CN117517307A - 一种浊度自适应多量程测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浊度自适应多量程测量装置，包括光电池和移动机构；光电池包括光电池壳体以及设置于光电池壳体内的光源发射器、光源接收器、发射透光板和接收透光板；光源发射器沿水平方向设置；光源接收器沿竖直方向设置；光电池壳体具有沿竖直方向设置的第一预留孔和沿水平方向设置的第二预留孔；发射透光板和接收透光板分别设置于第一预留孔处和第二预留孔处，分别与光源发射器和光源接收器正对；移动机构与光源发射器和光源接收器中的至少一者连接，并适于在水平方向上移动光源发射器和/或在竖直方向上移动光源接收器，以调节光源发射器和光源接收器之间的相对位置，从而调节光强、提高检测精度、增加检测范围、并同时适用于高量程和低量程。

Description

一种浊度自适应多量程测量装置

技术领域

本发明属于水质检测设备技术领域，尤其涉及一种通过调节光源发射器和光源接收器的相对位置来调节光强、提高检测精度、增加检测范围、同时适用于高量程和低量程的浊度自适应多量程测量装置。

背景技术

浊度是指溶液对光线通过时所产生的阻碍程度，它包括悬浮物对光的散射和溶质分子对光的吸收。浊度是从外观上判断溶液例如水是否遭受污染的主要特征之一。水的浊度就是指水的浑浊程度，它是因水中含有一定的悬浮物所产生的光学效应。通常，水中含有的泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物以及胶体物都可以使水质变得浑浊而呈现一定浊度，且浊度越高，水越浑浊。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。

浊度90度散射法是一种常用的测量溶液浊度的方法，该方法基于洛伦兹-玻尔兹曼方程描述的散射现象形成。该方法先利用测光仪或光度计测量穿过被测样品的光强度以及在90度散射方向上经样品散射后的光强度，再根据测量值计算出样品的浊度。该方法所用的散射定理是经典的比尔-兰伯特定律即The Beer-Lambert Law。根据该定律，在一个均匀辐射的平面波作用下，单位长度内的电光响应随光路长度的指数函数下降。换句话说，就是射向悬浮在溶液中颗粒的光线会发生多次散射，一些光线会被散射成90度的角度。采用这种方法时，悬浊液固体微粒散射90度角的光强度与经过样品而未被散射的光强度的比值会随着悬浊液微粒的浓度增加而增加；即随着悬浊液微粒的浓度增加，散射光的强度也会增加，比值就会增加；由此，所述比值的大小与悬浊液中微粒的数量成正比。测量时，先向待测溶液垂直方向引入光源，再将样品放置于散射角度为90度的位置并通过光度计或测光仪测量不经过待测溶液而直接测量到的光强度以及待测溶液中产生的90度散射光强度，最后结合比色计算法或者测光法即可获得待测溶液的浊度。该方法精确性较高，并可广泛应用于水、污水、食品、医药和环境等领域的浊度测量。

在进行浊度测量时，由于浊度不同，测量信号也会存在很大区别。在测量浊度大的溶液时，由于悬浊液微粒散射光的强度会相应变大，因此测量信号也会变大；相反，在测量浊度小的溶液时，由于悬浊液微粒含量相对较少，导致其散射光的强度就会很小，因此测量信号也会变小；当测量信号值很小时，系统误差对测量信号值将造成很大影响，进而导致测量不准确。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种浊度自适应多量程测量装置，其可以通过调节光源发射器和光源接收器相对位置和距离来调节光强、提高检测精度、增加检测范围、并且同时可适用于高量程和低量程的浊度测量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种浊度自适应多量程测量装置，包括光电池和移动机构；所述光电池包括光电池壳体以及设置于所述光电池壳体内的光源发射器、光源接收器、发射透光板和接收透光板；所述光源发射器沿水平方向设置；所述光源接收器沿竖直方向设置；所述光电池壳体具有沿竖直方向设置的第一预留孔和沿水平方向设置的第二预留孔；所述发射透光板和所述接收透光板分别设置于所述第一预留孔处和所述第二预留孔处，并且分别与所述光源发射器和所述光源接收器正对；所述移动机构与所述光源发射器和所述光源接收器中的至少一者连接，并且适于在水平方向上移动所述光源发射器和/或在竖直方向上移动所述光源接收器，以调节所述光源发射器和所述光源接收器之间的相对位置和距离。

