CN204575533U - 一种激光光纤式液体浊度测量装置 - Google Patents

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王志丹
郭跃
朱成刚
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Abstract

本实用新型公开一种激光光纤式液体浊度测量装置包括装有待测液体的测试瓶、第一光纤、第二光纤束、玻璃管、凹面镜和依次连接的光电探测器、信号放大与解调模块、单片机、信号调制模块、激光器，凹面镜放置瓶底，玻璃管竖直放置液体中与凹面镜不接触，第一光纤的一端和第二光纤束的一端设置于玻璃管内，第一光纤与凹面镜的中心共线，第一光纤的另一端与激光器连接，第二光纤束的另一端与光电探测器连接；激光器发射光经第一光纤发射到待测液体并到达凹面镜，凹面镜进行反射后回馈到第二光纤束并传输到光电探测器，光电探测器将光信号转为电信号，经放大解调送入单片机，得到信号的电压幅值。所述装置适应不同液体的测量需求，提高仪器的使用效率。

Description

一种激光光纤式液体浊度测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种激光光纤式液体浊度测量装置，主要应用于环境检测、水产养殖、生物发酵工程等领域。
背景技术
浊度是反映水样中细菌、病原体、以及某些固体悬浮微粒等杂质对光散射程度的一种度量，是水的一种光学性质。近年来，随着人们对生命健康、自然环境可持续发展的日益关注，水质浊度的监测愈来愈受到重视。一方面，水中含有的泥土、砂砾以及有机物等各类悬浮物质的含量直接影响饮用水、工业用水的质量。另一方面，这些水中的悬浮物还会吸附细菌、病原体等有害物质，并对其起到一定的保护作用，严重影响消毒、净化等常规水处理的效果。因此，不管是在工业生产还是在饮用水或水产品加工过程中，对水体的浊度监控都必不可少。
目前，传统浊度仪有两种类型：一种是实验室型浊度仪，这种类型的浊度仪通常需要标准的测试瓶或测试槽，测量时先取适量待测液体放入标准测试瓶或测试槽中，然后在进行测量，在实际应用中就显得很不方便，只能应用于抽样测量，不能连续测量流动的液体的浊度，应用领域较窄；另一种是在线流通式浊度仪，国际上的通常做法是将发光器件、接受器件以及信号放大部分密封在一个探头内，探头投入到待测液体中进行测量，这种做法因电路部分浸没在液体中，对探头的密封性要求较高，工作稳定性和测量体积都会受到大大限制。
针对这些问题，近年来出现了光纤式浊度测量装置，例如我国发明专利CN201210401753.4公开了一种光纤式激光液体浊度测量装置，包括激光器、光纤、光纤环行器、光纤准直器、光电探测器及信号解调和处理系统构成，在测量系统中采用光纤环行器和准直器的全光纤结构，基于后向散射光测量原理，可以实现远距离及复杂环境下的浊度测量。但这种结构所测量的散射光强很小，对电路设计要求较高。根据朗伯-比尔定律可知，接收光强不仅跟液体浊度本身相关，同时也跟测量光程有关。为了适应不同液体的测量需求，有时要选择不同的测量光程，以提高测量精度，这就大大降低了仪器的使用效率。
实用新型内容
本实用新型的目的，在于提供一种激光光纤式液体浊度测量装置，实现在不同场合、不同浊度范围和要求下液体浊度的准确在线检测。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种激光光纤式液体浊度测量装置，包括装有待测液体的测试瓶、第一光纤、第二光纤束、玻璃管、凹面镜和依次连接的光电探测器、信号放大与解调模块、单片机、信号调制模块、激光器，所述凹面镜放置瓶底，玻璃管竖直放置待测液体中，且与凹面镜不接触，第一光纤的一端和第二光纤束的一端设置于玻璃管内，第一光纤与凹面镜的中心共线，第一光纤的另一端与激光器连接，第二光纤束的另一端与光电探测器连接；单片机通过指令控制信号调制模块对激光器进行方波调制，使激光器输出调制光强，经第一光纤发射到待测液体并到达凹面镜，凹面镜进行反射后回馈到第二光纤束并传输到光电探测器，光电探测器将回馈的光信号转变为电信号，信号放大与解调模块接收到的电信号放大解调后送入单片机，得到信号的电压幅值，单片机将得到的电压幅值和标准浊度与电压值变化关系比对，得出液体浊度的大小。
