CN113340968B - 一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,包括:确定模块,用于根据所述水溶液的初始参数,计算检测氧化还原电位的目标水流速度;调节模块,用于基于所述目标水流速度;调节氧化还原电位仪在所述水溶液中的水压;所述调节模块,还用于当检测水溶液的氧化还原电位结束后,调节所述氧化还原电位仪在去离子水溶液中的水压;本发明提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,通过设置调节模块,根据目标水流速度来调节氧化还原电位仪中管路的水压,让在管路中的水溶液快速流动起来,让氧化还原电位值快速达到饱和值,减少检测时间,提高测试水溶液氧化还原电位的效率。
Description
技术领域
本发明涉及氧化还原电位测量技术领域,特别涉及一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪。
背景技术
因被测水溶液中的离子要被ORP电极阴极和阳极吸附后才能形成电位差,因水溶液静止,水溶液中的离子要和电极接近后才能捕获到,水溶液中的离子自由运动在静止水溶液中相对比较慢,ORP电极要捕获到饱和的离子,即获得最大的ORP值需要的时间较长;
同样,将ORP电极放入去离子水溶液中,让ORP电极上的离子清除掉,因去离子水溶液为静止状态,离子要自由扩散在水溶液中相对比较慢,即ORP电极上的离子被清除掉,需要的时间也比较长;
市场上的在线ORP测试方法尽管是将ORP电极装在水路中,通常水路中的水流速很小,要获得稳定的值也是比较慢的,但在线监测ORP值对速度要求不是太重要。但是市场上针对便携式ORP测试笔来说,因被测试水溶液通常是静止的,测试出稳定后的ORP值需要很长的时间,使用起来十分不方便。
发明内容
本发明提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,通过设置调节模块,根据目标水流速度来调节氧化还原电位仪中管路的水压,让在管路中的水溶液快速流动起来,让氧化还原电位值快速达到饱和值,减少检测时间,提高测试水溶液氧化还原电位的效率。
本发明提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,包括:
确定模块,用于根据所述水溶液的初始参数,计算检测氧化还原电位的目标水流速度;
调节模块,用于基于所述目标水流速度,调节氧化还原电位仪在所述水溶液中的水压;
所述调节模块,还用于当检测水溶液的氧化还原电位结束后,调节所述氧化还原电位仪在去离子水溶液中的水压。
在一种可能实现的方式中,
所述确定模块,包括:
检测单元,用于检测所述水溶液中的离子在所述水溶液静止时的离子移动速度,并检测水溶液流动速度与离子移动速度之间的对应关系;
确定单元,用于基于预设检测时间确定所述水溶液中离子的目标移动速度,并基于所述离子移动速度、目标移动速度以及水溶液流动速度与离子移动速度的对应关系,确定检测氧化还原电位的目标水流速度。
在一种可能实现的方式中,
还包括:管路模块;
所述管路模块与所述调节模块连接,用于向所述调节模块发送管路中的水压情况;
所述管路模块由第一循环管路、第二循环管路、内部管路组成,所述第一循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有出水口,所述第二循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有进水口;
所述内部管路的内设置有电极阴极和电极阳极。
在一种可能实现的方式中,
所述调节模块包括:
获取单元,用于基于所述目标水流速度,确定内部管路的流量,并基于所述内部管路的流量,确定出水口的目标水压和进水口的目标水压;
水压检测单元,用于检测并获取所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号;
信号处理单元,用于对所述出水水压信号和进水水压信号进行预处理,得到所述出水水压信号和进水水压信号的信噪比和均方差,并基于所述信噪比和均方差,设定目标小波基和目标层数;
所述信号处理单元,还用于基于所述目标小波基和目标层数,对所述出水水压信号和进水水压信号进行小波分解,得到出水小波信号和进水小波信号;并基于所述目标层数,去除所述出水小波信号和进水小波信号中的噪声信号,得到小波分解系数,且基于所述小波分解系数对所述出水小波信号和进水小波信号进行小波重构,得到目标出水信号和目标进水信号;
水压控制单元,用于接收并对所述目标出水信号和目标进水信号进行解析,得到出水口的初始水压和进水口的初始水压,并结合出水口的目标水压和进水口的目标水压,得到出口调节水压和进口调节水压;