可选地，所述移动机构包括与所述光源发射器和/或所述光源接收器连接的滑动块、以及与所述滑动块螺纹连接的自转丝杠；所述自转丝杠适于转动以驱动所述滑动块沿水平方向移动而带动所述光源发射器在水平方向上移动、和/或驱动所述滑动块沿竖直方向移动而带动所述光源发射器在竖直方向上移动。

可选地，所述浊度自适应多量程测量装置还包括设置于所述光电池壳体内并且适于容纳所述光源发射器或所述光源接收器的限位滑动槽；所述限位滑动槽适于沿水平方向延伸以允许所述光源发射器在所述限位滑动槽内沿水平方向移动，或者所述限位滑动槽适于沿竖直方向延伸以允许所述光源接收器在所述限位滑动槽内沿竖直方向移动。

可选地，所述限位滑动槽包括沿水平方向或者竖直方向延伸的圆柱形槽，以容纳并且贴合于所述光源发射器或所述光源接收器的外侧设置。

可选地，所述限位滑动槽包括与所述圆柱形槽连通的直线槽；所述移动机构穿过所述直线槽与所述光源发射器或所述光源接收器连接。

可选地，所述浊度自适应多量程测量装置还包括装置壳体；所述装置壳体适于通过隔板分隔为溶液流动腔和浊度检测腔；所述溶液流动腔适于容纳待测溶液并且允许所述待测溶液流动；所述浊度检测腔适于容纳所述光电池和所述移动机构。

可选地，所述溶液流动腔位于所述浊度检测腔的上方；并且，所述溶液流动腔与所述光源发射器在竖直平面内的投影交叠以允许所述光源发射器发出的光源沿水平方向进入所述溶液流动腔；所述光源沿水平方向进入所述溶液流动腔后适于被所述待测溶液度散射；所述溶液流动腔与所述光源接收器在水平面内的投影交叠以允许所述溶液流动腔内经所述待测溶液度散射后的光源沿竖直方向被光源接收器接收。

可选地，所述隔板、所述发射透光板和所述接收透光板均设置有通光孔，以允许所述光源通过。

可选地，所述溶液流动腔具有进液口和出液口，以分别允许所述待测溶液进入、离开所述溶液流动腔。

可选地，所述浊度自适应多量程测量装置还包括分别与所述光源发射器、所述光源接收器、以及所述移动机构连接的主控制器；所述主控制器适于控制所述光源发射器发射光源、控制所述光源接收器接收光源、以及控制所述移动机构调节所述光源发射器和所述光源接收器之间的相对位置和距离。

相较于现有技术，本发明的技术方案具有有益效果：

例如，本发明提供的浊度自适应多量程测量装置，可以通过调节光源发射器和光源接收器相对位置来调节光强、提高检测精度、增加检测范围、并且同时可适用于高量程和低量程的浊度测量；

当光源发射器和光源接收器的相对距离较短时，光源接收器接收到的光信号较强，适于检测较低浓度的待测溶液；当光源发射器和光源接收器的相对距离较长时，光源接收器接收到的光信号较弱，适于检测较高浓度的待测溶液；如此，可以通过调节光源发射器和光源接收器之间的相对位置和距离，满足不同浓度范围的水样检测，增大待测溶液浊度的检测范围；

当光源接收器接收到的光信号较小时，可以使光源发射器和光源接收器靠近，以增强光源接收器接收的光信号；当光源接收器接收到的光信号较大时，可以使光源发射器和光源接收器远离，以减弱光源接收器接收的光信号；如此，可以通过移动光源发射器来调节光源发射器和光源接收器之间的相对位置及距离，以确保检测到的信号值处在理想范围内。

附图说明

图1是本发明实施例中浊度自适应多量程测量装置的一种结构原理示意图；

图2是本发明实施例中浊度自适应多量程测量装置在限位滑动槽和滑动块处的侧视图；

图3是本发明实施例中浊度自适应多量程测量装置的另一种结构原理示意图，其中未示出移动机构；

图4是本发明实施例中浊度自适应多量程测量装置的控制原理图。

附图标记说明：

1光电池，2光源发射器，3光源接收器，4发射透光板，5接收透光板，6限位滑动槽，7滑动块，8自转丝杆，9第一轴承，10第二轴承，11步进电机；

101光电池壳体，102第一预留孔，103第二预留孔，104装置壳体，105隔板，106溶液流动腔，107浊度检测腔，108进液口，109出液口。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。可以理解的是，以下所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明，而非是对本发明的限定。并且，可能省略不同实施例中相同、类似的部件的描述以及属于现有技术的部件、特征、效果等的描述。

