WO2019196596A1

WO2019196596A1 - 一种水质污染物检测装置

Info

Publication number: WO2019196596A1
Application number: PCT/CN2019/078437
Authority: WO
Inventors: 杜先于; 董旭毅
Original assignee: 深圳市比特原子科技有限公司
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-10-17
Also published as: CN208171854U

Abstract

一种水质污染物检测装置，包括：壳体（10），壳体形成有安装腔（101）和漏斗体（102）；光电对射检测组件（20），光电对射检测组件（20）安装于安装腔（101）内，光电对射检测组件（20）包括装配主体（21）、光源部（22）、信号检测部（23），装配主体（21）设置有容水腔（211），容水腔（211）的端口与漏斗体（102）的端口相连接，光源部（22）连接于装配主体（21）的第一侧，信号检测部（23）连接于装配主体（21）的第二侧，且光源部（22）与信号检测部（23）相对设置，信号检测部（23）接收光源部（22）照射并穿过容水腔（211）中的水后的光并分析光谱数据；电源电池（30），电源电池（30）安装于安装腔（101）内，光源部（22）与电源电池（30）电连接，信号检测部（23）与电源电池（30）电连接。本发明的技术方案能够解决现有技术中老百姓日常生活进行便捷、无耗材、低成本的水质检测的问题。

Description

一种水质污染物检测装置

技术领域

本发明属于光谱水质检测技术领域，尤其涉及一种水质污染物检测装置。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，人们对于日常用水，特别是食用水的洁净要求也不断提高，因此，人们使用滤水器、净水器等设备对自来水进行过滤、消毒等净化处理。在应用了净水器对水进行净化处理之后，对于净水效果的检测需求也日益强烈。目前，市面上主流的水质检测产品为TDS笔（TDS是 Total dissolved solids 的缩写，又称溶解性固体总量，它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多），但是TDS笔只能对水中的无机离子进行检测，无法实现水中更主要的有机污染物的检测。传统的国标法测试有机物使用化学方法，然而使用化学方法对水质进行检测，操作复杂，专业性强，无法实现便携式的、无耗材、低成本的水质多参数检测，更加无法适用于普通老百姓在日常生活中进行水质检测。

技术问题

本发明所要解决的技术问题在于提供一种水质污染物检测装置，旨在解决现有技术中老百姓日常生活进行便捷、无耗材、低成本的水质检测的问题。

技术解决方案

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种水质污染物检测装置，包括：壳体，壳体形成有安装腔和漏斗体；光电对射检测组件，光电对射检测组件安装于安装腔内，光电对射检测组件包括装配主体、光源部、信号检测部，装配主体设置有容水腔，容水腔的端口与漏斗体的端口相连接，光源部连接于装配主体的第一侧，信号检测部连接于装配主体的第二侧，且光源部与信号检测部相对设置，信号检测部接收光源部照射并穿过容水腔中的水后的光并分析光谱数据；电源电池，电源电池安装于安装腔内，光源部与电源电池电连接，信号检测部与电源电池电连接。

进一步地，光源部包括光源电路板、聚光球，装配主体的第一侧上设有第一装配槽，第一装配槽的槽底为透明材质，聚光球安装于第一装配槽中，光源电路板连接于装配主体上，且光源电路板的光源灯正对聚光球。

进一步地，光源部还包括第一透明玻璃片、第一密封圈和第一装配压紧件，第一透明玻璃片安装于装配主体上，第一透明玻璃片形成第一装配槽的槽底，第一密封圈位于第一透明玻璃片与装配主体之间，第一装配压紧件连接于第一装配槽，第一装配压紧件的端部抵接第一透明玻璃片，聚光球位于第一透明玻璃片与第一装配压紧件之间。

进一步地，光源部还包括聚光球套，聚光球套设置于第一装配压紧件中，且聚光球套套住聚光球。

进一步地，信号检测部包括信号电路板、第二透明玻璃片、第二密封圈和第二装配压紧件，信号电路板连接于装配主体上，装配主体的第二侧上设有第二装配槽，第二透明玻璃片安装于装配主体上，第二透明玻璃片形成第二装配槽的槽底，且第二透明玻璃片与第一透明玻璃片正对设置，第二密封圈位于第二透明玻璃片与装配主体之间，第二装配压紧件连接于第二装配槽，第二装配压紧件的端部抵接第二透明玻璃片，且信号电路板上的光电感应模块与第二透明玻璃片正对设置。

进一步地，信号检测部还包括导光件，导光件设置于第二装配压紧件中，导光件位于第二装配压紧件与第二透明玻璃片之间。

进一步地，电源电池连接于光源电路板上，该水质污染物检测装置还包括导电连接件，信号电路板通过导电连接件电连接于光源电路板上。

进一步地，信号检测部还包括显示器，显示器电连接于信号电路板上，壳体上设有显示器装配口，显示器安装于显示器装配口。

进一步地，水质污染物检测装置还包括温度检测传感器，温度检测传感器连接于装配主体上，温度检测传感器与信号电路板电连接，温度检测传感器具有金属探针，金属探针延伸进容水腔内。