所述水压控制单元,还用于基于所述出口调节水压和进口调节水压构建逻辑控制序列,并生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,并基于所述执行程序建立执行机构与执行条目的链接路径,并建立控制指令;
执行单元,用于基于所述控制指令,控制相关的执行机构进行相应的操作,从而调节所述氧化还原电位仪内部管路的水压。
在一种可能实现的方式中,
所述获取单元包括:
第一计算子单元,用于基于所述目标水流速度,并根据如下公式确定内部管路的流量:
其中,Q表示所述内部管路的流量,V表示所述目标水流速度,π表示圆周率,取值为3.14,D表示所述内部管路的内径;
第二计算单元,用于基于所述内部管路的流量,确定所述出水口和进水口之间的压差:
其中,P表示所述出水口与所述进水口之间的压差,ρ表示所述水溶液的密度,g表示重力加速度,取值为9.8m/s2,L表示所述内部管路的长度,δ表示沿程阻力损失系数,表示所述内部管路的管道比阻,L1表示第一循环管路的长度,L2表示第二循环管路的长度,e表示自然常数,取值为2.72,τ表示所述第一循环管路和第二循环管路的水压补偿系数,取值为(0.75,0.95);
确定子单元,用于设定所述进水口的目标水压为预设标准水压,并根据所述所述出水口和进水口之间的压差,确定所述出水口的目标水压。
在一种可能实现的方式中,
所述水压控制单元包括:
第一建立子单元,用于基于所述执行机构的参数,建立所述执行机构的工作模型,并基于所述工作模型得到所述执行机构的工作能力指数;
其中,G表示所述执行机构的工作能力指数,H表示所述执行机构的水头相对值,取值为(0.5,1),q表示所述执行机构的单位流量的相对值,取值为(0.4,0.9),E表示所述执行机构中动力组件的动力相对值,取值为(0.7,0.9);
第三计算子单元,用于基于所述工作能力指数,并根据如下公式设定所述执行机构的工作功率:
基于所述执行机构的工作功率构建逻辑控制序列;
第二建立子单元,用于建立所述逻辑控制序列与源代码之间的依赖关系,基于所述依赖关系生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,对所述执行程序进行解析,获取执行机构及其对应的执行条目,且建立执行机构及其对应的执行条目之间的链接路径,并基于所述链接路径、执行机构及其对应的执行条目建立控制指令。
在一种可能实现的方式中,
所述水压检测单元包括:
采集子单元,用于采集所述出水口和进水口静置在所述水溶液中的连续出水水压信号和连续进水水压信号;
处理子单元,用于根据所述采集子单元在所述出水口和进水口的位置以及采集时间,确定所述采集子单元有效采集范围,并基于所述有效采集范围,分别截取所述连续出水水压信号和连续进水水压信号的有效出水水压信号和有效进水水压信号;
拼接子单元,用于分别将所述有效出水水压信号和有效进水水压信号进行拼接组成所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明实施例中一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪的结构图;
图2为本发明实施例中管路模块的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,如图1所示,包括:
确定模块,用于根据所述水溶液的初始参数,计算检测氧化还原电位的目标水流速度;
调节模块,用于基于所述目标水流速度,调节氧化还原电位仪在所述水溶液中的水压;
所述调节模块,还用于当检测水溶液的氧化还原电位结束后,调节所述氧化还原电位仪在去离子水溶液中的水压。
在该实施例中,在所述氧化还原电位仪检测水溶液的氧化还原电位的原理使水溶液中的离子要被ORP电极阴极和阳极吸附后形成电位差,结束后,需要在去离子水溶液中把ORP电极阴极和阳极吸附的离子去除。
上述设计方案的有益效果是:本发明提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,通过设置调节模块,根据目标水流速度来调节氧化还原电位仪中管路的水压,让在管路中的水溶液快速流动起来,让氧化还原电位值快速达到饱和值,减少检测时间,提高测试水溶液氧化还原电位的效率,同样,在检测结束后,通过调节调节氧化还原电位仪中管路的水压,让去离子水溶液快速流动起来,使电极的离子快速清除,提高离子清除的效率。
实施例2
基于实施例1的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,所述确定模块包括:
检测单元,用于检测所述水溶液中的离子在所述水溶液静止时的离子移动速度,并检测水溶液流动速度与离子移动速度之间的对应关系;
