CN113866134A - 一种抗外界光干扰的浊度计及浊度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗外界光干扰的浊度计及浊度检测方法，浊度计包括控制模块、驱动模块、测量光源模块和光强探测模块。本发明通过单片机程序控制浊度计测量光源的规律点亮和熄灭，计算这两个状态所接收到的光强信号值之差值，然后通过差值来计算出相应的浊度值，从而消除外界光带来的测值误差，提高检测值的准确性，同时有效地减缓测量光源电子元器件的老化和光强衰减速度。
Description
技术领域
本发明涉及浊度检测领域，尤其是一种抗外界光干扰的浊度计及浊度检测方法。
背景技术
在污染问题日益严重和国家加大环境治理工作的政策影响下，环境保护成为当今重要的民生工程之一，用水安全因其跟老百姓的生活和健康息息相关，水处理工程检测更是受到国家相关环保部门的高度重视和大力扶持。而水质检测仪表作为水处理工程中非常重要的设备，在其中起着监测水质相关参数的重要作用。浊度作为水质参数重要的指标之一，起着反映水质干净程度的作用；即浊度值越小就代表水体越干净。是污水处理、泳池水处理、自来水处理和小区二次供水等项目必须监测的水质参数。
浊度计是利用特定波长红外光源检测水中浊度的仪器，其测量原理为水中的土壤、淤泥、细有机物、他微生物和胶体会使水浑浊，在浊度计上发射的红外光波进入水体后，会在透射过程中被水中不溶物质反射和散射，透射光的一部分可以180度方向照射在检测器上，而散射光的一部分可以90度方向散射在检测器上。180和90方向的探测器接受到的光强与测量污水的浊度有一定的关系，因此可以通过测量接收到透射光或者散射光的光强来计算水体的浊度。
目前市面上的浊度计的入射光强都是恒定的，即浊度计工作期间，测量光源需要保持发射光强不变，元器件老化速度快，一段时间后光强衰减明显。同时浊度仪大部分使用场合为露天环境或者存在照明设备，而外界光中会存在与入射光相同波长的红外光，这些光会进入到水体中，被浊度计的探测器接收到，进而影响到浊度测量的准确性，使测量值产生误差，随着外界光的光强越强，这种误差就越大；那么浊度计的测量值就无法准确反映水体干净程度，水处理工序带来不来良影响，就对用水的卫生安全产生不良影响。
现有技术的缺点：
(1)无法消除外界光给浊度测量带来的测值误差。
(2)外界光的光强越强，浊度测值误差越大。
(3)浊度计长期需要测量光源发射光强恒定，元器件老花速度更快，光强衰减明显，使用寿命更短。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种抗外界光干扰的浊度计及浊度检测方法，以提高浊度测量的准确度。
第一方面
本发明提供了一种抗外界光干扰的浊度计，包括控制模块、驱动模块、测量光源模块和光强探测模块；
所述控制模块产生熄灭控制信号并发送至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至所述测量光源模块，所述测量光源模块根据所述熄灭驱动信号熄灭；所述光强探测模块检测外界光通过待检测液体后的第一光强；
所述控制模块产生发光控制信号并发送至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述发光控制信号产生发光驱动信号并发送至所述测量光源模块，所述测量光源模块根据所述发光驱动信号发光并产生光信号；所述光强探测模块检测所述光信号和外界光通过待检测液体后的第二光强；
所述控制模块根据所述第一光强与所述第二光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
优选地，所述第一光强和第二光强均为透射的光强。
优选地，所述第一光强和第二光强均为散射的光强。
优选地，所述第一光强包括透射的光强和散射的光强；所述第二光强包括透射的光强和散射的光强。
优选地，所述控制模块周期性地产生发光控制信号和熄灭控制信号。
第二方面
本发明提供了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强；
根据所述混合光透射光强与外界光透射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
第三方面
本发明提供给了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后散射的外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后散射的混合光散射光强；
根据所述混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
第四方面
本发明提供了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强和散射的外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强和散射的混合光散射光强；
根据所述混合光透射光强与外界光透射光强的差值、混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
本发明的有益效果为：
通过单片机程序控制浊度计测量光源的规律点亮和熄灭，计算这两个状态探测器所接收到的光强信号值之差值，然后通过这个差值来计算出相应的浊度值，从而消除外界光带来的测值误差，提高检测值的准确性，同时有效的减缓测量光源电子元器件的老化和光强衰减速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2a为本发明实施例一的第一场景示意图；
图2b为本发明实施例一的第二场景示意图；
图3为本发明实施例一的第一光强和第二光强的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面将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，本领域普通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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度计，包括控制模块、驱动模块、测量光源模块和光强探测模块。
如图2a所示，控制模块产生熄灭控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据熄灭驱动信号熄灭。光强探测模块检测外界光通过待检测液体后的第一光强；
如图2b所示，控制模块产生发光控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据发光控制信号产生发光驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据发光驱动信号发光并产生光信号。光强探测模块检测光信号和外界光通过待检测液体后的第二光强；
控制模块根据第一光强与第二光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
本发明实施例中，浊度计是对水体的浊度值进行检测。其中，控制模块可采用单片机、PLC等，本发明实施例中，控制模块采用单片机。光强探测模块包括光强探测器和信号处理模块，光强探测器采集的光强为电信号，信号处理模块将电信号转换为AD值并发送至单片机。光强探测器的数量可为多个。
本发明实施例还包括电源模块，用于为控制模块、驱动模块、测量光源模块和光强探测模块供电。
本发明实施例中，控制模块周期性产生发光控制信号和熄灭控制信号。如图3所示，当单片机控制测量光源模块规律性的点亮和熄灭，测量光源熄灭时，探测器接收到的光强来源于外界光，相应的接收光强信号值计为AD1值；当测量光源发光时，探测器接受到的光强来源于外界光和测量光源，相应的接收光强信号值计为AD2值。通过计算两者的差值得到探测器接收到来自测量光源的那部分光强，即△AD＝AD2-AD1，进而通过△AD的值来计算出当前水体浊度值，消除外界光带来的测量误差，同时通过给予测量光源熄灭的时间，可以有效的延缓测量光源的老化速度。
实施例二
