CN114324284A - 一种光学溶解氧传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学溶解氧传感器，包括传感器主体和传感帽，所述传感帽上设有荧光物质且设于传感器主体的端部，所述传感器主体至少包括：光源，至少能够发出激励光和参比光；接收器，用于接收来自外部的光信号；处理器；壳体，用于容纳光源、接收器以及处理器；其特征在于：所述光源和接收器能够通过安装件设于所述传感器主体的端部；本发明的有益效果：节省了导光部件，避免了因导光部件老化而影响检测的精度以及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种光学溶解氧传感器。
背景技术
光学溶解氧传感器是传感器中的一种，其是能够利用荧光淬灭效应检测溶解在水中或溶液中的氧气含量的装置，因此，也可以称之为荧光法溶解氧传感器。
目前，光学溶解氧传感器主要由传感器主体(一般包括光源、接收器以及光路附件等部件组成)和传感帽(一般地，传感帽上设置有荧光物质)，我们称这种结果为“前置光电二极管+后置光源”，然而，目前的光路附件由于存在一定的长度，以导光柱为例(在其他的使用环境下，也可以采用滤光片等部件)，由于导光柱存在一定的长度，同时也具有一定的使用寿命，在长时间使用而老化后，会出现导光柱变形、透明度下降等问题，从而影响检测的精度。
不仅如此，光学溶解传感器作为一种内含光源的装置，在使用时会产生一定量的热量，而目前，这部分热量无法得到有效的散失，因此，也会影响传感器的正常工作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种光学溶解氧传感器，旨在解决上述背景技术中出现的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种光学溶解氧传感器，包括传感器主体和传感帽，所述传感帽上设有荧光物质且设于传感器主体的端部，所述传感器主体至少包括：
光源，至少能够发出激励光和参比光；
接收器，用于接收来自外部的光信号；
处理器；
壳体，用于容纳光源、接收器以及处理器；
其特征在于：所述光源和接收器能够通过安装件设于所述传感器主体的端部。
通过采用上述技术方案：
本发明采用安装件将光源和接收器固定在靠近传感帽的位置，因此省去的导光柱，从而避免出现导光柱老化而出现检测不精确或不稳定的问题，我们将该种结构称之为“前置光电二极管+前置光源”结构。
优选为：还包括能够安装于壳体上的冷却装置，并在所述壳体内形成有冷却腔，所述冷却装置至少能够产生一种冷却液并在冷却腔内循环。
通过采用上述技术方案：
在本发明中，还提供一种能够传感器用的冷却装置，这种冷却装置能够产生冷却液，并且送入传感器壳体上的冷却腔内，通过流动的冷却液将传感器工作产生的热带走，从而保证传感器的工作环境。
优选为：所述冷却腔由若干条分布于所述壳体上的U形腔构成，且各U形腔周向等距间隔的分布在壳体内，所述U形腔的两端均由壳体的同一端贯穿，其中所述冷却装置至少包括：
冷却源，由装有冷却液的容器以及微型泵构成；
分流管，与所述微型泵的输出端连接，且用于将冷却液自U形腔的任意端送入；
回流管，与各U形腔的另一端连接，且回流管的输出端与容器连通；
换热管，缠绕于所述容器上，且能够与外置换热器连通；
其中，所述容器至少由内壳体和外壳体构成，所述内壳体和外壳体之间形成回流腔，所述内壳体内形成与回流腔连通的排料腔，所述回流管内的冷却液能够以与内壳体外壁相切的方式打入外壳体内，并在外壳体内产生旋流推动回流腔内的冷却液向排料腔的腔口移动。
通过采用上述技术方案：
在本发明中，本发明的冷却腔由若干条U形腔分布，各U形腔周向间隔的布满壳体，可以提高散热的全面，不仅如此，当分流管将冷却液自U形腔的一端送入U形腔内，经过一轮的吸热后，其能够重新的回到容器中，并被换热管将热量带走，同时，在本发明中，回流进入容器内的冷却液能够以与内壳体相切的方式进入外壳体内，其能够在内壳体和外壳体之间形成的区域内产生旋流，从而推动内壳体和外壳体之间的冷却液快速的流动，并且以内壳体为中心的旋转活动，从而加快该部分区域内冷却液的散热效果。