进一步地，壳体包括上壳体、中壳体和下壳体，中壳体与下壳体连接形成安装腔，漏斗体设置于中壳体内，且漏斗体远离下壳体，上壳体盖设于中壳体的漏斗体的开口端。

有益效果

本发明与现有技术相比，有益效果在于：在对水进行水质检测时，检测光线中的相应光谱频段会被水中相应的有机污染物、无机污染物衰减，因此，信号检测部接收到光线之后对光谱进行数据分析，从而完成对水质的检测，帮助老百姓方便快捷地进行水质检测，并且在进行水质检测过程中无需使用任何耗材，检测成本低廉，能够满足老百姓循环使用要求。

附图说明

图1是本发明实施例的水质污染物检测装置的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例的水质污染物检测装置的分解结构示意图；

图3是本发明实施例的水质污染物检测装置的中壳体的剖视结构示意图；

图4是本发明实施例的水质污染物检测装置中转配主体部分的第一分解结构示意图；

图5是本发明实施例的水质污染物检测装置中转配主体部分的第二分解结构示意图；

图6是本发明实施例的是指污染物检测装置中信号电路板上的差分电路的工作原理图。

在附图中，各附图标记表示：

10、壳体；11、上壳体；12、中壳体；13、下壳体；14、显示面板；15、第一开关键；16、连接环；17、第二开关键；18、显示器垫圈；101、安装腔；102、漏斗体；103、显示器装配口；20、光电对射检测组件；21、装配主体；22、光源部；23、信号检测部；210、端口密封圈；211、容水腔；212、第一装配槽；213、第二装配槽；221、光源电路板；222、聚光球；223、第一透明玻璃片；224、第一密封圈；225、第一装配压紧件；226、聚光球套；231、信号电路板；232、第二透明玻璃片；233、第二密封圈；234、第二装配压紧件；235、导光件；236、显示器；30、电源电池；40、导电连接件；50、温度检测传感器；51、金属探针；61、第一螺钉；62、第二螺钉；63、第三螺钉；64、防滑支撑脚；70、USB充电接口组件。

本发明的实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5所示，本实施例的水质污染物检测装置包括壳体10、光电对射检测组件20和电源电池30，其中，光电对射检测组件20包括装配主体21、光源部22、信号检测部23。壳体10形成有安装腔101和漏斗体102，光电对射检测组件20安装于安装腔101内，装配主体21设置有容水腔211，容水腔211的端口与漏斗体102的端口相连接，光源部22连接于装配主体21的第一侧，信号检测部23连接于装配主体21的第二侧，且光源部22与信号检测部23相对设置，信号检测部23接收光源部22照射并穿过容水腔211中的水后的光并分析光谱数据，电源电池30安装于安装腔101内，光源部22与电源电池30电连接，信号检测部23与电源电池30电连接。

在装配过程中，先将光源部22、信号检测部23均装配连接在装配主体21上，然后将光电对射检测组件20的装配主体21的容水腔211的端口与壳体10的漏斗体102的下端口相连接，并且容水腔211的端口与漏斗体102的端口之间通过端口密封圈210进行密封连接。在对水进行水质检测时，使用者将水直接从漏斗体102中倒入，待检测的水即可进入容水腔211中，然后光源部22所发出的检测光线照射容水腔211中的水之后由信号检测部23接收。检测光线照射水的过程中，检测光线中的相应光谱频段会被水中相应的有机污染物、无机污染物衰减，因此，信号检测部23接收到光线之后对光谱进行数据分析，从而得到水中相应的有机污染物与无机污染物的数据，从而完成对水质的检测，帮助老百姓方便快捷地进行水质检测，并且在进行水质检测过程中无需使用任何耗材，检测成本低廉，能够满足老百姓循环使用要求。

如图1、图2、图4和图5所示，该水质污染物检测装置的光源部22包括光源电路板221、聚光球222。装配主体21的第一侧上设有第一装配槽212，第一装配槽212的槽底为透明材质，这样光源电路板221的光源灯所发出的检测光线就能够完全地透过第一装配槽212而照射容水腔211中的水。聚光球222安装于第一装配槽212中，光源电路板221连接于装配主体21上，且光源电路板221的光源灯正对聚光球222。光源灯发出检测光线之后，检测光线通过聚光球222进行汇聚，从而集中光线透过第一装配槽212的槽底后照射容水腔211中的水，并且，经过聚光球222聚光之后的光线在照射透过水之后，也能够更集中地被信号检测部23所接收，能够更加全面地分析检测光线被水中的有机污染物、无机污染物衰减后的光谱数据，从而更加准确地分析水中的有机污染物、无机污染物成分。