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度计，控制模块产生熄灭控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据熄灭驱动信号熄灭。光强探测模块检测外界光进入待检测液体后透射的第一透射光强；
控制模块产生发光控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据发光控制信号产生发光驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据发光驱动信号发光并产生光信号。光强探测模块检测光信号和外界光进入待检测液体后透射的第二透射光强；
控制模块根据第一透射光强与第二透射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
当入射光经待检测液体时，由于待检测液体中悬浮的固体颗粒和杂质的吸收及散射因素，使透过待检测液体的入射光强度减弱。本发明实施例中，光强探测器的位置与测量光源模块、待检测液体成一条直线，透射光强度的减弱遵循朗伯-比尔定律，计算得到待检测液体的浊度值。
与实施例一相同的部分不再进行赘述。
实施例三
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度计，控制模块产生熄灭控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据熄灭驱动信号熄灭。光强探测模块检测外界光进入待检测液体散射后的第一散射光强；
控制模块产生发光控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据发光控制信号产生发光驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据发光驱动信号发光并产生光信号。光强探测模块检测光信号和外界光进入待检测液体后散射的第二散射光强；
控制模块根据第一散射光强与第二散射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
本发明实施例中，光强探测器的数量为多个，设置在多个角度，包括前线向散射、垂直散射和后向散射，提高检测的准确度。
与实施例一相同的部分不再进行赘述。
实施例四
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度计，控制模块产生熄灭控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据熄灭驱动信号熄灭。光强探测模块检测外界光进入待检测液体透射的第一透射光强和散射后的第一散射光强；
控制模块产生发光控制信号并发送至驱动模块，驱动模块根据发光控制信号产生发光驱动信号并发送至测量光源模块，测量光源模块根据发光驱动信号发光并产生光信号。光强探测模块检测光信号和外界光进入待检测液体后透射的第二透射光强和散射的第二散射光强；
控制模块根据第一透射光强与第二透射光强的差值、第一散射光强与第二散射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
与实施例一、实施例二和实施例三相同的部分不再进行赘述。
实施例五
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，应用实施二中的一种抗外界光干扰的浊度计，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强；
根据混合光透射光强与外界光透射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
实施例六
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，应用实施三中的一种抗外界光干扰的浊度计，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后散射的外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后散射的混合光散射光强；
根据混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
实施例七
本发明实施例提供了一种抗外界光干扰的浊度检测方法，应用实施四中的一种抗外界光干扰的浊度计，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强和散射外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强和散射的混合光散射光强；
根据混合光透射光强与外界光透射光强的差值、混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到待检测液体的浊度值。
本发明实施例提供的一种抗外界光干扰的浊度计及检测方法，通过单片机程序控制浊度计测量光源的规律点亮和熄灭，计算这两个状态探测器所接收到的光强信号值之差值，然后通过这个差值来计算出相应的浊度值，从而消除外界光带来的测值误差，提高检测值的准确性，同时有效的减缓测量光源电子元器件的老化和光强衰减速度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种抗外界光干扰的浊度计，其特征在于，包括控制模块、驱动模块、测量光源模块和光强探测模块；
所述控制模块产生熄灭控制信号并发送至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述熄灭控制信号产生熄灭驱动信号并发送至所述测量光源模块，所述测量光源模块根据所述熄灭驱动信号熄灭；所述光强探测模块检测外界光通过待检测液体后的第一光强；
所述控制模块产生发光控制信号并发送至所述驱动模块，所述驱动模块根据所述发光控制信号产生发光驱动信号并发送至所述测量光源模块，所述测量光源模块根据所述发光驱动信号发光并产生光信号；所述光强探测模块检测所述光信号和外界光通过待检测液体后的第二光强；
所述控制模块根据所述第一光强与所述第二光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
2.根据权利要求1所述的一种抗外界光干扰的浊度计，其特征在于，所述第一光强和第二光强均为透射的光强。
3.根据权利要求1所述的一种抗外界光干扰的浊度计，其特征在于，所述第一光强和第二光强均为散射的光强。
4.根据权利要求1所述的一种抗外界光干扰的浊度计，其特征在于，所述第一光强包括透射的光强和散射的光强；所述第二光强包括透射的光强和散射的光强。
5.根据权利要求1所述的一种抗外界光干扰的浊度计，其特征在于，所述控制模块周期性地产生发光控制信号和熄灭控制信号。
6.一种抗外界光干扰的浊度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强；
根据所述混合光透射光强与外界光透射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
7.一种抗外界光干扰的浊度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后散射的外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后散射的混合光散射光强；
根据所述混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
8.一种抗外界光干扰的浊度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取外界光进入待检测液体后透射的外界光透射光强和散射的外界光散射光强；
获取外界光和光源进入待检测液体后透射的混合光透射光强和散射的混合光散射光强；
根据所述混合光透射光强与外界光透射光强的差值、混合光散射光强与外界光散射光强的差值计算得到所述待检测液体的浊度值。
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