CN203385656U - 一种基于光电比色法的水质监测装置 - Google Patents

一种基于光电比色法的水质监测装置 Download PDF

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赵忠欣
杨斌
周别川
单勇忠
陈明
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Guilin Yunjing Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种基于光电比色法的水质监测装置，包括光源、一分二光纤转换头、检测光路、参比光路、运算放大器，光源包括四个LED光源，检测光路依次包括光纤A、透镜A、比色皿、透镜B、光纤B、光电池A，参比光路依次包括光纤C、光电池B，光纤A、光纤C均为光纤束，光纤A光纤束与光纤C光纤束光纤数量相同，光源产生的光线经过一分二光纤转换头分别进入检测光路、参比光路，光电池A、光电池B分别与运算放大器连通。本实用新型是一种结构简单，操作简单，不受外界因素影响，可准确检测水质中待测组分浓度的水质监测装置。

Description

一种基于光电比色法的水质监测装置
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，尤其是涉及一种基于光电比色法的水质监测装置。
背景技术
目前，水质分析仪器的测定方法主要分为化学和物理的方法，物理方法是采用可见光(紫外光)比色分析法，利用大部分有机物在某一波长处有吸收的特性，将水体经过该特定波长光线的照射，从吸光度的大小来判断水质中待测组分的浓度为了减少浊度、色度等对测定的影响，一般都采用双波长测定，另一波长作为参考光，用于消除水体浊度、色度等对测量产生的影响；传统方法中，比色法的光路采用双光束时，由一个光源、一个分光器、一只比色皿、两只光电转化器组成检测装置，由光源发出特定波长的光，经分光器分出两路光线，一路经比色皿后传入第一个光电转换器，另一路直接传入第二个光电转换器，两个转换器信号经放大后输出，该法的分光器多采用分光镜等光学玻璃器件，整个光路受结构影响比较大，同时温度、湿度、灰尘、机械振动都会影响检测所得数据的精度。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术的比色法检测水质中待测组分浓度时受结构和温度、湿度、灰尘、机械振动等外界因素影响较大，难以获得精确水质数据的问题，提供一种结构简单，操作方便，不受外界因素影响，可准确检测水质中待测组分浓度的基于光电比色法的水质监测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于光电比色法的水质监测装置，包括光源、一分二光纤转换头、检测光路、参比光路、运算放大器，所述的检测光路依次包括光纤A、透镜A、比色皿、透镜B、光纤B、光电池A，所述的参比光路依次包括光纤C、光电池B，所述的光源产生的光线经过一分二光纤转换头分别进入检测光路、参比光路，所述的光电池A、光电池B分别与运算放大器连通。本方案装置与外部控制器相连，选用一束特定波长的单色光，两个光电转换器，一个比色皿，光源发出特定波长光线经一分二光纤分出两路光，作为检测光的一路光线沿光纤A出射后经透镜A准直，垂直平行射入比色皿，得到透射光线，该光线穿过透镜B后经过光纤B后传输给一块光电池A，另一路作为参比光的光线通过光纤C传到另一块光电池B，两块光电池分别将接受到的光转换成电压信号，电压信号经运算放大器转变后输出与浓度成正比的电压信号到外部控制器中，外部控制器得到的数据为两电信号的比值，外部控制器根据相关物理公式计算得到吸光度，并通过已知的吸光度-浓度曲线得到溶液浓度，即准确的水质中待测组分浓度；本方案采用光纤作为分光器与光路传输介质，光纤也即光导纤维，光纤的内层是光疏介质，中间层是光密介质，外层包裹了一层胶皮，这样在光纤内部光线按全反射进行传输，由于光纤具有此种结构特性，光纤就不会受温度、湿度、灰尘的影响，根据光纤的传输特性，决定了光纤在安装过程中也与机械结构无关；在外界环境波动时，光源光强可能波动，但同一溶液检测通道与参比通道的电压比值是一定的，所以不影响测量准确性。
作为优选，所述的光源包括四个LED光源。传统光源采用汞灯或卤素灯作为光源，同时采用光栅、夹缝等做为光源配合器件，但此类光源结构设计麻烦，成本以及维护费用相对偏高，耗电量颇大，发光寿命也不是很长，而采用LED光源，成本低，功耗少，光谱线性好，使用寿命超长，稳定性更好，不需要后续维护，LED光源内部具有4个LED光源，根据一分二光纤转换头所插位置不同，可以自由切换波长，发出特定波长的光。
作为优选，所述的光纤A、光纤C均为光纤束，光纤A光纤束与光纤C光纤束光纤数量相同。光纤的制作采用多束光纤包成一根，要实现分光只需将出光部分光纤束按光纤根数进行比例分束，即可实现分光效果。
因此，本实用新型具有如下有益效果：(1)结构简单，操作方便；(2)不受外界因素影响，可准确检测水质中待测组分浓度。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
图中：1、光源  2、一分二光纤转换头  3、运算放大器  4、光纤A
      5、透镜A  6、比色皿  7、透镜B  8、光纤B
      9、光电池A  10、光纤C  11、光电池B
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
如图1所示的实施例中，一种基于光电比色法的水质监测装置，包括光源1、一分二光纤转换头2、检测光路、参比光路、运算放大器3，光源包括四个LED光源，检测光路依次包括光纤A4、透镜A5、比色皿6、透镜B7、光纤B8、光电池A9，参比光路依次包括光纤C10、光电池B11，光纤A4、光纤C10均为光纤束，光纤A4光纤束与光纤C10光纤束光纤数量相同，光源1产生的光线经过一分二光纤转换头2分别进入检测光路、参比光路，光电池A9、光电池B11分别与运算放大器3连通。
具体实施过程是，本装置与外部控制器相连，待测液体加入比色皿6经化学处理反应稳定后，控制器指令光源1发出一束特定波长的单色光，光源1发出特定波长光线经一分二光纤转换头2分出两路光，作为检测光的一路光线沿光纤A4出射后经透镜A5准直，垂直平行射入比色皿6，得到透射光线，该光线穿过透镜B7后经过光纤B8传输给光电池A9，另一路作为参比光的光线通过光纤C10传到光电池B11，两块光电池分别将接受到的光转换成电压信号，电压信号经运算放大器3转变后输出与浓度成正比的电压信号到外部控制器中，控制器得到的数据为两电信号的比值，控制器根据相关物理公式计算得到吸光度，并通过已知的吸光度-浓度曲线得到溶液浓度，即准确的水质中待测组分浓度。

Claims (3)

1.一种基于光电比色法的水质监测装置，其特征在于，包括光源、一分二光纤转换头、检测光路、参比光路、运算放大器，所述的检测光路依次包括光纤A、透镜A、比色皿、透镜B、光纤B、光电池A，所述的参比光路依次包括光纤C、光电池B，所述的光源产生的光线经过一分二光纤转换头分别进入检测光路、参比光路，所述的光电池A、光电池B分别与运算放大器连通。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电比色法的水质监测装置，其特征是，所述的光源包括四个LED光源。
3.根据权利要求1所述的一种基于光电比色法的水质监测装置，其特征是，所述的光纤A、光纤C均为光纤束，光纤A光纤束与光纤C光纤束光纤数量相同。
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