优选为：还包括设于所述壳体上的散热装置，其中，所述散热装置包括：
传动腔，形成于所述壳体内，且部位与所述冷却腔连通；
节流器，至少由与传动腔同轴心设置的传动轮以及周向等距间隔设于所述传动轮周向外壁上的节流片构成，位于传动腔外的节流片能够部分封闭或全部封闭冷却腔，且冷却腔内流动的冷却液能够通过节流片带动节流器旋转；
传动轴，与所述传动轮同轴心固定且穿出传动腔，并在所述传动轴位于壳体外的外壁上安装有扇片，所述扇片能够受传动轴旋转而产生吹向壳体或传感帽的气流。
通过采用上述技术方案：
在本发明中，其还设置的散热装置，本发明的散热装置可以通过流动的冷却液驱动，减少驱动器结构，不仅降低的成本，还可以做到，只有在冷却液流动时，才能够进行对传感帽或传感器主体的散热，因此可以做到与冷却液的同步，增加散热效果。
优选为：所述传动腔与冷却腔的连通位置设有导流片，所述导流片能够引导冷却腔内的冷却液向远离传动腔的一侧流动。
优选为：还包括设于所述壳体上的限位部分，所述壳体上设有限位凹陷区，其中，所述限位部分包括：
限位环，安装于所述传动轴上且位于壳体外；
安装槽，设于所述限位环的周向侧壁上，且轴向贯穿限位环的外壁；
限位杆，通过转轴转动连接于所述安装槽内；
限位凸起，设于所述安装槽的槽口顶部位置；
所述限位杆转动至朝下时，限位杆部分能够卡入限位凹陷区内，并限制传动轴旋转；
所述限位杆转动至朝上时，限位杆能够被限位凸起限制。
通过采用上述技术方案：
本发明为了使得本发明的散热装置能够达到节流(例如：阀门)的效果，在设置了限位部分，限位部分能够限制传动轴旋转，从而通过传动腔和冷却腔连通处的节流片对冷却腔进行封堵，当需要对壳体的某一个位置加强散热时，可以通过这种方式关闭部分U形腔，使得微型泵只向部分的U形腔供给，提高冷却液的流动速率，从而提高冷却效果。
优选为：所述节流片包括：
第一片体，与所述传动轮连接，且自由端设有铰接槽；
第二片体，能够通过铰接轴与所述铰接槽的两侧槽壁转动连接，且在铰接轴与铰接槽的连接位置设有能够使得第二片体复位的扭簧；
所述第二片体在传动腔内活动时，受到传动腔的限制而与第一片体折叠；
当第二片体离开传动腔后，第二片体因扭簧而复位。
优选为：所述第二片体远离第一片体的一端设为楔形，且第二片体的自由端的楔形斜面能够对传动腔的腔壁进行清洁。
优选为：所述第二片体的自由端的楔形斜面上设有凹槽，凹槽内通过压缩弹簧连接有刮块。
通过采用上述技术方案：
本发明为了确保传动轮的活动，设置了第二篇对传动腔进行清洁，避免存在杂质进入传动腔内，从而对节流片、传动轮等部件进行破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为现有技术；
图2为本发明具体实施例1的结构示意图；
图3为本发明具体实施例2的结构示意图；
图4为图3中的A-A剖视图；
图5为图3中的B-B剖视图；
图6为本发明具体实施例2中限位环的局部周向侧壁图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作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。
实施例1
如图1所示，本发明公开了一种光学溶解氧传感器，包括传感器主体和传感帽10，所述传感帽10上设有荧光物质11且设于传感器主体的端部，所述传感器主体至少包括：
光源20，至少能够发出激励光和参比光；
接收器，用于接收来自外部的光信号；
处理器；
壳体21，用于容纳光源、接收器以及处理器；
在本发明具体实施例中，所述光源20和接收器能够通过安装件设于所述传感器主体的端部。
图1为现有技术，其中30为导光柱。
在本发明具体实施例中，所述安装件可以传感器PCB(图未示出)，光源和接收器(图未示出)可以安装在传感器PCB上，由于传感器PCB为相对成熟的现有技术，因此，该部分不在本实施例赘述，而在本实施例中，光源和接收器也可以通过其他的安装件，利用现有的螺纹结构等，本实施例只要确保光源和接收器靠近传感帽即可，其省去了导光柱，从而避免导光柱老化。
