CN113834916A - 用于静止水环境的溶解氧测量方法、传感器 - Google Patents

用于静止水环境的溶解氧测量方法、传感器 Download PDF

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CN113834916A CN202111115345.8A CN202111115345A CN113834916A CN 113834916 A CN113834916 A CN 113834916A CN 202111115345 A CN202111115345 A CN 202111115345A CN 113834916 A CN113834916 A CN 113834916A
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Abstract

本公开涉及溶解氧测量技术领域。一种用于静止水环境的溶解氧测量方法，在溶解氧传感器完成一次水体的溶解氧浓度的测量后，将溶解氧传感器的下一次测量延迟第一预设时长。本公开在测量完一次水体的溶解氧浓度，此时将溶解氧传感器下一次的测量推迟第一预设时长，在分子的自由扩散效应下，整体水域的氧分子会沿浓度梯度补充进溶解氧传感器所在区域的水域，直到溶解氧传感器所在区域的水域与整体水域的氧浓度达到平衡状态。本公开提供的用于静止水环境的溶解氧测量方法能在保持水环境静止的条件下，持续地、更精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。

Description

用于静止水环境的溶解氧测量方法、传感器
技术领域
本公开涉及溶解氧测量技术领域。
背景技术
溶解氧传感器是一种用于测量氧气在水中的溶解量的传感设备，被广泛应用于各种水体环境中。
但在一些高规格的实验环境或水产养殖环境中，需要水体一直保持静止的状态。现有技术中的溶解氧传感器在这种静止水环境中长期工作时，由于溶解氧传感器检测水体含氧量时会消耗氧气，难以持续且精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种溶解氧测量方法、传感器，可以持续地、更精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。
第一方面，本公开提供了一种用于静止水环境的溶解氧测量方法，在溶解氧传感器完成一次水体的溶解氧浓度的测量后，将溶解氧传感器的下一次测量延迟第一预设时长。
可选地，所述第一预设时长为90秒。
可选地，所述第一预设时长通过以下步骤确定：
分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中；
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量后关闭所有溶解氧传感器；
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量，并记录每个溶解传感器的总间隔时间Tn，n为已开启的溶解氧传感器的个数，
Tn＝n·t；
将第n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差，当所述差值的绝对值小于预设阈值时，取此时的Tn作为第一预设时长的最小值。
第二方面，本公开还提供了一种用于静止水环境的溶解氧传感器，包括延时控制模块，延时控制模块控制溶解氧传感器检测水体的溶解氧浓度后，将溶解氧传感器的下次测量延迟第三预设时长。
可选地，所述第三预设时长为90秒。
可选地，所述第三预设时长通过以下方法确定：
将分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中；
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量；
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量，并记录每个溶解传感器的总间隔时间Tn，n为已开启的溶解氧传感器的个数，
Tn＝n·t；
将第n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差，当所述差值的绝对值小于预设阈值时，取此时的Tn作为第三预设时长的最小值。
可选地，所述延时控制模块包括MCU、计时器，用于开关溶解氧传感器的第一开关，当溶解氧传感器完成一次水体溶解氧浓度的检测后，MCU关闭第一开关，MCU触发计时器开始计时，当计时到达预设数值时，MCU控制开启第一开关。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开提供的一种用于静止水环境的溶解氧测量方法，在溶解氧传感器完成一次水体的溶解氧浓度的测量后，将溶解氧传感器的下一次测量延迟第一预设时长。由于溶解氧传感器检测时会消耗掉所在水域内的氧气，溶解氧传感器所在区域内的水体溶解氧含量会低于整体的水域的溶解氧含量。因此本公开在测量完一次水体的溶解氧浓度，此时将溶解氧传感器下一次的测量推迟第一预设时长，在分子的自由扩散效应下，整体水域的氧分子会沿浓度梯度补充进溶解氧传感器所在区域的水域，直到溶解氧传感器所在区域的水域与整体水域的氧浓度达到平衡状态。本公开提供的用于静止水环境的溶解氧测量方法能在保持水环境静止的条件下，持续地、更精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述的用于静止水环境的溶解氧测量方法的流程示意图；