此外，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。并且，附图中可能使用相同、类似的附图标记指代不同实施例中相同、类似的部件。

本发明实施例提供一种浊度自适应多量程测量装置。

参照图1，本发明实施例提供的浊度自适应多量程测量装置可以包括光电池1和移动机构。

具体地，光电池1又可以包括光电池壳体101以及设置于光电池壳体101内的光源发射器2、光源接收器3、发射透光板4和接收透光板5。其中，光电池壳体101具有相互垂直的第一预留孔102和第二预留孔103，以分别安装发射透光板4和接收透光板5；光源发射器2和光源接收器3相互垂直设置并且分别位于发射透光板4和接收透光板5的内侧。

在一些实施例中，光源发射器2可以沿水平方向设置；光源接收器3可以沿竖直方向设置；光电池壳体101具有沿竖直方向设置的第一预留孔102和沿水平方向设置的第二预留孔103；发射透光板4和接收透光板5分别设置于第一预留孔处和第二预留孔处，并且分别与光源发射器2和光源接收器3正对。

移动机构可以与光源发射器2和光源接收器3中的至少一者连接，并且适于在水平方向上移动光源发射器2和/或在竖直方向上移动光源接收器3，以调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。

在一些实施例中，移动机构可以包括与光源发射器2和/或光源接收器3连接的滑动块7、以及与滑动块7螺纹连接的自转丝杠8。其中，自转丝杠8适于转动以驱动滑动块7沿水平方向移动而带动光源发射器2在水平方向上移动、和/或驱动滑动块7沿竖直方向移动而带动光源发射器2在竖直方向上移动。

进一步地，自转丝杠8还可以通过两个轴承支撑并且可相对于这两个轴承转动。

具体地，移动机构还可以包括分别设置于自转丝杠8两端的第一轴承9和第二轴承10；自转丝杠8的两端分别穿设于第一轴承9和第二轴承10内并且可相对于第一轴承9和第二轴承10转动。

进一步地，移动机构还可以包括与自转丝杠8连接的步进电机11，以驱动自转丝杠8转动。

具体地，自转丝杠8的一端可以直接与步进电机11连接。

在一些实施例中，该浊度自适应多量程测量装置还可以包括设置于光电池壳体101内并且适于容纳光源发射器2或光源接收器3的限位滑动槽6。限位滑动槽6适于沿水平方向延伸以允许光源发射器2在限位滑动槽6内沿水平方向移动，或者限位滑动槽6适于沿竖直方向延伸以允许光源接收器3在限位滑动槽6内沿竖直方向移动。如此，可以使得光源发射器2在限位滑动槽6内沿水平方向往复运动，或者使光源接收器3在限位滑动槽6内沿竖直方向往复移动。

在一些实施例中，限位滑动槽6包括沿水平方向或者竖直方向延伸的圆柱形槽，以容纳光源发射器2或光源接收器3。

在一些实施例中，圆柱形槽可以贴合于光源发射器2或光源接收器3的外侧，以确保光源发射器2或光源接收器3沿圆柱形槽移动。

在一些实施例中，限位滑动槽6还包括与圆柱形槽连通的直线槽；移动机构穿过直线槽与光源发射器2或光源接收器3连接。

具体地，移动机构中的滑动块7可以穿过直线槽与光源发射器2或光源接收器3连接。

当滑动块7在自转丝杠8的驱动下移动时，可以带动光源发射器2或光源接收器3同步移动，以调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。

在一些实施例中，滑动块7可以与光源发射器2连接，并且适于在水平方向上移动光源发射器2，从而调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。在此情形下，与滑动块7连接的自转丝杠8适于在水平面内转动。

在一些实施例中，滑动块7还可以与光源接收器3连接，并且适于在竖直方向上移动光源接收器3，从而调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。在此情形下，与滑动块7连接的自转丝杠8适于在竖直平面内转动。

在一些实施例中，移动机构还可以设置有两套，并且两套移动机构分别通过各自的滑动块7与光源发射器2和光源接收器3连接，以分别在水平方向上移动光源发射器2以及在竖直方向上移动光源接收器3，从而调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。在此情形下，与光源发射器2关联的自转丝杠8适于在水平面内转动，与光源接收器3关联的自转丝杠8适于在竖直平面内转动。