确定单元,用于基于预设检测时间确定所述水溶液中离子的目标移动速度,并基于所述离子移动速度、目标移动速度以及水溶液流动速度与离子移动速度的对应关系,确定检测氧化还原电位的目标水流速度。
上述设计方案的有益效果是:通过在确定目标水流速度时,考虑水溶液中离子的移动速度与水溶液流动速度的关系,使在确定的目标水流速度检测水溶液氧化还原电位时,保证检测时间,能提高检测的效率。
实施例3
基于实施例1的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,如图2所示,还包括:管路模块;
所述管路模块与所述调节模块连接,用于向所述调节模块发送管路中的水压情况;
所述管路模块由第一循环管路、第二循环管路、内部管路组成,所述第一循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有出水口,所述第二循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有进水口;
所述内部管路的内设置有电极阴极和电极阳极。
上述设计方案的工作原理是:所述氧化还原电位仪检测时,将所述第一循环管路、第二循环管路放置于水溶液中,水溶液从进水口,经过第一循环管路到达内部管路,再从内部管路经过第二循环管路从出水口流出,实现水溶液在管路中的循环流动,使得水溶液在内部管路中快速流动,设置在内部管路中的电极阴极和电极阳极可快速吸收离子,实现氧化还原电位值的快速检测。
实施例4
基于实施例3的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,所述调节模块包括:
获取单元,用于基于所述目标水流速度,确定内部管路的流量,并基于所述内部管路的流量,确定出水口的目标水压和进水口的目标水压;
水压检测单元,用于检测并获取所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号;
信号处理单元,用于对所述出水水压信号和进水水压信号进行预处理,得到所述出水水压信号和进水水压信号的信噪比和均方差,并基于所述信噪比和均方差,设定目标小波基和目标层数;
所述信号处理单元,还用于基于所述目标小波基和目标层数,对所述出水水压信号和进水水压信号进行小波分解,得到出水小波信号和进水小波信号;并基于所述目标层数,去除所述出水小波信号和进水小波信号中的噪声信号,得到小波分解系数,且基于所述小波分解系数对所述出水小波信号和进水小波信号进行小波重构,得到目标出水信号和目标进水信号;
水压控制单元,用于接收并对所述目标出水信号和目标进水信号进行解析,得到出水口的初始水压和进水口的初始水压,并结合出水口的目标水压和进水口的目标水压,得到出口调节水压和进口调节水压;
所述水压控制单元,还用于基于所述出口调节水压和进口调节水压构建逻辑控制序列,并生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,并基于所述执行程序建立执行机构与执行条目的链接路径,并建立控制指令;
执行单元,用于基于所述控制指令,控制相关的执行机构进行相应的操作,从而调节所述氧化还原电位仪内部管路的水压。
在该实施例中,根据所述信噪比和取值和均方差的取值,确定小波和期望信号的相关性,并根据所述相关性确定目标小波基和目标层数。
在该实施例中,对所述出水水压信号和进水水压信号进行小波分解和重构,可以减小检测信号的误差,使得到的目标出水信号和目标进水信号精度更高。
在该实施例中,所述逻辑控制序列为根据所述出口调节水压和进口调节水压得到有关所述执行机构的控制序列。
在该实施例中,所述执行机构为多个,例如可以是水泵、水轮机等将动能转化为机械能的机构。
上述设计方案的有益效果是:通过据目标水流速度来确定氧化还原电位仪中管路的调节水压,并基于所述水压进而确定执行机构的控制指令,按照控制指令进行工作,来最终达到目标水流速度,减少检测时间,提高测试水溶液氧化还原电位的效率。
实施例5
基于实施例4的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,所述获取单元包括:
第一计算子单元,用于基于所述目标水流速度,并根据如下公式确定内部管路的流量:
其中,Q表示所述内部管路的流量,V表示所述目标水流速度,π表示圆周率,取值为3.14,D表示所述内部管路的内径;
第二计算单元,用于基于所述内部管路的流量,确定所述出水口和进水口之间的压差:
其中,P表示所述出水口与所述进水口之间的压差,ρ表示所述水溶液的密度,g表示重力加速度,取值为9.8m/s2,L表示所述内部管路的长度,δ表示沿程阻力损失系数,表示所述内部管路的管道比阻,L1表示第一循环管路的长度,L2表示第二循环管路的长度,e表示自然常数,取值为2.72,τ表示所述第一循环管路和第二循环管路的水压补偿系数,取值为(0.75,0.95);
