CN112305026B - 检测装置、检测方法、水质检测设备和净水装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测装置、检测方法、水质检测设备和净水装置，其中，检测装置包括：处理器，发送激励信号至溶液；采样和模数转换器，用于对与激励信号对应的响应信号进行采样，对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；处理器收到模数转换数据时，停止发送激励信号；以及处理器根据模数转换数据确定总溶解固体值。通过本发明的技术方案，最大幅度地缩短了极化现象和寄生电容的持续时长，降低了这两者对于总溶解固体值的测量精度的影响，且检测装置的结构和控制方法简单，易于操控。

Description

检测装置、检测方法、水质检测设备和净水装置

技术领域

本发明涉及水质检测领域，具体而言，涉及一种检测装置、一种检测方法、一种水质检测设备和一种净水装置。

背景技术

总溶解固体(TDS，Total dissolved solids)，测量单位为毫克/升(mg/L)或ppm，指1升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多。一般TDS检测可等效为电导率检测，电导率越大，TDS越高。在非工业级、非实验室分析级别的电路中，考虑测量范围、精度和成本要求，分压法与振荡法更常见。

电导率检测中，一般将溶液看作电阻进行测量，但电极与溶液组成的系统并非等效为纯电阻电路，而是复杂的阻容电路，这样存在两种影响精度的现象，一是极化现象，即电极和溶液之间有电势差，电压并不完全加在溶液电阻上，原因有化学反应和离子扩散，电路表现为法拉第阻抗与溶液电阻的串联；二是寄生电容，包含电极和溶液界面上的双电层电容、电解质电容和引线电容，其中双电层电容与溶液电阻串联。

相关技术中，虽然能够使用交流电进行电导率测量在一定程度上抑制极化现象，但寄生电容依旧会影响测量精度，导致测量精度不高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种检测装置。

本发明的另一个目的在于提出了又一种检测装置。

本发明的又一个目的在于提出了一种检测方法。

本发明的又一个目的在于提出了又一种检测方法。

本发明的又一个目的在于提出了一种水质检测设备。

本发明的又一个目的在于提出了一种净水装置。

在本发明的第一方面的技术方案中，提出了一种检测装置，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，该检测装置包括：处理器，发送激励信号至溶液；采样和模数转换器，用于对与激励信号对应的响应信号进行采样，对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；处理器收到所述模数转换数据时，停止发送所述激励信号；以及处理器根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该技术方案中，用于进行总溶解固体(TDS，Total Dissolved Solids)检测的检测装置包括处理器和采样和模数转换器，由处理器发出激励信号至待测的溶液，激励信号经过溶液产生的响应信号传导至采样和模数转换器，采样和模数转换器对该响应信号进行采样，生成采样结果，并对该采样结果进行模数转换，以生成模数转换数据，生成模数转换数据时处理器停止发送激励信号，处理器能够根据模数转换数据确定溶液的TDS值(总溶解固体值)。可以理解地，电极与溶液组成的系统并非等效为纯电阻电路，而是复杂的阻容电路，在该测量过程中，激励信号发出后，由于连通了电路，往往会产生极化现象和寄生电容，对测量精度产生不良影响；极化现象与化学反应和离子扩散有关，而化学反应的程度和离子扩散的数量均与时间呈正相关，即极化现象对测量精度的影响程度，和极化现象的持续时长呈正相关，时间越短，极化现象对测量精度的影响程度越小，因此需要尽量缩短激励信号的持续时长；而寄生电容的存在，同样随着时间的增加而会对测量精度产生更多的干扰，因此减少寄生电容存在的时间就可以降低其对测量精度的影响。由上可知，通过减少激励信号的持续时长就可以降低极化现象和寄生电容对测量精度的不良影响，同时，还要考虑采样和模数转换的所需要的时间，本技术方案在生成模数转换数据时即停止发送激励信号，或者说，激励信号的持续时长就是采样时长和模数转换时长之和，这样在保证采样时长和模数转换时长的前提下，缩减了激励信号的持续时长，从而缩短了极化现象和寄生电容的持续时长，或者根本就没有极化现象和寄生电容的产生时间，从而可以大幅提升TDS的测量精度，且这样的检测装置的结构简单，仅仅控制激励信号的持续时长即可，控制方式简单易行。

