CN206440608U - 一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及浓度检测装置技术领域，具体来说是一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，比色皿(16)设置于在机械腔体(14)中间，比色皿(16)的两侧分别设有光源(1)和探测器(8)，光源(1)和探测器(8)为同轴安装结构，光源(1)焊接固定在光源侧板(5)上，探测器(8)焊接在探测器侧板(10)上，光源(1)与光源侧板(5)之间和探测器(8)与探测器侧板(10)之间均充满环氧树脂填充物。本实用新型同现有技术相比，组合结构简单可行，易于安装与拆卸，其优点在于：采用光学腔体整体化设计，有高灵敏度、高可靠性、便捷性的特点，能适应恶劣环境，适用于江、河、湖、海各个不同领域的氨氮离子浓度检测。

Description

一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组

[技术领域]

本实用新型涉及浓度检测装置技术领域，具体来说是一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组。

[背景技术]

近些年，市场上出现了各种各样的氨氮在线分析仪，但是他们大多数产品的核心技术还是依赖于国外，换句话说，国内的氨氮在线分析仪制造厂家就是代工厂，并没有核心科技，国内掌握的技术是纯化学检测法，这些检测手段是科研实验室的常规方法，难以在一般的实际生产使用中普及应用，因此在一般规模的水产品养殖基地都是采用较为粗劣的目测估计法，检测效果往往不怎么理想。对比国外的氨氮离子检测技术分布情况可知，光电探测技术在氨氮离子浓度检测行业十分盛行。因此，成本低廉，运行可靠，便于携带的光电探测类型的氨氮离子浓度检测仪器在国内的发展趋势是相当好的，具有巨大的市场潜力。

我国专利申请号：CN200910088043.9公开了一种废水流量、氨氮浓度及氨氮总量水质在线联测仪，包括氨发生器、气-液分离器、氨吸收器、电导检测器、数据处理器多个部件，结构较为复杂，使用的成本较高。因此，需要设计一种新型的便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组。

[实用新型内容]

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，操作简单，结构简洁，针对性地解决人类快捷、准确、方便的监测江、河、湖、海中的氨氮离子浓度技术难题。。

为了实现上述目的，设计一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，包括比色皿(16)、机械腔体(14)、光源(1)、探测器(8)和环氧树脂填充物，其特征在于比色皿(16)设置于在机械腔体(14)中间，比色皿(16)的两侧分别设有光源(1)和探测器(8)，光源(1)和探测器(8)为同轴安装结构，光源(1)焊接固定在光源侧板(5)上，探测器(8)焊接在探测器侧板(10) 上，光源(1)与光源侧板(5)之间和探测器(8)与探测器侧板(10)之间均充满环氧树脂填充物。

所述的机械安装腔体(14)顶部设有腔体上盖(13)，机械安装腔体(14) 内设有电路主板(17)通过螺钉连接，机械安装腔体(14)内设有同轴安装孔，同轴安装孔内设有光源和探测器。

所述的光源(1)和探测器(8)均固定在机械安装腔体内部加工的台阶上。

所述的机械安装腔体(14)侧面开有走线槽，该走线槽中的屏蔽导线(11) 连接电路主板(17)与光源侧板(5)和探测器侧板(10)。

所述的比色皿(16)顶部设有比色皿上盖(15)。

所述的走线槽设置于机械安装腔体(14)的两侧。

所述的探测器(8)管脚焊接在探测器侧板(10)上，光源(1)的管脚焊接在光源侧板(5)上。

所述的屏蔽连接线(4)卡在机械安装腔体(14)的走线槽内，外部均覆盖绝缘的环氧树脂。

所述的比色皿(6)透光侧放置在探测器(8)和光源(1)的轴线上，并盖上比色皿上盖(15)和机械安装腔体上盖(13)以此隔绝自然光线。

本实用新型同现有技术相比，组合结构简单可行，易于安装与拆卸，其优点在于：采用光学腔体整体化设计，有高灵敏度、高可靠性、便捷性的特点，能适应恶劣环境，适用于江、河、湖、海各个不同领域的氨氮离子浓度检测。