确定子单元,用于设定所述进水口的目标水压为预设标准水压,并根据所述所述出水口和进水口之间的压差,确定所述出水口的目标水压。
在该实施例中,所述称为沿程阻力损失系数的大小是与流程长度成正比的。
在该实施例中,所述管道比阻用来表示单位流量通过单位长度管道所损失的水流量,损失的水流量越多,管道比阻越大。
上述设计方案的有益效果是:通过根据目标水流速度确定内部管路的流量,并根据所述流量来确定出水口和进水口的压差,基于所述压差压差来确定出水口和进水口的目标水压,在计算压差的过程中考虑管路的管道比阻,使得到的压差更准确,使最终达到水流速度更接近目标水流速度,从而保证检测的准确性,并提高测试水溶液氧化还原电位的效率。
实施例6
基于实施例4的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,所述水压控制单元包括:
第一建立子单元,用于基于所述执行机构的参数,建立所述执行机构的工作模型,并基于所述工作模型得到所述执行机构的工作能力指数;
其中,G表示所述执行机构的工作能力指数,H表示所述执行机构的水头相对值,取值为(0.5,1),q表示所述执行机构的单位流量的相对值,取值为(0.4,0.9),E表示所述执行机构中动力组件的动力相对值,取值为(0.7,0.9);
第三计算子单元,用于基于所述工作能力指数,并根据如下公式设定所述执行机构的工作功率:
基于所述执行机构的工作功率构建逻辑控制序列;
第二建立子单元,用于建立所述逻辑控制序列与源代码之间的依赖关系,基于所述依赖关系生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,对所述执行程序进行解析,获取执行机构及其对应的执行条目,且建立执行机构及其对应的执行条目之间的链接路径,并基于所述链接路径、执行机构及其对应的执行条目建立控制指令。
在该实施例中,所述执行机构的参数包括水头参数、流量参数、动力组件参数。
在该实施例中,所述执行机构的水头相对值用来表示所述执行机构的进口和出口截面处单位重量的水流能量差的大小,取值越大,表示所述水流能量差越大。
在该实施例中,所述执行机构的单位流量的相对值用来表示所述执行机构的单位时间内输出流量的能力,取值越大,输出流量越大。
在该实施例中,所述执行机构的动力组件的相对值用来表示所述执行机构的动力组件的输出动力的能力,取值越大,输出动力越大。
在该实施例中,所述执行条目例如可以是执行机构工作功率的设定。
上述设计方案的有益效果是:通过构建执行机构的工作模型,得到所述执行机构的工作能力指数,并结合进口调节电压和出口调节电压设定所述执行机构的工作功率,使在所述工作功率下达到调节进口调节电压和出口调节电压的目的,使最终达到水流速度更接近目标水流速度,从而提高测试水溶液氧化还原电位的效率。
实施例7
基于实施例4的基础上,本发明实施例提供一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,所述水压检测单元包括:
采集子单元,用于采集所述出水口和进水口静置在所述水溶液中的连续出水水压信号和连续进水水压信号;
处理子单元,用于根据所述采集子单元在所述出水口和进水口的位置以及采集时间,确定所述采集子单元有效采集范围,并基于所述有效采集范围,分别截取所述连续出水水压信号和连续进水水压信号的有效出水水压信号和有效进水水压信号;
拼接子单元,用于分别将所述有效出水水压信号和有效进水水压信号进行拼接组成所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号。
在该实施例中,所述采集子单元包含若干个,分别设置于所述出水口和进水口的各个部位。
上述设计方案的有益效果是:通过对所述连续出水水压信号和连续进水水压信号进行处理截取和拼接,保证得到的出水水压信号和进水口的进水水压信号的有效性,能更好的反应进水口和出水口的水压情况,为调节水压的确定提供准确的数据。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,其特征在于,包括:
确定模块,用于根据水溶液的初始参数,计算检测氧化还原电位的目标水流速度;
调节模块,用于基于所述目标水流速度,调节氧化还原电位仪在所述水溶液中的水压;
所述调节模块,还用于当检测水溶液的氧化还原电位结束后,调节所述氧化还原电位仪在去离子水溶液中的水压;
所述确定模块,包括:
检测单元,用于检测所述水溶液中的离子在所述水溶液静止时的离子移动速度,并检测水溶液流动速度与离子移动速度之间的对应关系;