图2为本公开实施例所述的用于静止水环境的溶解氧测量方法的确定第一预设时长的流程示意图；
图3为本公开实施例所述的用于静止水环境的溶解氧传感器的结构示意图；
图4为本公开实施例所述的用于静止水环境的溶解氧传感器的确定第三预设时长的流程示意图。
图5为本公开实施例所述的用于静止水环境的延时控制模块的结构示意图。
其中，1、溶解氧传感器；11、延时控制模块；
111、MCU；112、计时器；113、第一开关。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开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公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本公开实施例所述的用于静止水环境的溶解氧测量方法的流程示意图。用于静止水环境的溶解氧测量方法可以应用在需在水体保持静止的环境下持续地测量得到精度更高的溶解氧浓度数据。该用于静止水环境的溶解氧测量方法可以采用软件和/或硬件的方式来实现。如图1所示，用于静止水环境的溶解氧测量方法包括：
溶解氧传感器对水体的溶解氧浓度进行测量；
等待第一预设时长；
溶解氧传感器进行下一次测量。
现有技术中的溶解氧传感器在这种静止水环境中长期工作时，由于溶解氧传感器检测水体含氧量时会消耗氧气，溶解氧传感器所在区域内的水体溶解氧含量会低于整体的水域的溶解氧含量。难以持续且精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。本公开提供的一种用于静止水环境的溶解氧测量方法，在溶解氧传感器完成一次水体的溶解氧浓度的测量后，将溶解氧传感器的下一次测量推迟第一预设时长。在分子的自由扩散效应下，整体水域的氧分子会沿浓度梯度补充进溶解氧传感器所在区域的水域，直到溶解氧传感器所在区域的水域与整体水域的氧浓度达到平衡状态。本公开提供的用于静止水环境的溶解氧测量方法能在保持水环境静止的条件下，持续地、更精确地测出代表整体水体的溶解氧浓度。
可选的，第一预设时长被设定为90秒。
可选的，第一预设时长由以下步骤进行确定：
如图2所示，确定第一预设时长的步骤包括：
分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中。
具体地，所述实验水体为人为制成的相同溶解氧含量的水体环境。一对一地，在每个实验水体中分别放入溶解氧传感器。分别放入的溶解氧传感器的在测量溶解氧含量的性能上没有差别。在其他实施例中所述实验水体的氧含量可以设定为溶解氧传感器实际应用的静止水体环境的常规氧含量。
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量。
具体地，保证每个溶解氧传感器在同一时间完成一次溶解氧浓度的测量。
关闭所有溶解氧传感器。
具体地，在溶解氧传感器完成上一次的测量后，关闭溶解氧传感器的开关或者阻断溶解氧传感器的检测。
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量。
具体地，将第二预设时长t设为5秒，则每隔5秒开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量。在其他实施例中，所述第二预设时长t可以设为1秒。可以理解的是，只要上述步骤的实验水体和溶解氧传感器的组合足够多，第二预设时长可以依据精度的要求任意设定为不为零的任何正数。
记录每个溶解氧传感器的总间隔时间Tn。
具体地，所述总间隔时间Tn为第n个溶解氧传感器再度被开启时与被停止时所间隔的时间，n为已开启的溶解氧传感器的个数，则Tn＝n·t。如第一个溶解氧传感器的总间隔时间T1＝1·t＝1·5＝5秒，第二个溶解氧传感器的总间隔时间T2＝2·t＝2·5＝10秒，依此类推，T3＝15，T4＝20…。
将n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差。
具体地，分别将后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差。
判断后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差得到的差值的绝对值是否小于预设阈值。
具体地，所述预设阈值为0.1mg/L，在其他实施例中所述阈值可以根据精度要求的不同进行设置，一般为0.05-1mg/L。
当后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差得到的差值的绝对值小于预设阈值时，说明前一个开启的溶解氧传感器所在区域内的水域经过这一段停止的时间后已经达到平衡状态。取前一个开启的溶解氧传感器的总间隔时间Tn作为第一预设时长的最小值。
如图3所示，用于静止水环境的溶解氧传感器1包括延时控制模块11，延时控制模块11控制溶解氧传感器1检测水体的溶解氧浓度后，将溶解氧传感器1的下次测量延迟第三预设时长。
在其他实施例中，所述延时控制模块11可以为溶解氧传感器1的远程控制端或作为附件装载在溶解传感器的本体外以实现控制溶解氧传感器1检测水体的溶解氧浓度后，将溶解氧传感器1的下次测量延迟第三预设时长，图中未示出。
可选地，如图4所示，所述确定第三预设时长的步骤包括：确定第三预设时长的步骤包括：
分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中。