[附图说明]

图1是本实用新型便携式氨氮离子浓度检测传感器模组爆炸示意图；

图2是本实用新型便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组横向剖视图；

图中：1-光源，2-环氧树脂填充物，3-环氧树脂填充物，4-屏蔽导线，5- 光源侧板，6-待测样液，7-滤光片，8-探测器，9-环氧树脂填充物，10-探测器侧板，11-屏蔽导线，12-环氧树脂填充物，13-机械安装腔体上盖，14-机械安装腔体，15-比色皿上盖，16-比色皿，17-电路主板，18-紧固螺钉，19-塑料垫片。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1和图2，所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，包括比色皿(16)、机械腔体(14)、光源(1)、探测器(8)和环氧树脂填充物，其特征在于比色皿(16)设置于在机械腔体(14)中间，比色皿(16)的两侧分别设有光源(1)和探测器(8)，光源(1)和探测器(8)为同轴安装结构，光源(1)焊接固定在光源侧板(5)上，探测器(8)焊接在探测器侧板(10)上，光源(1)与光源侧板(5)之间和探测器(8)与探测器侧板(10)之间均充满环氧树脂填充物。

所述的氨氮离子浓度检测传感器模组能在水资源安全监测方面广泛应用，主要针对水资源中氨氮污染物浓度的检测。该氨氮离子浓度检测模块属于智能传感器范畴，它融合了光电探测技术和化学领域的知识，根据被检测氨氮离子与化学试剂反应生成胶状络合物的含量来判断氨氮离子在溶剂中的浓度。利用光电转换技术，将氨氮络合物对可见光的吸收量转化为电压信号，在经过CPU 芯片对信号的模拟采集，分析和处理，最终将被测溶液中氨氮离子浓度的数值显示在液晶屏上，供操作者记录与分析。

实施例1

氨氮离子浓度检测传感器模组的电路主板上采用的CPU为STM32F051K8单片机芯片。电压源采用12V供电。机械安装腔体采用长50mm,宽度35mm，高53mm 的铝合金材料加工而成。比色皿规格为：长12.5mm，宽12.5mm，高45mm的高透光率玻璃比色皿。在光源和光学探测器之间放置了一款K9材质的光学玻璃比色皿。该比色皿结构为粉烧结形成整体，与金属腔体间隙配合，使得该传感器模组结构十分牢靠。光源采用LED冷光源，其发光的中心波长为454nm，带宽是从430nm至500nm。探测器采用的是LXD66MK，芯片尺寸为5.5*5.8mm，波长响应范围是360-1100nm，峰值波长为560nm，响应时间为11μs。光源和探测器的这些参数能很好的满足光学检测氨氮的使用条件。数字显示部分采用Nokia/诺基亚5110LCD液晶显示器，检测员的操作平台采用四个长宽均为6mm 的轻触微型电子开关按钮。外设通讯接口分别为：DB9针RS232接口，4P-2.54mm 接线端子座式的IIC接口、RS485接口、UART接口、单总线以及电流输出接口。另外配置电源供电指示灯和单片机正常运行LED指示灯。上述的这些硬件设备充分的体现了氨氮离子浓度检测传感器模组的便携性和具有丰富的通讯接口。

实施例2

氨氮离子浓度检测传感器模组根据温度传感器测量数据对氨氮离子浓度读数进行补偿修正，用户只需向含有样液的比色皿中加入检测相关试剂，并进行操作电路主板的微型按钮，即可完成对氨氮离子浓度检测传感器模组进行校零、测量与读数。