确定单元,用于基于预设检测时间确定所述水溶液中离子的目标移动速度,并基于所述离子移动速度、目标移动速度以及水溶液流动速度与离子移动速度的对应关系,确定检测氧化还原电位的目标水流速度;
还包括:管路模块;
所述管路模块与所述调节模块连接,用于向所述调节模块发送管路中的水压情况;
所述管路模块由第一循环管路、第二循环管路、内部管路组成,所述第一循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有出水口,所述第二循环管路的一端与所述内部管路连接,另一端设置有进水口;
所述内部管路的内部设置有电极阴极和电极阳极;
所述调节模块包括:
获取单元,用于基于所述目标水流速度,确定内部管路的流量,并基于所述内部管路的流量,确定出水口的目标水压和进水口的目标水压;
水压检测单元,用于检测并获取所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号;
信号处理单元,用于对所述出水水压信号和进水水压信号进行预处理,得到所述出水水压信号和进水水压信号的信噪比和均方差,并基于所述信噪比和均方差,设定目标小波基和目标层数;
所述信号处理单元,还用于基于所述目标小波基和目标层数,对所述出水水压信号和进水水压信号进行小波分解,得到出水小波信号和进水小波信号;并基于所述目标层数,去除所述出水小波信号和进水小波信号中的噪声信号,得到小波分解系数,且基于所述小波分解系数对所述出水小波信号和进水小波信号进行小波重构,得到目标出水信号和目标进水信号;
水压控制单元,用于接收并对所述目标出水信号和目标进水信号进行解析,得到出水口的初始水压和进水口的初始水压,并结合出水口的目标水压和进水口的目标水压,得到出口调节水压和进口调节水压;
所述水压控制单元,还用于基于所述出口调节水压和进口调节水压构建逻辑控制序列,并生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,并基于所述执行程序建立执行机构与执行条目的链接路径,并建立控制指令;
执行单元,用于基于所述控制指令,控制相关的执行机构进行相应的操作,从而调节所述氧化还原电位仪内部管路的水压;
所述获取单元包括:
第一计算子单元,用于基于所述目标水流速度,并根据如下公式确定内部管路的流量:
第二计算单元,用于基于所述内部管路的流量,确定所述出水口和进水口之间的压差:
其中,表示所述出水口与所述进水口之间的压差,表示所述水溶液的密度,g表示重
力加速度,取值为9.8m/,表示所述内部管路的长度,表示沿程阻力损失系数,表
示所述内部管路的管道比阻,表示第一循环管路的长度,表示第二循环管路的长度,e
表示自然常数,取值为2.72,表示所述第一循环管路和第二循环管路的水压补偿系数,取
值为(0.75,0.95);
确定子单元,用于设定所述进水口的目标水压为预设标准水压,并根据所述出水口和进水口之间的压差,确定所述出水口的目标水压。
2.根据权利要求1所述的一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,其特征在于,所述水压控制单元包括:
第一建立子单元,用于基于所述执行机构的参数,建立所述执行机构的工作模型,并基于所述工作模型得到所述执行机构的工作能力指数;
其中,表示所述执行机构的工作能力指数,表示所述执行机构的水头相对值,取值
为(0.5,1),表示所述执行机构的单位流量的相对值,取值为(0.4,0.9),E表示所述执行机
构中动力组件的动力相对值,取值为(0.7,0.9);
第三计算子单元,用于基于所述工作能力指数,并根据如下公式设定所述执行机构的工作功率:
基于所述执行机构的工作功率构建逻辑控制序列;
第二建立子单元,用于建立所述逻辑控制序列与源代码之间的依赖关系,基于所述依赖关系生成与所述逻辑控制序列对应的执行程序,对所述执行程序进行解析,获取执行机构及其对应的执行条目,且建立执行机构及其对应的执行条目之间的链接路径,并基于所述链接路径、执行机构及其对应的执行条目建立控制指令。
3.根据权利要求1所述的一种可调节水流速度的水溶液氧化还原电位仪,其特征在于,所述水压检测单元包括:
采集子单元,用于采集所述出水口和进水口静置在所述水溶液中的连续出水水压信号和连续进水水压信号;
处理子单元,用于根据所述采集子单元在所述出水口和进水口的位置以及采集时间,确定所述采集子单元有效采集范围,并基于所述有效采集范围,分别截取所述连续出水水压信号和连续进水水压信号的有效出水水压信号和有效进水水压信号;
拼接子单元,用于分别将所述有效出水水压信号和有效进水水压信号进行拼接组成所述出水口的出水水压信号和进水口的进水水压信号。
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