可选地，激励信号为电压脉冲，采样和模数转换器能够读取由激励信号带来的响应信号的脉冲的幅值，激励信号的持续时长，即是电压脉冲的时长，或者说是脉冲时长。

可选地，采样和模数转换器与处理器可以分立设置，便于根据具体需求对采样和模数转换器、处理器分开各自选型，还便于在两者中的任一个出现故障时，进行维护或者替换。

根据本发明第一方面的检测装置，可选地，处理器与采样和模数转换器集成在一个微处理器上。

在该技术方案中，处理器与采样和模数转换器集成在一起，即处理器与采样和模数转换器一体化设置，这样的集成设计，在使用上更为方便并减小整机体积的同时，由于元器件之间不再有传统的引线连接，减少了导线、线圈、机壳等部件，便于将寄生参数降到最小，从而降低寄生电容的产生概率，进一步提升TDS的测量精度。

在本发明的第二方面的技术方案中，提出了又一种检测装置，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，该检测装置包括：处理器，发送激励信号至溶液；采样电路，用于对与激励信号对应的响应信号进行采样，生成采样数据；处理器收到采样结果时，停止发送激励信号；模数转换电路，用于对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；以及处理器根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该技术方案中，检测装置包括采样电路和模数转换电路和处理器，处理器发出激励信号，激励信号经溶液产生的响应信号向采样电路传导，并由采样电路进行采样，处理器收到采样结果即停止发送激励信号，然后再由模数转换电路对该采样结果进行模数转换，生成并保存模数转换数据；考虑到在采样完成后，模数转换根据采样结果进行，即模数转换与激励信号之间并没有直接的关联，或者说在采样完成后，激励信号持续与否，并不会影响到模数转换的结果，因此，本技术方案通过在采样完成收到采样结果时即停止发送激励信号，使得激励信号的持续时长就是采样时长，这样在保证采样结果的前提下，通过压缩激励信号的持续时长而压缩了极化现象和寄生电容的持续时长，进一步地，可能极化现象和寄生电容还来不及产生而采样就已经结束，从而避免了极化现象和寄生电容的不良影响，提升了总溶解固体值的测量精度，且检测装置的结构和控制方法都更为简单。

可选地，激励信号为电压脉冲，激励信号的脉冲的幅值能够被采样电路读取，激励信号的持续时长等于脉冲幅值的持续时长，在激励信号为高电平时，为高电平的持续时长。

可以理解地，检测装置中的处理器、采样电路、模数转换电路可以分立设置，也可以一体设置；分立设置的检测装置，便于根据具体需求进行设置，以便于各部件分开各自选型，还便于在任一个出现故障时，直接单独替换，易于维护。

根据本发明第二方面的检测装置，可选地，处理器与采样电路以及模数转换电路集成在一个微处理器上。

在该技术方案中，处理器与采样电路以及模数转换电路集成设置，即处理器与采样电路和模数转换电路一体化设置，这样在减小整机体积的同时，由于元器件之间不再有传统的引线连接，减少了导线、线圈等部件，减小了寄生参数，从而降低寄生电容的产生概率，进一步提升总溶解固体值的测量精度。

根据本发明第一方面的检测装置或第二方面的检测装置，可选地，处理器还用于每隔预定时间间隔发送激励信号至溶液。

在该技术方案中，设立了检测周期以便进行多次采样以及模数转换，有利于降低误差，提高检测精度。

根据本发明第一方面的检测装置或第二方面的检测装置，可选地，检测装置还包括：第一探头和第二探头，第一探头与第二探头彼此分开设置，其中第一探头接地；处理器包括至少一个输入输出接口，其中一个输入输出接口连接至第二探头，处理器通过将输入输出接口置于高电平来向溶液发送激励信号，以及通过将输入输出接口置于低电平来停止发送激励信号；处理器通过采样插入溶液的第一探头与第二探头之间的信号来实现对响应信号的采样。

在该技术方案中，第二探头与处理器的输入输出接口(即IO接口，Input/Output，输入/输出)连接，第一探头和第二探头插入溶液且第一探头接地，处理器的输入输出接口置于高电平时发送激励信号，激励信号经第二探头、溶液以及第一探头组成的回路进行传导，第一探头与第二探头之间的信号即为对应于激励信号的响应信号，当输入输出接口置于低电平时即停止发送激励信号。