整个检测模块的使用过程如下：首先给氨氮离子检测模块供上12V直流电源，打开电源总开关，观察电源指示灯和CPU供电指示灯是否正常点亮，按开机键开机，等待系统的初始化完成，然后打开样池盖，取出比色皿，将室温水 (纯净水)适量倒入玻璃比色皿中并放入检测池中，按照先后顺序，依次盖上比色皿上盖和检测池盖，按下清零键，屏幕显示闪烁的000.000，表示正在进行清零，当屏幕不在显示闪烁的数字时，表示清零已经结束；然后取出比色皿并清洗，清洗完成之后将被检测水样适量倒入玻璃比色皿中，放入一号试剂8滴摇匀，再加入二号试剂8滴摇匀静置6分钟后放入检测池中，按照先后顺序，依次盖上比色皿上盖和检测池盖，按下读数键，等待几秒钟显示读数(氨氮值)。每次读数都需按下读数键。按照这个流程即可完成样液中氨氮离子浓度的检测。一号试剂的作用为消除水样中钙镁等金属离子的干扰；二号试剂可以和水样中以游离态形式存在的氨或铵离子形成淡红棕色络合物，该络合物对光的吸收量与氨氮的含量成正比，从而测定水中的氨氮含量。

所述的一号试剂为酒石酸钾钠溶液，其质量百分比为35％，剩余65％为纯净水。其配比方法是：称取34g酒石酸钾钠溶于50g纯净水中，加热煮沸驱除氨，充分冷却稀释至100g，即为一号试剂成品，放在暗处、备用。所述的二号试剂为混合溶液，其中碘化钾质量百分比为10％，碘化汞质量百分比为13％，氢氧化钠质量百分比为17％，剩余60％为纯净水。其配比方法是：称取氢氧化钠，溶于纯净水中，冷却至室温。称取碘化钾和碘化汞溶于纯净水中，在不断把搅拌的情况下，缓慢加入氢氧化钠溶液，然后稀释，存放到聚乙烯材质的瓶子中，即为二号试剂成品，放在暗处、避光保存。

实施例3

为了保证探测器和光源同轴安装，机械安装腔体在机械加工的过程中采用一次装夹。为了保证探测器和光源的精准定位，在机械安装腔体上留有较小尺寸误差的安装台阶，装配工人只需将探测器或者光源平放在安装孔内，使探测器或光源的边缘抵在机械安装腔体上，然后涂上适量的环氧树脂填充物即可。将上述的光源侧板和探测器侧板分别安装焊接在环氧树脂胶填充物的两侧，然后用屏蔽导线分别连接电路主板、光源侧板、探测器侧板。电路主板是靠紧固螺钉(18)和塑料垫片(19)固定于机械安装腔体上面，此安装十分牢靠；加上塑料垫片的好处在于电路主板上的电子元器件与铝合金腔体隔离开来，防止电路短路。

Claims (9)

1.一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，包括比色皿(16)、机械腔体(14)、光源(1)、探测器(8)和环氧树脂填充物，其特征在于比色皿(16)设置于在机械腔体(14)中间，比色皿(16)的两侧分别设有光源(1)和探测器(8)，光源(1)和探测器(8)为同轴安装结构，光源(1)焊接固定在光源侧板(5)上，探测器(8)焊接在探测器侧板(10)上，光源(1)与光源侧板(5)之间和探测器(8)与探测器侧板(10)之间均充满环氧树脂填充物。

2.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于机械安装腔体(14)顶部设有腔体上盖(13)，机械安装腔体(14)内设有电路主板(17)通过螺钉连接，机械安装腔体(14)内设有同轴安装孔，同轴安装孔内设有光源和探测器。

3.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于光源(1)和探测器(8)均固定在机械安装腔体内部加工的台阶上。

4.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于机械安装腔体(14)侧面开有走线槽，该走线槽中的屏蔽导线(11)连接电路主板(17)与光源侧板(5)和探测器侧板(10)。

5.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于比色皿(16)顶部设有比色皿上盖(15)。

6.如权利要求4所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于走线槽设置于机械安装腔体(14)的两侧。

7.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于探测器(8)管脚焊接在探测器侧板(10)上，光源(1)的管脚焊接在光源侧板(5)上。

8.如权利要求4所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于屏蔽连接线(4)卡在机械安装腔体(14)的走线槽内，外部均覆盖绝缘的环氧树脂。

9.如权利要求1所述的一种便携式氨氮离子浓度检测的传感器模组，其特征在于比色皿(6)透光侧放置在探测器(8)和光源(1)的轴线上，并盖上比色皿上盖(15)和机械安装腔体上盖(13)以此隔绝自然光线。