在图1和图2所示示例中，移动机构与光源发射器2连接，并且适于在水平方向上移动光源发射器2，从而调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。

具体地，自转丝杠8适于沿水平方向左右设置，并且步进电机11适于驱动自转丝杠8在水平面内转动以驱动滑动块7沿水平方向左右移动，从而带动光源发射器2沿水平方向左右移动。

当光源发射器2移动至右侧并且靠近发射透光板4时，光源发射器2和光源接收器3之间的相对距离较短，此时光源接收器3接收到的光信号较强。在此情形下，适于检测较低浓度的待测溶液。

当光源发射器2移动至左侧并且远离发射透光板4时，光源发射器2和光源接收器3之间的相对距离较长，此时光源接收器3接收到的光信号较弱。在此情形下，适于检测较高浓度的待测溶液。

当光源接收器3接收到的光信号较小时，可以使光源发射器2向右移动，以缩短光源发射器2和光源接收器3之间的距离，从而使光源接收器3接收到的光信号增强；当光源接收器3接收到的光信号较大时，可以使光源发射器2向左移动，以增加光源发射器2和光源接收器3之间的距离，从而使光源接收器3接收到的光信号减弱。如此，可以使检测到的信号值处在理想范围内，同时增大待测溶液浊度的检测范围。

可以理解的是，当移动机构与光源接收器3连接以在竖直方向上移动光源接收器3、或者通过设置两套移动机构分别与光源发射器2和光源接收器3连接以在水平方向上移动光源发射器2以及在竖直方向上移动光源接收器3而调节光源发射器2和光源接收器3之间相对距离的作用方式和作用原理同上述通过移动机构连接光源发射器2以在水平方向上移动光源发射器2而调节光源发射器2和光源接收器3之间相对距离的作用方式和作用原理相似。

参照图3，在一些实施例中，该浊度自适应多量程测量装置还可以包括装置壳体104。并且，装置壳体104适于通过隔板105分隔为溶液流动腔106和浊度检测腔107。其中，溶液流动腔106适于容纳待测溶液并且允许待测溶液流动；浊度检测腔107则适于容纳光电池1和移动机构。

在具体实施中，溶液流动腔106具有进液口108和出液口109，以分别允许待测溶液进入、离开溶液流动腔106。

在一些实施例中，溶液流动腔106可以位于浊度检测腔107的上方。

在一些实施例中，溶液流动腔106与光源发射器2在竖直平面内的投影交叠，以允许光源发射器2发出的光源可沿水平方向进入溶液流动腔106。

在具体实施中，当光源沿水平方向进入溶液流动腔106后适于被待测溶液90度散射。

在一些实施例中，溶液流动腔106还与光源接收器3在水平面内的投影交叠，以允许溶液流动腔106内经待测溶液90度散射后的光源沿竖直方向被光源接收器3接收。

在具体实施中，发射透光板4、接收透光板5、以及隔板105上分别与发射透光板4和接收透光板5对应的部分还分别设置有通光孔，以允许光源通过。

具体地，光源发射器2发出的光源可以依次透过发射透光板4和隔板105的通光孔进入溶液流动腔106，在溶液流动腔106内经待测溶液90度的散射后，再依次透过隔板105和接收透光板5的通光孔后被光源接收器3接收。

参照图4，在一些实施例中，该浊度自适应多量程测量装置还可以包括分别与光源发射器2、光源接收器3、以及移动机构连接的主控制器。

在具体实施中，主控制器适于控制光源发射器2发射光源、控制光源接收器3接收光源、以及控制移动机构调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。

在一些实施例中，该浊度自适应多量程测量装置还可以包括步进电机驱动器。步进电机驱动器分别与主控制器和步进电机11连接。主控制器通过步进电机驱动器控制步进电机11运行，以驱动自转丝杠8转动，从而通过自转丝杠8驱动滑动块7带动光源发射器2和/或光源接收器3移动，以调节光源发射器2和光源接收器3之间的相对位置和距离。

在一些实施例中，该浊度自适应多量程测量装置还可以包括发射光源电路和信号处理电路。其中，发射光源电路分别与主控制器和光源发射器2连接，信号处理电路分别与光源接收器3和主控制器连接。

在具体实施中，主控制器控制发射光源电路激发光源发射器2发射光源，光源经待测溶液90度散射后进而被光源接收器3接收，光源接收器3接收到的光信号经过信号处理电路转化为电信号再送给主控制器。