根据本发明第一方面的检测装置或第二方面的检测装置，可选地，还包括电阻元件，连接在输入输出接口和第二探头之间。

在该技术方案中，电阻元件连接在处理器的输入输出接口与第二探头之间，主要作用是提供电阻与探头交点的电压值进行后续AD转换，还可以限制电流，防止超过MCU可提供的最大电流。以确保检测的可行性，提高了检测装置可靠度。

在上述任一技术方案中，可选地，处理器：根据模数转换数据计算出等效电导率；根据等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定总溶解固体值。

在该技术方案中，由处理器对模数转换数据进行处理，根据模数转换数据计算出溶液的等效电导率，并根据等效电导率与总溶解固体值(TDS值)之间的对应关系能够确定溶液的总溶解固体值。

可选地，在激励信号外的运行时间内，根据模数转换数据计算出等效电导率，并根据等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定总溶解固体值。其中，等效电阻与总溶解固体值的对应关系为分段线性关系，等效电导率与总溶解固体值的对应关系可预先建立，能够作为预设条件记录在存储介质中，以实现TDS的测量。

在本发明的第三方面的技术方案中，提出了一种检测方法，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，该检测方法包括：发送激励信号至溶液；对与激励信号对应的响应信号进行采样，对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；在生成模数转换数据时，停止发送激励信号；以及根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该技术方案中，由处理器直接发出或由处理器控制基准电压供给装置发出激励信号至待测的溶液，产生对应的响应信号后，对该响应信号进行采样并生成采样结果，对采样结果进行模数转换，在生成模数转换数据时即停止发送激励信号，再根据模数转换数据确定溶液的总溶解固体值。可以理解地，由于溶液与电极组成的系统并非等效为纯电阻电路，而是复杂的阻容电路，这样随着激励信号发出，由于电路被连通，往往会产生寄生电容和极化现象，降低测量精度；其中，寄生电容对测量精度的影响随时间增加对会增大干扰程度；而极化现象与化学反应和离子扩散有关，化学反应的程度和离子扩散的数量则与时间呈正相关，由此可知，极化现象的持续时长与极化现象对测量精度的影响呈正相关，时间越短，极化现象对测量精度的影响程度越小，综上可知，极化现象和寄生电容均与时间呈正相关，只要缩短激励信号的持续时长就可以达到降低极化现象和寄生电容对测量精度的不良影响的目的；进一步地，考虑到采样和模数转换这两项工作在激励信号发送过程中同时进行，即激励信号的持续时长要能够满足采样和模数转换所需要的时长，因此该技术方案在采样和模数转换器生成模数转换数据时即停止发送激励信号，或者说，采样时长和模数转换时长之和就是激励信号的持续时长，这样在保证采样时长和模数转换时长的前提下，缩短了激励信号的持续时长，从而缩短了极化现象和寄生电容的持续时长，或者根本就不会产生寄生电容和极化现象，从而可以大幅提升总溶解固体值的测量精度，且这样的检测装置的结构和控制方法都更为简单。

此外，为方便进行数据统计和分析，可以对生成的模数转换数据进行持久化保存，能够为TDS检测工作提供数据分析素材。

在本发明的第四方面的技术方案中，提出了又一种检测方法，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，该检测方法包括：发送激励信号至溶液；对与激励信号对应的响应信号进行采样；在得到采样结果时，停止发送激励信号；对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；以及根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该技术方案中，由处理器直接发出或由处理器控制基准电压供给装置发出激励信号至待测的溶液，激励信号经过溶液产生响应信号，对该响应信号进行采样，在得到采样结果时就停止发送激励信号，然后对该采样结果进行模数转换，以生成模数转换数据，根据该模数转换数据能够确定溶液的TDS值(总溶解固体值)。在这个测量过程中，电极与溶液组成的系统并非等效为纯电阻电路，而是复杂的阻容电路，在该测量过程中，激励信号发出后，由于连通了电路，往往会产生极化现象和寄生电容，对测量精度产生不良影响；可以理解，极化现象与化学反应和离子扩散有关，而化学反应的程度和离子扩散的数量均与时间呈正相关，即极化现象对测量精度的影响程度，和极化现象的持续时长呈正相关，时间越短，极化现象对测量精度的影响程度越小，因此需要尽量缩短激励信号的持续时长；而寄生电容也随着时间的增加而更多的干扰测量精度；由上可知，通过减少激励信号的持续时长就可以降低极化现象和寄生电容对测量精度的不良影响，同时，还要考虑采样和模数转换的所需要的时间，另外，在采样完成后，模数转换根据采样结果进行，即模数转换与激励信号之间并没有直接的关联，或者说在采样完成后，激励信号持续与否，并不会影响到模数转换的结果，因此，本技术方案通过在得到采样结果时即停止发送激励信号，使得激励信号的持续时长就是采样时长，这样在保证采样顺利完成的情况下，激励信号的持续时长被压缩，从而缩短了寄生电容和极化现象的持续时长，或者两者根本就来不及产生，从而可以大幅提升TDS的测量精度，且这样的检测装置的结构简单，仅仅控制激励信号的持续时长即可，控制方式简单易行。

