
所述隔光板(302)固定于测量体(301)低部并位于入射光线的前方，所述隔光板(302)的底部没于液面内，用于阻挡入射光线经液面反射或衍射的光线进入检测通道内；
所述收光板(303)竖直固定于稳态测量仓的底部，用于阻挡经仓体(401)底部反射的光线进入检测通道内，所述收光板(303)的高度低于液面稳定板(405)，其中部开设有缺口部。
2.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述缺口部呈小孔朝向进光通道设置的锥形孔。
3.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述收光板(303)顶部的迎水面呈坡面。
4.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述测量体(301)为导热体，于测量体(301)上顶有加热部(306)。
5.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述仓体(401)的背面竖直固定有调平板(601)，于调平板(601)上部的中间位置开设有吊装孔(602)，于调平板(601)下部的左右两侧对称开设有调节孔(603)，所述调节孔(603)呈以吊装孔(602)为圆心的弧形孔，于调平板(601)的背面固定有弹性垫(604)，所述仓体(401)的外部固定有水平仪(605)。
6.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述阻流板(406)的横截面呈一钝角三角形，其左侧面与底面之间呈钝角。
7.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述进水管(410)的出水端呈口径外扩的锥形口。
8.根据权利要求1所述的一种自带液体稳态的在线水质测量仪，其特征在于：所述隔气板(408)和/或隔沙板(409)和/或液面稳定板(405)顶部的背水面呈坡面。
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