CN219590197U - 一种光学cod传感器温度补偿校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学COD传感器温度补偿校准装置。校准装置包括高低温环境试验箱、传感器定位机构、多个光学玻片、换位机构和控制器；高低温环境试验箱用于提供设定的校准温度环境；各个光学玻片分别与不同标液浓度的吸光度相等效；换位机构带动多个光学玻片逐个进入待校准的光学COD传感器的检测光路。本实用新型应用等效浓度光学玻片代替水溶液，减少误差，准确度高，重复性好；在不同的校准温度环境切换时，只需要传感器温度平衡后即可进行数据采集，等待时间短，显著提升校准效率。

Description

一种光学COD传感器温度补偿校准装置

技术领域

本实用新型涉及传感器校准技术领域，具体是一种光学COD传感器温度补偿校准装置。

背景技术

传统测定水体中COD值方法的主要是重铬酸钾法测定法，这种方法分析周期长，二次污染严重，已不能满足现代水质监测对实时性和无二次污染等要求。随着技术发展、近年来，基于紫外光学吸收法的UV254COD传感器应用越来越多，该光学传感器无需对水样进行预处理、检测快速、方便且可实时在线监测。

UV254COD传感器的核心器件是光学LED和光电探测器，在待测水样中、由光学LED产生特定波长的紫外检测光，水样中的有机物质会在该波长紫外光照射下产生吸光效应、故不同浓度的有机物质会产生不同的吸光效应；基于此原理，在工厂生产、校准COD传感器时，会采用不同浓度的COD标准溶液、测量其吸光度、并建立其线性拟合数学关系，将校准拟合系数写入COD传感器内的MCU中，从而在应用中，直接检测并计算得出COD测量值。

但实际上，校准过程中会有明显的干扰因素、特别是环境温度和校准点标液浓度，关于环境温度，由于LED的物理特性，同等强度驱动电流下、其发光强度会随其温度变化而变化；同样固定温度下、采用不同浓度的校准标液、其得出的线性拟合关系系数也会有不同程度的差异；所以生产厂家在实际校准工作中，需要进行传感器温度补偿。一般的，传感器温度补偿是在高低温环境试验箱中进行，将传感器和不同浓度校准溶液放置于箱中，通过试验箱控制并保持固定温度，待传感器与校准溶液温度平衡后，进行温度拟合原始数据的采集；此方法的不足是：1.溶液需要的平衡时间很长、导致校准过程中大部分时间为等待时间；2.同温度下、需要多次开箱更换溶液、再次等待平衡、操作繁琐；3.溶液本身在高低温循环作用下，其精确度、稳定性也会产生变化，导致不确定性因素增加。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种光学COD传感器温度补偿校准装置。

为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学COD传感器温度补偿校准装置，包括：

高低温环境试验箱，其用于提供设定的校准温度环境；

传感器定位机构，其用于固定待校准的光学COD传感器的位置；

多个光学玻片，各个所述光学玻片的吸光度分别与不同标液浓度的吸光度相等效；

换位机构，其用于带动多个光学玻片逐个进入待校准的光学COD传感器的检测光路；

所述传感器定位机构、换位机构和多个光学玻片内置于所述高低温环境试验箱内；

控制器，其与待校准的光学COD传感器和所述换位机构信号连接。

本实用新型技术方案，应用等效浓度光学玻片代替水溶液，减少误差，准确度高，重复性好；在不同的校准温度环境切换时，只需要传感器温度平衡后即可进行数据采集，等待时间短，显著提升校准效率。

进一步地，所述光学玻片材质为紫外玻璃。

采用上述优选的方案，紫外玻璃颜色为黑色，对400～700nm光的透射比较低，在紫外区则根据不同型号呈现出不同的光谱透射曲线。本实用新型中可等效不同标液浓度的光学玻片采用同一型号的紫外玻璃，定制不同厚度。

进一步地，所述高低温环境试验箱内设有除湿干燥装置和湿度检测器件。

进一步地，所述高低温环境试验箱的湿度在30％以下。

采用上述优选的方案，通过除湿干燥装置除去高低温环境试验箱中水分，使高低温环境试验箱中维持在稳定的较低湿度环境，提升校准的准确度。

进一步地，所述传感器定位机构包括底座和安装于所述底座上的2个同轴设置的抱箍，所述抱箍上设有锁紧螺钉。

采用上述优选的方案，能够方便待校准光学COD传感器的快速安装和稳定固定。

进一步地，所述换位机构包括支撑架、驱动电机和旋转叶片，所述驱动电机安装于所述支撑架上，所述旋转叶片安装在所述驱动电机的输出轴上，各个所述光学玻片间隔安装于所述旋转叶片的周向。

进一步地，所述驱动电机为步进电机。

采用上述优选的方案，通过步进电机能够精确地依次将各个光学玻片转至检测光路上，结构简单，换位速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件的名称：

10-传感器定位机构；11-抱箍；12-锁紧螺钉；13-底座；20-光学玻片；30-换位机构；31-支撑架；32-驱动电机；33-旋转叶片；40-光学COD传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，在本实用新型的一种实施方式中，一种光学COD传感器温度补偿校准装置，包括：

高低温环境试验箱，其用于提供设定的校准温度环境；

传感器定位机构10，其用于固定待校准的光学COD传感器40的位置；

多个光学玻片20，各个光学玻片20的吸光度分别与不同标液浓度的吸光度相等效；

换位机构30，其用于带动多个光学玻片逐个进入待校准的光学COD传感器的检测光路；

传感器定位机构10、换位机构30和多个光学玻片20内置于所述高低温环境试验箱内；

控制器，其与待校准的光学COD传感器40和换位机构30信号连接。

采用上述技术方案的有益效果是：应用等效浓度光学玻片代替水溶液，减少误差，准确度高，重复性好；在不同的校准温度环境切换时，只需要传感器温度平衡后即可进行数据采集，等待时间短，显著提升校准效率。