此外，为方便进行数据统计和分析，可以对生成的模数转换数据进行持久化保存，能够为TDS检测工作提供数据分析素材。

根据本发明第三方面的检测方法或第四方面的检测方法，可选地，还包括：每隔预定时间间隔发送激励信号至溶液。

在该技术方案中，设立检测周期进行多次采样以及模数转换，有利于降低误差，提高检测精度。

根据本发明第三方面的检测方法或第四方面的检测方法，可选地，根据模数转换数据确定总溶解固体值，具体包括：根据模数转换数据计算出等效电导率；根据等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定总溶解固体值。

在该技术方案中，对模数转换数据进行处理，根据模数转换数据计算出溶液的等效电导率，并根据等效电导率与总溶解固体值(TDS值)之间的对应关系能够确定溶液的总溶解固体值(TDS值)。可选地，在激励信号外的运行时间内，根据所述模数转换数据计算出所述等效电导率并根据等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定总溶解固体值。其中，等效电阻与总溶解固体值的对应关系为分段线性关系，等效电导率与总溶解固体值的对应关系可预先建立，能够作为预设条件记录在存储介质中，以实现TDS的测量。

在本发明的第五方面的技术方案中，提出了一种水质检测设备，该水质检测设备包括如上述任一项技术方案所述的检测装置。该水质检测设备通过上述任一技术方案提供的检测装置进行水溶液的TDS值检测以根据TDS值确定水质情况，该水质检测设备具有上述任一技术方案所述的检测装置的全部有益效果，在此不再赘述。

在本发明的第六方面的技术方案中，提出了一种净水装置，该净水装置包括：净水装置本体，以及如上述任一项技术方案所述的检测装置，检测装置设置在净水装置本体中，检测装置能够与净水装置本体中的水(溶液)接触，其中，检测装置的处理器被配置为发送激励信号至净水装置本体中的溶液。该净水装置包括能够净化水的净化组件，并能够通过本发明上述任一项技术方案所述的检测装置对水进行TDS检测，以确定水的TDS值或进一步确定水质情况，该装置具有上述任一技术方案所述的检测装置的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的检测装置的示意框图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的检测装置的示意框图；

图3示出了根据本发明的一个实施例的检测方法的示意流程图；

图4示出了根据本发明的另一个实施例的检测方法的示意流程图；

图5示出了根据本发明的另一个实施例的检测方法的示意流程图；

图6示出了根据本发明的一个实施例的检测装置的电路示意图；

图7示出了根据本发明的一个实施例的水质检测设备的示意框图；

图8示出了根据本发明的一个实施例的净水装置的示意框图；

图9示出了根据本发明的另一个实施例的检测方法的示意流程图；

图10示出了根据本发明的另一个实施例的检测方法的示意流程图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

图1示出了根据本发明的一个实施例的检测装置的示意框图。

如图1所示，根据本发明的一个实施例的第一检测装置100，适用于进行TDS检测，该第一检测装置100包括：能够向待测溶液发送激励信号的第一处理器102；对与激励信号对应的响应信号进行采样并对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据的采样和模数转换器104；进行总溶解固体检测时，由第一处理器102发出激励信号至待测的溶液，激励信号经过溶液产生的响应信号传导至采样和模数转换器104，采样和模数转换器104对该响应信号进行采样，生成采样结果，并对该采样结果进行模数转换，以生成并保存模数转换数据，检测过程中，采样和模数转换器104生成模数转换数据(数字值)时，第一处理器102会停止发送激励信号；或者说在生成模数转换数据后，立即停止发送激励信号，最后，总溶解固体值由第一处理器102根据模数转换数据进行计算得出。