尽管上文已经描述了本发明的具体实施方案，但这些实施方案并非要限制本发明公开的范围，即使仅相对于特定特征描述单个实施方案的情况下也是如此。本发明公开中提供的特征示例意在进行例示，而非限制，除非做出不同表述。在具体实施中，可根据实际需求，在技术上可行的情况下，将一项或者多项从属权利要求的技术特征与独立权利要求的技术特征进行组合，并可通过任何适当的方式而不是仅通过权利要求书中所列举的特定组合来组合相应权利要求的技术特征。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，包括：

光电池(1)，所述光电池(1)包括光电池壳体(101)以及设置于所述光电池壳体(101)内的光源发射器(2)、光源接收器(3)、发射透光板(4)和接收透光板(5)；所述光源发射器(2)沿水平方向设置；所述光源接收器(3)沿竖直方向设置；所述光电池壳体(101)具有沿竖直方向设置的第一预留孔(102)和沿水平方向设置的第二预留孔(103)；所述发射透光板(4)和所述接收透光板(5)分别设置于所述第一预留孔处(102)和所述第二预留孔(103)处，并且分别与所述光源发射器(2)和所述光源接收器(3)正对；

移动机构，所述移动机构与所述光源发射器(2)和所述光源接收器(3)中的至少一者连接，并且适于在水平方向上移动所述光源发射器(2)和/或在竖直方向上移动所述光源接收器(3)，以调节所述光源发射器(2)和所述光源接收器(3)之间的相对位置和距离。

2.根据权利要求1所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述移动机构包括与所述光源发射器(2)和/或所述光源接收器(3)连接的滑动块(7)、以及与所述滑动块(7)螺纹连接的自转丝杠(8)；所述自转丝杠(8)适于转动以驱动所述滑动块(7)沿水平方向移动而带动所述光源发射器(2)在水平方向上移动、和/或驱动所述滑动块(7)沿竖直方向移动而带动所述光源发射器(2)在竖直方向上移动。

3.根据权利要求1所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，还包括设置于所述光电池壳体(101)内并且适于容纳所述光源发射器(2)或所述光源接收器(3)的限位滑动槽(6)；所述限位滑动槽(6)适于沿水平方向延伸以允许所述光源发射器(2)在所述限位滑动槽(6)内沿水平方向移动，或者所述限位滑动槽(6)适于沿竖直方向延伸以允许所述光源接收器(3)在所述限位滑动槽(6)内沿竖直方向移动。

4.根据权利要求3所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述限位滑动槽(6)包括沿水平方向或者竖直方向延伸的圆柱形槽，以容纳并且贴合于所述光源发射器(2)或所述光源接收器(3)的外侧设置。

5.根据权利要求4所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述限位滑动槽(6)包括与所述圆柱形槽连通的直线槽；所述移动机构穿过所述直线槽与所述光源发射器(2)或所述光源接收器(3)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，还包括装置壳体(104)；所述装置壳体(104)适于通过隔板(105)分隔为溶液流动腔(106)和浊度检测腔(107)；所述溶液流动腔(106)适于容纳待测溶液并且允许所述待测溶液流动；所述浊度检测腔(107)适于容纳所述光电池(1)和所述移动机构。

7.根据权利要求6所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述溶液流动腔(106)位于所述浊度检测腔(107)的上方；并且，所述溶液流动腔(106)与所述光源发射器(2)在竖直平面内的投影交叠以允许所述光源发射器(2)发出的光源沿水平方向进入所述溶液流动腔(106)；所述光源沿水平方向进入所述溶液流动腔(106)后适于被所述待测溶液90度散射；所述溶液流动腔(106)与所述光源接收器(3)在水平面内的投影交叠以允许所述溶液流动腔(106)内经所述待测溶液90度散射后的光源沿竖直方向被光源接收器(3)接收。

8.根据权利要求7所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述隔板(105)、所述发射透光板(4)和所述接收透光板(5)均设置有通光孔，以允许所述光源通过。

9.根据权利要求6所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，所述溶液流动腔(106)具有进液口(108)和出液口(109)，以分别允许所述待测溶液进入、离开所述溶液流动腔(106)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的浊度自适应多量程测量装置，其特征在于，还包括分别与所述光源发射器(2)、所述光源接收器(3)、以及所述移动机构连接的主控制器；所述主控制器适于控制所述光源发射器(2)发射光源、控制所述光源接收器(3)接收光源、以及控制所述移动机构调节所述光源发射器(2)和所述光源接收器(3)之间的相对位置和距离。