在本实用新型的另一些实施方式中，光学玻片20材质为紫外玻璃。紫外玻璃颜色为黑色，对400～700nm光的透射比较低，在紫外区则根据不同型号呈现出不同的光谱透射曲线。各个光学玻片20可以采用光学滤光片调正紫外区的光谱曲线，以达到等效不同标液浓度吸光度的目的。本实用新型中可等效不同标液浓度的光学玻片20还可以采用同一型号的紫外玻璃，定制不同厚度。

以下介绍光学玻片与标液浓度的等效过程：

在一校准温度下，将一个光学玻片置于光学COD传感器发射光窗和接收光窗之间，光学COD传感器采集原始吸收电压值并计算得到吸光度X₁；在同一校准温度的恒温水浴锅中放置烧杯加入固定量去离子水，将同一光学COD传感器转移至水浴锅烧杯内，再往烧杯内定量称重添加标准物质邻苯二甲酸氢钾，同时光学COD传感器采集原始吸收电压值并计算得到吸光度X₂，当X₁＝X₂时，停止添加，计算得到该光学玻片等效的COD标准液浓度。

在本实用新型的另一些实施方式中，所述高低温环境试验箱内设有除湿干燥装置和湿度检测器件。所述高低温环境试验箱的湿度在30％以下。采用上述技术方案的有益效果是：通过除湿干燥装置除去高低温环境试验箱中水分，使高低温环境试验箱中维持在稳定的较低湿度环境，提升校准的准确度。

在本实用新型的另一些实施方式中，传感器定位机构10包括底座13和安装于底座13上的2个同轴设置的抱箍11，抱箍11上设有锁紧螺钉12。采用上述技术方案的有益效果是：能够方便待校准光学COD传感器的快速安装和稳定固定。

在本实用新型的另一些实施方式中，换位机构30包括支撑架31、驱动电机32和旋转叶片33，驱动电机32安装于支撑架31上，旋转叶片33安装在驱动电机32的输出轴上，各个光学玻片20间隔安装于旋转叶片33的周向。

在本实用新型的另一些实施方式中，驱动电机32为步进电机。采用上述技术方案的有益效果是：通过步进电机能够精确地依次将各个光学玻片转至检测光路上，结构简单，换位速度快。

以下结合本实用新型一种实施方式，说明光学COD传感器温度补偿校准过程：

步骤1，将待校准的光学COD传感器安装在传感器定位机构上，放入到高低温环境试验箱内，并连接好通讯及供电线缆；

步骤2，启动高低温环境试验箱，设置温度补偿的校准点，例如：0℃、10℃、20℃、30℃、40℃，并逐一开始运行。当高低温试验箱的内置温度与传感器内部NTC温度传感器采集温度均稳定后(如达到校准温度±0.3℃)，则可判断该温度点已经平衡，可开始数据采集工作；

步骤3，当第一个校准温度点(如0℃)平衡后，控制器开始驱动步进电机转动固定角度，使第一个光学玻片进入光学COD传感器发射光窗和接收光窗之间，同时光学COD传感器工作采集原始吸收电压值并计算该等效浓度下吸光度；采集完毕后，再次驱动步进电机转动固定角度，使第二个光学玻片进入光学COD传感器发射光窗和接收光窗之间，同时光学COD传感器工作采集原始吸收电压值并计算该等效浓度下吸光度；以此类推，完成第一个校准温度点上所有等效浓度的吸光度数据采集；

步骤4，设置高低温环境试验箱运行第二个校准温度点(如10℃)，重复步骤3，完成第二个校准温度点上所有等效浓度的吸光度数据采集；

步骤5，参照步骤4，完成5个校准温度点上的所有等效浓度的吸光度数据采集；

步骤6，借助于采集的数据，进行数据拟合，得到用于光学COD传感器进行温度补偿修正的公式，完成光学COD传感器的温度补偿校准工作。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，包括：

高低温环境试验箱，其用于提供设定的校准温度环境；

传感器定位机构，其用于固定待校准的光学COD传感器的位置；

多个光学玻片，各个所述光学玻片的吸光度分别与不同标液浓度的吸光度相等效；

换位机构，其用于带动多个光学玻片逐个进入待校准的光学COD传感器的检测光路；

所述传感器定位机构、换位机构和多个光学玻片内置于所述高低温环境试验箱内；

控制器，其与待校准的光学COD传感器和所述换位机构信号连接。

2.根据权利要求1所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述光学玻片材质为紫外玻璃。

3.根据权利要求1所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述高低温环境试验箱内设有除湿干燥装置和湿度检测器件。

4.根据权利要求3所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述高低温环境试验箱的湿度在30％以下。

5.根据权利要求1所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述传感器定位机构包括底座和安装于所述底座上的2个同轴设置的抱箍，所述抱箍上设有锁紧螺钉。

6.根据权利要求1所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述换位机构包括支撑架、驱动电机和旋转叶片，所述驱动电机安装于所述支撑架上，所述旋转叶片安装在所述驱动电机的输出轴上，各个所述光学玻片间隔安装于所述旋转叶片的周向。

7.根据权利要求6所述的光学COD传感器温度补偿校准装置，其特征在于，所述驱动电机为步进电机。