在该实施例中，第一处理器102发出的激励信号加载在溶液中，可能会产生寄生电容和极化现象，为减少寄生电容和极化现象对测量精度的影响，本实施例提出：所述激励信号的持续时长，或者说脉冲时长要足够短，设置采样和模数转换器104允许的最短采样时长进行采样，设置采样和模数转换器104允许的最短转换时长进行模数转换，激励信号的持续时长最好等于采样时长与模数转换时长之和。

例如采样时长与模数转换时长之和为20μs，则激励信号的脉冲时长等于20μs；在另一些实施例中，采样时长与模数转换时长之和可能小于20μs，例如15μs，则激励信号的脉冲时长为15μs，或者采样时长与模数转换时长之和为10μs，则激励信号的脉冲时长为10μs，这样一方面缩短了激励信号的持续时长，减少了极化现象和寄生电容的不良影响，从而提升测量精度，另外还可以在相同的时长内，采用更高的采样频率，使第一检测装置100可在相同的时间段内收集到更多的样本，提升工作效率。

根据上述实施例的第一检测装置100，可选地，采样和模数转换器104和第一处理器102集成在一个微处理器上。这样的集成设计，一方面能够减小整机体积，在使用上更为方便；另一方面，集成后的元器件之间没有了引线连接，减少了线圈、机壳、导线等部件，便于降低寄生参数，从而降低寄生电容的产生概率，进一步提升总溶解固体值的测量精度。

实施例二：

图2示出了根据本发明的另一个实施例的第二检测装置200的示意框图。

如图2所示，根据本发明的另一个实施例的第二检测装置200，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，包括与第一处理器102同样用于发送激励信号的第二处理器202；与第一检测装置100不同之处在于，第一检测装置100中的采样和模数转换器104，在本实施例中分设为采样电路204和模数转换电路206，在检测过程中，采样和模数转换也分开执行，即：与激励信号对应的响应信号被采样电路204进行采样且第二处理器202收到采样结果时，即停止发送激励信号，然后再由模数转换电路206对采样结果进行模数转换，以生成并保存模数转换数据，模数转换数据一般为数字值；第二处理器202能够根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该实施例中，考虑到模数转换与激励信号之间并没有直接关联，因此激励信号的持续时长，只需要考虑采样时长即可，简言之，激励信号的持续时长最好等于采样时长，因此，在该实施例中将实施例一中的采样和模数转换器104分开设置为采样电路204和模数转换电路206，这样有利于分开执行采样和模数转换，更便于控制，还便于将激励信号的持续时长设置为采样时长，从而进一步缩短极化现象和寄生电容的持续时长，提升检测精度。

具体地，在一些实施例中，采样时长为18μs，则发送的激励信号的脉冲时长等于18μs。在另一些实施例中，采样时长可能小于18μs，例如16μs，则激励信号的脉冲时长为16μs，或者采样时长为12μs，则激励信号的脉冲时长为12μs，这样一方面缩短了激励信号的持续时长，减少了极化现象和寄生电容的不良影响，从而提升测量精度，另外还可以在相同的时长内，采用更高的采样频率，即在相同的时间段内收集到更多的样本，提升工作效率。

根据上述实施例的第二检测装置200，可选地，模数转换电路206、采样电路204和第二处理器202集成在一个微处理器或者模块中，即第二检测装置200为一体化设置，这样不仅能够减小整机体积，还能减少或避免传统的引线连接，减少了机壳、线圈、导线等部件，便于最大幅度地降低寄生参数，从而降低寄生电容的产生概率，进一步提升总溶解固体值的测量精度。

在上述实施例中，第一处理器102或第二处理器202还用于每经过预定时间间隔后发送激励信号至溶液，这样通过时间间隔可以周期性地进行多次采样，有利于通过多个样本校正误差，进一步提升测量精度。

