CN2819214Y - 光电式生物菌悬液浓度传感器 - Google Patents

Abstract

一种光电式生物菌悬液浓度传感器，包括：外壳(6)、发射管(D1)、光学准值透镜(4)、光学反射三棱镜(1)、聚焦透镜(5)、接收管(Q1)、驱动电路(2)；在接收管(Q1)后连接一个放大电路(3)，所述放大电路(3)由差分放大器组成，差分放大器的“+”端通过电阻R3接电源，通过电位器W2接地，差分放大器的“－”端连接到接收管(Q1)的输出，并通过电阻R2接地；电阻R4连接在差分放大器的“+”端和输出端之间，可广泛应用于制剂、制酒、微量分析、生化、环保等行业。

Description

光电式生物菌悬液浓度传感器

技术领域

本实用新型涉及用于检测液体浓度的光电式生物菌悬液浓度传感器。

背景技术

在工业生化反应处理过程中，液体储存和使用中对液体及溶液的生物量浓度进行测量有着大量的需求，当溶液及溶液浓度不同时，其光的折射率不同，光在不同溶液及不同浓度的的溶液中传输，其光传输参量会发生变化，从而可对不同溶液及溶液浓度进行测量；现有浓度传感器如专利号88218979.4存在如下缺点：接收管将光信号转换成电信号后，通过一个可调电阻直接输出，未将电信号放大；光学反射棱镜未将光进行2次反射；因此测量灵敏度低，测量不准确。

实用新型内容

针对上述已有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种光电式生物菌悬液浓度传感器。

为了解决现有技术存在的上述技术问题，根据本实用新型的一个技术方案，提供一种光电式生物菌悬液浓度传感器，包括：外壳、发射管、光学准值透镜、光学反射三棱镜、聚焦透镜、接收管、驱动电路；发射管和接收管放置在同一平面上并与光学反射三棱镜的一条棱边垂直，同时发射管和接收管的中心位置与光学反射三棱镜的棱边的距离相等，在发射管与光学反射三棱镜之间放置一个光学准值透镜，接收管与光学反射三棱镜之间放置一个聚焦透镜；将驱动电路连接到发射管和接收管；同时，将光学反射三棱镜、发射管、光学准值透镜、接收管、聚焦透镜放入耐腐蚀的外壳内并整体密封；在接收管后连接一个放大电路，所述放大电路由差分放大器组成，差分放大器的“+”端通过电阻R3接电源，通过电位器W2接地，差分放大器的“-”端连接到接收管(Q1)的输出，并通过电阻R2接地；电阻R4连接在差分放大器的“+”端和输出端之间，调整电阻R4可调整差分放大器的放大倍数，从而使该传感器有较高灵敏度和准确性。

其中，发射管提供光源；光学准值透镜接收发射管发出的光线，使光线全部聚焦形成平行光线发射到光学反射三棱镜，可使光线在反射界面处有较大的接触面；光学反射三棱镜接收光学准值透镜发出的光，光学反射三棱镜将接收到的光进行2次反射，使光强产生两次衰减，相当于对溶液的浓度信号起到了放大作用，从而使该传感器有较高灵敏度；聚焦透镜接收光学反射棱镜反射的光并进行聚焦，发射给接收管；接收管接收聚焦透镜发出的光线，将光信号转换为电信号，并输入到放大电路；驱动电路为发射管和接收管提供驱动电压。

根据本实用新型的一个优选方案，所述光学反射三棱镜是等腰三角形的光学反射三棱镜，并在光学反射三棱镜的反射界面处进行镀膜，使光线在反射界面处产生振荡，提高了被测溶液以及溶液浓度的变化对反射光能衰减的影响，从而提高了测试精度。

根据本实用新型的一个优选方案，所述发射管是红外线发射二极管，所述红外线发射二极管的阳极接驱动电路，红外线发射二极管的阴极接地。

根据本实用新型的一个优选方案，所述接收管是光敏三极管，所述光敏三极管的集电极接驱动电路，光敏三极管的发射极接差分放大器的“-”端。

根据本实用新型的一个优选方案，所述驱动电路由电阻R1与电位器W1串联组成，电位器W1的一端接电源，另一端接电阻R1，电阻R1的另一端接红外线发射二极管的阳极，电位器W1的动触点接光敏三极管的集电极。

本实用新型所述的光电式生物菌悬液浓度传感器，对待测溶液没有特殊要求，适应范围广，可广泛应用于制剂、制酒、微量分析、生化、环保等行业。该浓度传感器采用光学反射三棱镜，对接收到的光进行了二次反射，使光强产生两次衰减，相当于溶液的浓度(密度)信号起到了放大作用，通过调整电位器W2而得到不同的基准电平(调零)，使传感器获得不同测量零点，因此测量准确、反应灵敏；通过在光学反射三棱镜的反射界面处进行镀膜，使光线在反射界面处产生振荡，提高了被测溶液以及溶液浓度的变化对反射光能衰减的影响，从而提高了测试精度；通过调整电位器W1可调整发射管的发光强度；同样调整W1可使接收管工作在线性区，从而使该传感器有较高灵敏度和较好的线性特性，由于该传感器结构简单，使用方便，因此使用这种浓度传感器具有较高的性能价格比。