本实施例的大致原理是(该部分为现有技术)：
本实施例的光源可以发出至少两种光，我们称之为：激励光和参比光，激励光达到传感膜(即：带有荧光物质的膜)，荧光物质收到激励光而发光，发出的管被光电二极管(即：本实施例中的接收器)接收，经过处理器处理后可以获得相位A(水火溶液中的氧气含量会对相位A产生影响)；
随后，光源发出参比光，参比光到达传感膜后，直接反射，并被观点二极管接收，经过处理器处理，可以产生相位B(相位B相对稳定，不受水中或溶液中氧气含量的影响)；
在对相位A和B做差，得到差值，可以间接反应水中或溶液中的氧气含量。
实施例2，同实施例1的不同之处在于：
如图3-6所示，在本发明具体实施例中，还包括能够安装于壳体21上的冷却装置，并在所述壳体21内形成有冷却腔40，所述冷却装置至少能够产生一种冷却液并在冷却腔40内循环。
在本发明具体实施例中，所述冷却腔40由若干条分布于所述壳体21上的U形腔400构成，且各U形腔400周向等距间隔的分布在壳体21内，所述U形腔400的两端均由壳体21的同一端贯穿，其中所述冷却装置至少包括：
冷却源，由装有冷却液的容器50以及微型泵51构成；
分流管52，与所述微型泵51的输出端连接，且用于将冷却液自U形腔400的任意端送入；
回流管53，与各U形腔400的另一端连接，且回流管53的输出端与容器50连通；
换热管，缠绕于所述容器50上，且能够与外置换热器连通；
其中，所述容器50至少由内壳体500和外壳体501构成，所述内壳体500和外壳体501之间形成回流腔502，所述内壳体500内形成与回流腔502连通的排料腔503，所述回流管53内的冷却液能够以与内壳体500外壁相切的方式打入外壳体501内，并在外壳体501内产生旋流推动回流腔502内的冷却液向排料腔503的腔口移动。
在本发明具体实施例中，还包括设于所述壳体21上的散热装置，其中，所述散热装置包括：
传动腔600，形成于所述壳体21内，且部位与所述U形腔400连通；
节流器，至少由与传动腔600同轴心设置的传动轮601以及周向等距间隔设于所述传动轮600周向外壁上的节流片602构成，位于传动腔600外的节流片602能够部分封闭或全部封闭U形腔400，且U形腔400内流动的冷却液能够通过节流片602带动节流器旋转；
传动轴603，与所述传动轮601同轴心固定且穿出传动腔600，并在所述传动轴603位于壳体21外的外壁上安装有扇片604，所述扇片604能够受传动轴603旋转而产生吹向壳体21或传感帽10的气流。
在本发明具体实施例中，所述传动腔600与冷却腔40的连通位置设有导流片70，所述导流片7能够引导冷却腔40内的冷却液向远离传动腔600的一侧流动。
在本发明具体实施例中，还包括设于所述壳体21上的限位部分，所述壳体21上设有限位凹陷区80，其中，所述限位部分包括：
限位环810，安装于所述传动轴603上且位于壳体21外；
安装槽810a，设于所述限位环810的周向侧壁上，且轴向贯穿限位环810的外壁；
限位杆811，通过转轴转动连接于所述安装槽内；
限位凸起812，设于所述安装槽的槽口顶部位置；
所述限位杆811转动至朝下时，限位杆811部分能够卡入限位凹陷区80内，并限制传动轴603旋转；
所述限位杆811转动至朝上时，限位杆811能够被限位凸起812限制。
在本发明具体实施例中，所述节流片602包括：
第一片体6021，与所述传动轮601连接，且自由端设有铰接槽；
第二片体6022，能够通过铰接轴与所述铰接槽的两侧槽壁转动连接，且在铰接轴与铰接槽的连接位置设有能够使得第二片体6022复位的扭簧；
所述第二片体6022在传动腔600内活动时，受到传动腔600的限制而与第一片体6021折叠；
当第二片体6022离开传动腔600后，第二片体6022因扭簧而复位。
在本发明具体实施例中，所述第二片体6022远离第一片体6021的一端设为楔形，且第二片体6022的自由端的楔形斜面6022a能够对传动腔600的腔壁进行清洁。