当然，预定的时间间隔可以相同，也可以不同。

可选地，该预定时间间隔为200ms、220ms、250ms、300ms中的任意一个，当然，预定时间间隔并不仅限于上述时长。

在上述实施例的第一检测装置100和第二检测装置200中的任一个，还包括：插入溶液内的第一探头和第二探头，其中，第一探头用于接地(GND接口)，第二探头通过分压电阻与处理器的输入输出接口(IO接口)连接；在检测过程中，输入输出接口置于高电平状态时即为激励信号发送状态，输入输出接口置于低电平时即为激励信号停止发送状态；第一探头与第二探头之间的信号为响应信号；需要留意，本实施例中的处理器，为第一处理器102和第二处理器202中的任意一个。

在该实施例中，第一探头和第二探头插入溶液，一个连接地，一个通过分压电阻连接输入输出接口，这样使激励信号经分压电阻、第二探头、溶液以及第一探头组成了回路，使得激励信号能够在回路中传导，从而在第一探头与第二探头之间产生对应于激励信号的响应信号，这样的结构简单，易于生产、使用和控制。

可以理解地，第一探头和第二探头可以有多种形式，例如探针装置。

在上述实施例中，在输入输出接口和第二探头之间设有电阻元件。通过电阻元件的设置，能够提供电阻与探头交点的电压值进行后续AD转换，还可以限制电流，防止超过MCU可提供的最大电流。确保检测装置工作的稳定性和可靠性。

在上述实施例中，第一处理器102和第二处理器202中，均能够利用模数转换数据计算出等效电导率，再根据总溶解固体值与等效电导率的对应关系确定出总溶解固体值。实际操作过程中：处理器在激励信号外的运行时间内，首先根据模数转换数据计算出等效电导率，然后根据总溶解固体值与等效电导率之间的对应关系确定总溶解固体值。总溶解固体值与等效电导率的之间对应关系可预先建立，建立等效电导率与总溶解固体值分段线性关系，能够作为预设条件记录在存储介质中，以实现TDS的测量。

实施例三：

图3示出了根据本发明的一个实施例的检测方法的示意流程图。

如图3所示，根据本发明的一个实施例的检测方法，包括：步骤S302，发送激励信号至待测的溶液；步骤S304，对响应信号进行采样并对采样结果进行模数转换，生成并保存模数转换数据；步骤S306，生成模数转换数据时，停止发送激励信号；步骤S308，根据模数转换数据确定总溶解固体值。

在该实施例中，在生成模数转换数据时即停止激励信号，即激励信号的持续时长等于采样时长和模数转换之和，最大幅度地缩短了激励信号的持续时长，能够减少极化现象和寄生电容对测量精度的影响，提升检测精度，在一些实施例中，采样时长和模数转换之和为20μs，则激励信号的持续时长，或者说脉冲时长为20μs，当然，采样时长和模数转换时长之和为并不仅限于20μs，也可能是12μs、10μs、8μs中的任意一个，或者其它数值。

对于生成的模数转换数据可以选择进行持久化存储。

实施例四：

图4示出了根据本发明的又一个实施例的检测方法的示意流程图。

如图4所示，根据本发明的又一个实施例的一种检测方法，包括：步骤S402，将处理器的输入输出口置为高电平；步骤S404，对与高电平对应的响应信号进行采样；步骤S406，得到采样结果时，将处理器的输入输出口置为低电平；步骤S408，根据采样结果进行模数转换，生成并保存转换出的数字值；步骤S410，根据数字值确定总溶解固体值。

在该实施例中，先对响应信号进行采样，在得到采样结果时，停止输出高电平并改为低电平，即停止了发送激励信号，模数转换过程置于激励信号停止之后，即激励信号的持续时长仅与采样时长相关，这样可以进一步缩短激励信号的持续时长，从而进一步地降低极化现象、寄生电容的影响，提升检测精度；可以理解地，模数转换是根据采样结果进行，与激励信号并无直接关联，因此模数转换过程置于激励信号停止之后再进行，并不会影响到模数转换的结果。

具体地，在一些实施例中，采样时长为20μs，则激励信号的持续时长，或者说脉冲时长为20μs，当然，采样时长并不仅限于20μs，也可能是17μs、14μs、9μs中的任意一个，或者其它数值。