具体地，所述实验水体为人为制成的相同溶解氧含量的水体环境。一对一地，在每个实验水体中分别放入溶解氧传感器。分别放入的溶解氧传感器的在测量溶解氧含量的性能上没有差别。在其他实施例中所述实验水体的氧含量可以设定为溶解氧传感器实际应用的静止水体环境的常规氧含量。
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量。
具体地，保证每个溶解氧传感器在同一时间完成一次溶解氧浓度的测量。
关闭所有溶解氧传感器。
具体地，在溶解氧传感器完成上一次的测量后，关闭溶解氧传感器的开关或者阻断溶解氧传感器的检测。
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量。
具体地，将第二预设时长t设为5秒，则每隔5秒开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量。在其他实施例中，所述第二预设时长t可以设为1秒。可以理解的是，只要上述步骤的实验水体和溶解氧传感器的组合足够多，第二预设时长可以依据精度的要求任意设定为不为零的任何正数。
记录每个溶解氧传感器的总间隔时间Tn。
具体地，所述总间隔时间Tn为第n个溶解氧传感器再度被开启时与被停止时所间隔的时间，n为已开启的溶解氧传感器的个数，则Tn＝n·t。如第一个溶解氧传感器的总间隔时间T1＝1·t＝1·5＝5秒，第二个溶解氧传感器的总间隔时间T2＝2·t＝2·5＝10秒，依此类推，T3＝15，T4＝20…。
将n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差。
具体地，分别将后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差。
判断后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差得到的差值的绝对值是否小于预设阈值。
具体地，所述预设阈值为0.1mg/L，在其他实施例中所述阈值可以根据精度要求的不同进行设置，一般为0.05-1mg/L。
当后一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度与前一个开启的溶解氧传感器所测得的溶解氧浓度作差得到的差值的绝对值小于预设阈值时，说明前一个开启的溶解氧传感器所在区域内的水域经过这一段停止的时间后已经达到平衡状态。取前一个开启的溶解氧传感器的总间隔时间Tn作为第三预设时长的最小值。
可选地，如图5所示，所述延时控制模块11包括MCU111、计时器112，用于开关溶解氧传感器1的第一开关113，当溶解氧传感器1完成一次水体溶解氧浓度的检测后，MCU111关闭第一开关113，当第一开关113被关闭后溶解氧传感器1随之关闭，并且MCU111触发计时器112开始计时，当计时到达预设数值时，MCU111控制开启第一开关113，当第一开关113被开启后溶解氧传感器1随之开启。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.用于静止水环境的溶解氧测量方法，其特征在于，在溶解氧传感器完成一次水体的溶解氧浓度的测量后，将溶解氧传感器的下一次测量延迟第一预设时长。
2.根据权利要求1所述的用于静止水环境的溶解氧测量方法，其特征在于，所述第一预设时长为90秒。
3.根据权利要求1所述的用于静止水环境的溶解氧测量方法，其特征在于，所述第一预设时长通过以下步骤确定：
分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中；
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量后关闭所有溶解氧传感器；
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量，并记录各个溶解氧传感器的总间隔时间Tn，n为已开启的溶解氧传感器的个数，
Tn＝n·t；
将第n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差，当所述差值的绝对值小于预设阈值时，取此时的Tn作为第一预设时长的最小值。
4.用于静止水环境的溶解氧传感器，其特征在于，包括延时控制模块，延时控制模块控制溶解氧传感器检测水体的溶解氧浓度后，将溶解氧传感器的下次测量延迟第三预设时长。
5.根据权利要求4所述的用于静止水环境的溶解氧传感器，其特征在于，所述第三预设时长为90秒。
6.根据权利要求4所述的用于静止水环境的溶解氧传感器，其特征在于，所述第三预设时长通过以下方法确定：
将分别将多个相同的溶解氧传感器置于相同溶解氧含量的实验水体中；
控制每个溶解氧传感器同时完成一次实验水体的溶解氧浓度的测量；
每间隔一段第二预设时长t开启一个溶解氧传感器对实验水体的溶解氧浓度进行测量，并记录每个溶解传感器的总间隔时间Tn，n为已开启的溶解氧传感器的个数，
Tn＝n·t；
将第n+1个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度与第n个溶解氧传感器测得的溶解氧浓度作差，当所述差值的绝对值小于预设阈值时，取此时的Tn作为第三预设时长的最小值。
7.根据权利要求4所述的用于静止水环境的溶解氧传感器，其特征在于，所述延时控制模块包括MCU、计时器，用于开关溶解氧传感器的第一开关，当溶解氧传感器完成一次水体溶解氧浓度的检测后，MCU关闭第一开关，MCU触发计时器开始计时，当计时到达预设数值时，MCU控制开启第一开关。
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