在本发明具体实施例中，所述第二片体6022的自由端的楔形斜面上设有凹槽90，凹槽90内通过压缩弹簧91连接有刮块92。
参考图3-6，在本实施例中，通过冷却装置能够对壳体进行散热，其具体表现为：
微型泵作为动力源，其能够将容器中的冷却液抽离并送入各个U形腔内从而吸收传感器工作产生的热量，并在吸收后重新回到容器内，如此循环的对传感器进行散热和冷却；
同时，本实施例中的冷却液能够在内壳体和外壳体之间形成的回流腔内的进行散热，其可以自主的向外散热，也可以通过外接的散热器(换热器)对回流腔内的冷却液进行散热，其其中一个表现形式为，现有的换热器的换热管可以缠绕在外壳体上，从而与回流腔内部进行热交换进而对回流腔内的冷却液进行散热。
参考图3和图5，在本实施例中，从U形腔内排出的冷却液通过回流管回到外壳体内，而在本实施例中，其通过回流腔靠近排料腔输出端的一侧进入，并向另一侧流动，最后进入排料腔内，再通过排料腔内排出进入U形腔，因此，内壳体的设置可以在有限的空间内提高冷却液的流动行程，确保其能够有更多的时间被换热器所制冷，另一特点，从U形腔排出的冷却液不会直接的与排料腔内的冷却液直接接触，因此也确保进入U形腔内的冷却液的温度，确保冷却效果。
不仅如此，本实施例还在冷却装置的基础上设置了散热装置，散热装置能够依靠流动的冷却液驱动位于壳体外部的扇片旋转，利用旋转的扇片产生气流，从而在外部对传感器进行散热，其原理是：
参考图3-4，在本实施例中，冷却液在U形腔内流动时，冷却液的流动能够吹向节流片，并且依靠节流片带动节流器(即：传动轮)旋转，进而再依靠传动轴带动扇片旋转，从而在传感器外部形成气流，进行散热；
因此，本实施例省去了驱动扇片的驱动器，节省了一定的安装空间，同时，本实施例的节流器还能够在U形腔内充当“阀门”的作用，即：利用限位杆插入壳体上的限位凹陷区内，从而对传动轴进行限制，当传动轴受到限制时，传动轮也会收到限制，因此，能够通过节流片对U形腔进行封闭，而此时，微型泵会将抽取的冷却液提供给其他的U形腔，从而提高其他U形腔内冷却液的流动速率，进而来加快局部位置的散热效果。
值得提及的是：
在本实施例中，本实施例为了避免冷却液存在杂质而进入传动腔内，本实施例将节流片设置为两部分，第二片在传动腔内时，受到传动腔内壁的影响而弯折，弯折的第二篇依靠刮块以及楔形的自由端对传动腔的腔壁进行刮除，从而完成对传动腔的清理；
同时，依靠导流片能够引导U形腔内的冷却液向节流片的端部流动，从而可以确保推动传动轮旋转。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)
1.一种光学溶解氧传感器，包括传感器主体和传感帽(10)，所述传感帽(10)上设有荧光物质(11)且设于传感器主体的端部，所述传感器主体至少包括：
光源(20)，至少能够发出激励光和参比光；
接收器，用于接收来自外部的光信号；
处理器；
壳体(21)，用于容纳光源、接收器以及处理器；
其特征在于：所述光源(20)和接收器能够通过安装件设于所述传感器主体的端部。
2.根据权利要求1所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：还包括能够安装于壳体(21)上的冷却装置，并在所述壳体(21)内形成有冷却腔(40)，所述冷却装置至少能够产生一种冷却液并在冷却腔(40)内循环。
3.根据权利要求2所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：所述冷却腔(40)由若干条分布于所述壳体(21)上的U形腔(400)构成，且各U形腔(400)周向等距间隔的分布在壳体(21)内，所述U形腔(400)的两端均由壳体(21)的同一端贯穿，其中所述冷却装置至少包括：
冷却源，由装有冷却液的容器(50)以及微型泵(51)构成；
分流管(52)，与所述微型泵(51)的输出端连接，且用于将冷却液自U形腔(400)的任意端送入；