可选地，对于生成的模数转换数据，或者说数字值可以选择进行持久化存储。

实施例五：

图5示出了根据本发明的又一个实施例的检测方法的示意流程图。

如图5所示，根据本发明的一个实施例的检测方法，包括：步骤S502，发送激励信号至待测的溶液；步骤S504，对响应信号进行采样并对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；步骤S506，生成模数转换数据时，停止发送激励信号；步骤S508，根据模数转换数据，计算溶液的等效电导率；步骤S510，根据总溶解固定值和等效电导率之间的预设分段线性关系，确定总溶解固体值。

在该实施例中，通过预先建立等效电导率和总溶解固定值之间的分段线性关系，在根据模数转换数据计算出等效电导率后可以快速确定总溶解固定值，方法简单，易于控制且准确。

实施例六：

图6示出了根据本发明的一个实施例的检测装置的电路示意图；

如图6所示，根据本发明的一个实施例的TDS检测设备500，包括：TDS探头502、分压电阻504和MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)506。TDS探头502至少有两个探针，其中有一个探针连接电路的地(GND接口，即Ground，地)，另一个探针连接分压电阻504。两个探针之间的电阻表示待测溶液的等效电阻，或者说是水电阻505。分压电阻504的另一端与MCU 506的一个IO接口相连，用于施加激励信号508。分压电阻504与探针交点为响应信号510，脉冲的幅值被MCU 506的AD(Analog-to-Digital，模拟信号到数字信号)接口读出。

在该实施例中，如图9所示，每隔一段时间(如250ms)，MCU发出中断信号，将IO接口置为高电平，即发出激励信号，使用所用MCU 506允许的最短AD采样与转换时长对响应信号进行AD，保存该数字值。AD结束后将IO接口置为低电平，激励信号结束。如图10所示，在激励信号外的运行时间内，将保存的数字值计算为等效电导率，根据已与TDS值建立的分段线性关系计算出TDS值，激励信号的脉冲时长，一般不超过采样与转换时长，具体地，例如采样与转换时长为20μs，则脉冲时长不超过20μs。该TDS检测设备的电路结构与控制方法简单，减少了极化现象和寄生电容对测量精度的影响，TDS测量精度高。

实施例七：

图7示出了根据本发明的一个实施例的水质检测设备的示意框图。

如图7所示，根据本发明的一个实施例的水质检测设备600，包括：如上述任一项实施例提供的检测装置。该水质检测设备600通过上述任一实施例提供的检测装置进行水溶液的TDS值检测以根据TDS值确定水质情况，该设备具有上述任一实施例所述的检测装置的全部有益效果，在此不再赘述。

实施例八：

图8示出了根据本发明的一个实施例的净水装置的示意框图。

如图8所示，根据本发明的一个实施例的净水装置700，包括：净水装置本体702，以及如上述任一项实施例所述的检测装置，其中，检测装置的处理器被配置为发送激励信号至净水装置本体中的溶液。该净水装置包括能够净化水的净化组件，并能够通过本发明上述任一项实施例所述的检测装置对水进行TDS检测，以确定水的TDS值或进一步确定水质情况，该装置具有上述任一实施例所述的检测装置的全部有益效果，在此不再赘述。

考虑到相关技术中提出的技术问题，本发明提出了一种检测装置、检测方法、水质检测设备和净水装置，通过采用采样时长和模数转换时长之和作为激励信号的持续时长，或者仅仅采用采样时长作为激励信号的持续时长，最大幅度地缩短了极化现象和寄生电容持续时长，降低了这两者对于测量精度的影响，且检测装置的结构和控制方法简单，易于操控。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种检测装置，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，其特征在于，所述检测装置包括：

处理器，发送激励信号至所述溶液；

采样和模数转换器，用于对与所述激励信号对应的响应信号进行采样，对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；

所述处理器收到所述模数转换数据时，停止发送所述激励信号；以及

所述处理器根据所述模数转换数据确定总溶解固体值；

所述激励信号的持续时长等于所述采样时长与所述模数转换时长之和；

所述检测装置还包括：

第一探头和第二探头，所述第一探头与所述第二探头彼此分开设置，其中所述第一探头接地；

所述处理器包括至少一个输入输出接口，其中一个所述输入输出接口连接至所述第二探头，所述处理器通过将所述输入输出接口置于高电平来向所述溶液发送所述激励信号，以及通过将所述输入输出接口置于低电平来停止发送所述激励信号；