进一步的，所述第二光纤束由六根光纤组成，六根光纤均匀分布在第一光纤的外围。
进一步的，所述第一光纤采用单模光纤。
进一步的，所述第二光纤束采用单模光纤。
进一步的，所述光电探测器采用高灵敏度雪崩光电探测器。
采用上述方案后，本实用新型采用后向散射式测量原理，同时增加对反射光的测量，增大了接收光强，提高了系统的测量精度，而且对光传输介质，即第一光纤和第二光纤束均的改进，能实现远距离实时在线监测。本实用新型适应不同液体的测量需求，大大提高仪器的使用效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理图。
图2是本实用新型的第一光纤和第二光纤束的截面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种激光光纤式液体浊度测量装置包括装有待测液体的测试瓶10、第一光纤4、第二光纤束7、玻璃管5、凹面镜6和依次连接的光电探测器8、信号放大与解调模块9、单片机1、信号调制模块2、激光器3，所述凹面镜6放置瓶底，玻璃管5竖直放置待测液体中，且与凹面镜6不接触，第一光纤4的一端和第二光纤束7的一端设置于玻璃管5内，第一光纤4与凹面镜6的中心共线，第一光纤4的另一端与激光器3连接，第二光纤束7的另一端与光电探测器8连接。
所述单片机1通过指令控制信号调制模块2对激光器3进行方波调制，使激光器3输出调制光强，避免背景光及环境变化对信号的干扰。
所述激光器3发射光经第一光纤4发射到待测液体并到达凹面镜6，凹面镜6进行反射后回馈到第二光纤束7并传输到光电探测器8。所述光电探测器8采用高灵敏度雪崩光电探测器，实现微弱光信号到电信号的转换。
所述光电探测器8将回馈的光信号转变为电信号，信号放大与解调模块9接收到的电信号，将调制信号转换为低频直流信号，放大后送入单片机1，最终得到信号的电压幅值。单片机1将得到的电压幅值和标准浊度与电压值变化关系比对，得出液体浊度的大小。
如图2所示，所述第二光纤束由六根光纤组成，六根光纤均匀分布在第一光纤的外围。将发射光纤和接收光纤放在一起，简化了探头结构，目的在于增大接收面积，增强接收光强，从而提高测量精度。
本实用新型采用后向散射式测量原理，同时增加对反射光的测量，增大了接收光强，提高了系统的测量精度。而且光传输介质，即第一光纤和第二光纤束均采用单模光纤，抗干扰性强、能远距离传输、损耗低，能实现远距离实时在线监测。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种激光光纤式液体浊度测量装置，其特征在于：包括装有待测液体的测试瓶、第一光纤、第二光纤束、玻璃管、凹面镜和依次连接的光电探测器、信号放大与解调模块、单片机、信号调制模块、激光器，所述凹面镜放置瓶底，玻璃管竖直放置待测液体中，且与凹面镜不接触，第一光纤的一端和第二光纤束的一端设置于玻璃管内，第一光纤与凹面镜的中心共线，第一光纤的另一端与激光器连接，第二光纤束的另一端与光电探测器连接；单片机通过指令控制信号调制模块对激光器进行方波调制，使激光器输出调制光强，经第一光纤发射到待测液体并到达凹面镜，凹面镜进行反射后回馈到第二光纤束并传输到光电探测器，光电探测器将回馈的光信号转变为电信号，信号放大与解调模块接收到的电信号放大解调后送入单片机，得到信号的电压幅值，单片机将得到的电压幅值和标准浊度与电压值变化关系比对，得出液体浊度的大小。
2.如权利要求1所述的一种激光光纤式液体浊度测量装置，其特征在于：所述第二光纤束由六根光纤组成，六根光纤均匀分布在第一光纤的外围。
3.如权利要求1所述的一种激光光纤式液体浊度测量装置，其特征在于：所述第一光纤采用单模光纤。
4.如权利要求1所述的一种激光光纤式液体浊度测量装置，其特征在于：所述第二光纤束采用单模光纤。
5.如权利要求1所述的一种激光光纤式液体浊度测量装置，其特征在于：所述光电探测器采用高灵敏度雪崩光电探测器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106546562A (zh) * 2016-12-08 2017-03-29 黄辉 一种基于浊度检测的微生物传感器及浊度检测方法
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