附图说明

图1是本实用新型所述的浓度传感器的电路结构示意图。

图2是本实用新型所述的浓度传感器的光路结构图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型所述的光电式生物菌悬液浓度传感器，由外壳6、发射管D1、光学准值透镜4、光学反射三棱镜1、聚焦透镜5、接收管Q1、驱动电路2、放大电路3构成，将光学反射棱镜1、发射管D1、光学准值透镜4、接收管Q1、聚焦透镜5放入耐腐蚀的外壳6内并整体密封后放入待测溶液中，光学反射三棱镜1可以选用等腰三角形的光学反射三棱镜，并在光学反射三棱镜的反射界面处进行镀膜，其中如图2所示，发射管D1和接收管Q1放置在同一平面上并与光学反射三棱镜1的一条棱边垂直，同时发射管D1和接收管Q1的中心位置与光学反射三棱镜1的棱边的距离相等，在发射管D1与光学反射三棱镜1之间放置一个光学准值透镜4，接收管Q1与光学反射三棱镜1之间放置一个聚焦透镜5；发射管D1发射的光线经过光学准值透镜4后变成平行光线，照射到光学反射三棱镜1，光学反射三棱镜1经过两次反射，使光强产生两次衰减后发射给聚焦透镜5，聚焦透镜5接收后并进行聚焦，照射到接收管Q1；接收管Q1将收到的光信号转换成电信号并送入放大电路；将驱动电路2连接到发射管D1和接收管Q1，为发射管、接收管提供驱动电压；在接收管Q1后连接一个放大电路3；所述放大电路3由差分放大器组成，差分放大器的“+”端通过电阻R3接电源，通过电位器W2接地，差分放大器的“-”端连接到接收管Q1的输出并通过电阻R2接地；电阻R4连接在差分放大器的“+”端和输出端之间，改变电阻R4可改变差分放大器的放大倍数；当待测溶液及溶液的浓度发生变化时，光学反射棱镜1反射的光强也要发生变化，放大电路3输出的电信号也要发生变化，由此测试出溶液及溶液的浓度。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述发射管D1可以是红外线发射二极管，所述红外线发射二极管的阳极接驱动电路2，红外线发射二极管的阴极接地。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述接收管Q1可以是光敏三极管，所述光敏三极管的集电极接驱动电路2，光敏三极管的发射极接差分放大器的“-”端。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述驱动电路2由电阻R1与电位器W1串联组成，电位器W1的一端接电源，电位器W1的另一端接电阻R1，电阻R1的另一端接红外线发射二极管的阳极，电位器W1的动触点接光敏三极管Q1的集电极，通过调整电位器W1，调整发射光强度同时使光敏三极管Q1工作在线性区。

Claims (5)

1、一种光电式生物菌悬液浓度传感器，包括：外壳(6)、发射管(D1)、光学准值透镜(4)、光学反射三棱镜(1)、聚焦透镜(5)、接收管(Q1)、驱动电路(2)；发射管(D1)和接收管(Q1)放置在同一平面上并与光学反射三棱镜(1)的一条棱边垂直，同时发射管(D1)和接收管(Q1)的中心位置与光学反射三棱镜(1)的棱边的距离相等，在发射管(D1)与光学反射三棱镜(1)之间放置一个光学准值透镜(4)，接收管(Q1)与光学反射三棱镜(1)之间放置一个聚焦透镜(5)；将驱动电路(2)连接到发射管(D1)和接收管(Q1)；同时，将光学反射三棱镜(1)、发射管(D1)、光学准值透镜(4)、接收管(Q1)、聚焦透镜(5)放入耐腐蚀的外壳(6)内并整体密封；

其特征在于：在接收管(Q1)后连接一个放大电路(3)，所述放大电路(3)由差分放大器组成，差分放大器的“+”端通过电阻R3接电源，通过电位器W2接地，差分放大器的“-”端连接到接收管(Q1)的输出，并通过电阻R2接地；电阻R4连接在差分放大器的“+”端和输出端之间。

2、根据权利要求1所述的光电式生物菌悬液浓度传感器，其特征在于：光学反射三棱镜(1)是等腰三角形的光学反射三棱镜，并在光学反射三棱镜的反射界面处进行镀膜。

3、根据权利要求2所述的生光电式物菌悬液浓度传感器，其特征在于：所述发射管(D1)是红外线发射二极管，所述红外线发射二极管的阳极接驱动电路(2)，红外线发射二极管的阴极接地。

4、根据权利要求1或2所述的光电式生物菌悬液浓度传感器，其特征在于：所述接收管(Q1)是光敏三极管，所述光敏三极管的集电极接驱动电路(2)，光敏三极管的发射极接差分放大器的“-”端。

5、根据权利要求3所述的光电式生物菌悬液浓度传感器，其特征在于：所述驱动电路(2)由电阻R1与电位器W1串联组成，电位器W1的一端接电源，电位器W1的另一端接电阻R1，电阻R1的另一端接红外线发射二极管的阳极，电位器W1的动触点接光敏三极管(Q1)的集电极。

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