所述处理器通过采样插入所述溶液的所述第一探头与所述第二探头之间的信号来实现对响应信号的采样。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述处理器与所述采样和模数转换器集成在一个微处理器上。

3.一种检测装置，用于对溶液中的总溶解固体进行检测，其特征在于，所述检测装置包括：

处理器，发送激励信号至所述溶液；

采样电路，用于对与所述激励信号对应的响应信号进行采样，生成采样结果；

所述处理器收到所述采样结果时，停止发送所述激励信号；

模数转换电路，用于对所述采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；以及

所述处理器根据所述模数转换数据确定总溶解固体值；

所述激励信号的持续时长等于所述采样时长与所述模数转换时长之和；

所述检测装置还包括：

第一探头和第二探头，所述第一探头与所述第二探头彼此分开设置，其中所述第一探头接地；

所述处理器包括至少一个输入输出接口，其中一个所述输入输出接口连接至所述第二探头，所述处理器通过将所述输入输出接口置于高电平来向所述溶液发送所述激励信号，以及通过将所述输入输出接口置于低电平来停止发送所述激励信号；

所述处理器通过采样插入所述溶液的所述第一探头与所述第二探头之间的信号来实现对响应信号的采样。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述处理器与所述采样电路以及所述模数转换电路集成在一个微处理器上。

5.根据权利要求3或4所述的检测装置，其特征在于，所述处理器还用于每隔预定时间间隔发送激励信号至所述溶液。

6.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，还包括电阻元件，连接在所述输入输出接口和所述第二探头之间。

7.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述处理器：

根据所述模数转换数据计算出等效电导率；

根据所述等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定总溶解固体值。

8.一种检测方法，用于利用检测装置对溶液中的总溶解固体进行检测，其特征在于，所述检测装置包括：第一探头、第二探头和处理器，所述第一探头与所述第二探头彼此分开设置，其中所述第一探头接地，所述处理器包括至少一个输入输出接口，其中一个所述输入输出接口连接至所述第二探头，所述检测方法包括：

发送激励信号至所述溶液，所述发送激励信号至所述溶液具体为将所述处理器的输入输出接口置于高电平来向所述溶液发送所述激励信号，以及通过将所述输入输出接口置于低电平来停止发送所述激励信号；

对与所述激励信号对应的响应信号进行采样，对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；所述对与所述激励信号对应的响应信号进行采样具体为所述处理器通过采样插入所述溶液的所述第一探头与所述第二探头之间的信号来实现对响应信号的采样；

在生成所述模数转换数据时，停止发送所述激励信号；以及

根据所述模数转换数据确定总溶解固体值；

所述激励信号的持续时长等于所述采样时长与所述模数转换时长之和。

9.一种检测方法，用于利用检测装置对溶液中的总溶解固体进行检测，其特征在于，所述检测装置包括：第一探头、第二探头和处理器，所述第一探头与所述第二探头彼此分开设置，其中所述第一探头接地，所述处理器包括至少一个输入输出接口，其中一个所述输入输出接口连接至所述第二探头，所述检测方法包括：

发送激励信号至所述溶液，所述发送激励信号至所述溶液具体为将所述处理器的输入输出接口置于高电平来向所述溶液发送所述激励信号，以及通过将所述输入输出接口置于低电平来停止发送所述激励信号；

对与所述激励信号对应的响应信号进行采样，所述对与所述激励信号对应的响应信号进行采样具体为所述处理器通过采样插入所述溶液的所述第一探头与所述第二探头之间的信号来实现对响应信号的采样；

在得到采样结果时，停止发送所述激励信号；

对采样结果进行模数转换，生成模数转换数据；以及

根据所述模数转换数据确定总溶解固体值；

所述激励信号的持续时长为所述采样时长。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，还包括：

每隔预定时间间隔发送激励信号至所述溶液。

11.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述模数转换数据确定总溶解固体值，具体包括：

根据所述模数转换数据计算出等效电导率；

根据所述等效电导率与总溶解固体值的对应关系确定所述总溶解固体值。

12.一种水质检测设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至7中任一项所述的检测装置。

13.一种净水装置，其特征在于，包括：

净水装置本体；

如权利要求1至7中任一项所述的检测装置，所述检测装置设置在所述净水装置本体中，

其中，所述检测装置的处理器被配置为发送所述激励信号至所述净水装置本体中的溶液。

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