回流管(53)，与各U形腔(400)的另一端连接，且回流管(53)的输出端与容器连(50)通；
换热管，缠绕于所述容器(50)上，且能够与外置换热器连通；
其中，所述容器(50)至少由内壳体(500)和外壳体(501)构成，所述内壳体(500)和外壳体(501)之间形成回流腔(502)，所述内壳体(500)内形成与回流腔(502)连通的排料腔(503)，所述回流管(53)内的冷却液能够以与内壳体(500)外壁相切的方式打入外壳体(501)内，并在外壳体(501)内产生旋流推动回流腔(502)内的冷却液向排料腔(503)的腔口移动。
4.根据权利要求2或3所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：还包括设于所述壳体(21)上的散热装置，其中，所述散热装置包括：
传动腔(600)，形成于所述壳体(21)内，且部位与所述冷却腔(40)连通；
节流器，至少由与传动腔(600)同轴心设置的传动轮(601)以及周向等距间隔设于所述传动轮(600)周向外壁上的节流片(602)构成，位于传动腔(600)外的节流片(602)能够部分封闭或全部封闭冷却腔(40)，且冷却腔(40)内流动的冷却液能够通过节流片(602)带动节流器旋转；
传动轴(603)，与所述传动轮(601)同轴心固定且穿出传动腔(600)，并在所述传动轴(603)位于壳体(21)外的外壁上安装有扇片(604)，所述扇片(604)能够受传动轴(603)旋转而产生吹向壳体(21)或传感帽(10)的气流。
5.根据权利要求4所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：所述传动腔(600)与冷却腔(40)的连通位置设有导流片(70)，所述导流片(70)能够引导冷却腔(40)内的冷却液向远离传动腔(600)的一侧流动。
6.根据权利要求5所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：还包括设于所述壳体(21)上的限位部分，所述壳体(21)上设有限位凹陷区(80)，其中，所述限位部分包括：
限位环(810)，安装于所述传动轴(603)上且位于壳体(21)外；
安装槽(810a)，设于所述限位环(810)的周向侧壁上，且轴向贯穿限位环(810)的外壁；
限位杆(811)，通过转轴转动连接于所述安装槽内；
限位凸起(812)，设于所述安装槽的槽口顶部位置；
所述限位杆(811)转动至朝下时，限位杆(811)部分能够卡入限位凹陷区(80)内，并限制传动轴(603)旋转；
所述限位杆(811)转动至朝上时，限位杆(811)能够被限位凸起(812)限制。
7.根据权利要求5或6所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：所述节流片(602)包括：
第一片体(6021)，与所述传动轮(601)连接，且自由端设有铰接槽；
第二片体(6022)，能够通过铰接轴与所述铰接槽的两侧槽壁转动连接，且在铰接轴与铰接槽的连接位置设有能够使得第二片体(6022)复位的扭簧；
所述第二片体(6022)在传动腔(600)内活动时，受到传动腔(600)的限制而与第一片体(6021)折叠；
当第二片体(6022)离开传动腔(600)后，第二片体(6022)因扭簧而复位。
8.根据权利要求7所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：所述第二片体(6022)远离第一片体(6021)的一端设为楔形，且第二片体(6022)的自由端的楔形斜面(6022a)能够对传动腔(600)的腔壁进行清洁。
9.根据权利要去8所述的一种光学溶解氧传感器，其特征在于：所述第二片体(6022)的自由端的楔形斜面(6022a)上设有凹槽(90)，凹槽(90)内通过压缩弹簧(91)连接有刮块(92)。
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