在本实施例中，该光源部22还包括第一透明玻璃片223、第一密封圈224和第一装配压紧件225。其中，第一透明玻璃片223安装于装配主体21上，第一透明玻璃片223形成第一装配槽212的槽底，第一密封圈224位于第一透明玻璃片223与装配主体21之间，利用第一密封圈224对第一透明玻璃片223与装配主体21之间的间隙进行密封（或者，第一透明玻璃片223采用镶嵌工艺，使得第一透明玻璃片223与装配主体21一体成型而形成第一装配槽212的槽底）。在对第一透明玻璃片223进行装配的过程中，第一装配压紧件225连接于第一装配槽212，具体地，第一装配压紧件225通过螺纹连接方式连接在第一装配槽212中（其中，第一装配压紧件225与第一装配槽212之间的螺纹配合形式可以有多重螺纹间距），第一装配压紧件225的端部抵接第一透明玻璃片223，从而利用第一装配压紧件225将第一透明玻璃片223密封装配在第一装配槽212中。聚光球222位于第一透明玻璃片223与第一装配压紧件225之间，并且第一装配压紧件225上开设了透光孔已将光源灯所发射的检测光线传播至聚光球222进行汇聚光线。

在装配光源部22的聚光球222的过程中，需要保证聚光球222的位置稳定，从而防止聚光球222松动而引起检测光线经聚光球222聚光传播之后的焦点变化导致信号检测部23接收光线的效果不佳，因此，光源部22还包括聚光球套226，聚光球套226设置于第一装配压紧件225中，且聚光球套226套住聚光球222。此时聚光球套226被稳定地限制在第一装配压紧件225中，从而确保聚光球222的装配稳定。

如图1、图2、图4和图5所示，本实施例的水质污染物检测装置的信号检测部23包括信号电路板231、第二透明玻璃片232、第二密封圈233和第二装配压紧件234。其中，信号电路板231连接于装配主体21上，装配主体21的第二侧上设有第二装配槽213，第二透明玻璃片232安装于装配主体21上，第二透明玻璃片232形成第二装配槽213的槽底，且第二透明玻璃片232与第一透明玻璃片223正对设置，第二密封圈233位于第二透明玻璃片232与装配主体21之间，利用第二密封圈233对第二透明玻璃片232与装配主体21之间的间隙进行密封（或者，第二透明玻璃片232采用镶嵌工艺，使得第二透明玻璃片232与装配主体21一体成型而形成第二装配槽213的槽底）。第二装配压紧件234连接于第二装配槽213，具体地，第二装配压紧件234通过螺纹连接方式连接在第二装配槽213中（其中，第二装配压紧件234与第二装配槽213之间的螺纹配合形式可以有多重螺纹间距），第二装配压紧件234的端部抵接第二透明玻璃片232，且信号电路板231上的光电感应模块与第二透明玻璃片232正对设置。如此，在对容水腔211中的水进行水质检测的过程中，聚光球222将检测光线汇聚，检测光线透过第一透明玻璃片223并照射水之后，检测光线继续透过第二透明玻璃片232，然后检测光线被信号电路板231上的光电感应模块所接收感应，并且将光信号转换为电信号进行分析数据（即：将检测光线的光谱信号转换为电信号进行分析数据）。

在该水质污染物检测装置中，预先在信号电路板231的中央处理模块中设置了光源电路板221的光源灯所发出的检测光线的光谱数据，并且将各种污染物对应的光谱数据设置在中央处理模块中，在检测过程中，光电感应模块接收到衰减之后的检测光线后转换为电信号进行分析，然后中央处理模块根据分析所得的光谱数据，并对比预先设置的检测光线的光谱数据，因而分析对比得到水中的有机污染物、无机污染物的成分及含量。

在本实施例中，为了使检测光线在透过第二透明玻璃片232之后能够更直接有效地被传播至信号电路板231上的光电感应模块上，因此，信号检测部23还包括导光件235。将导光件235设置于第二装配压紧件234中，导光件235位于第二装配压紧件234与第二透明玻璃片232之间，并在第二装配压紧件234上开设了与导光件235的出光孔相对应的出光孔（特别地，该出光孔必须与第一装配压紧件225上的透光孔保持正对，放置光路斜射），该出光孔与信号电路板231上的光电感应模块相正对而直接将检测光线导光传播至光电感应模块进行接收光线。

如图2所示，在本实施例中，为了简化装配方式，从而将电源电池30连接于光源电路板221上，该水质污染物检测装置还包括导电连接件40，信号电路板231通过导电连接件40电连接于光源电路板221上，这样就减少了电源电池30与信号电路板231之间通过导线直接相连，减少了因线路过多而导致安装腔101内零部件分布凌乱的情况。

具体地，水质污染物检测装置还包括温度检测传感器50，温度检测传感器50连接于装配主体21上，温度检测传感器50与信号电路板231电连接，温度检测传感器50具有金属探针51，金属探针51延伸进容水腔211内。当水被倒入容水腔211之后，金属探针51能够立即接触水而探测水温，并通过温度检测传感器50将温度数据传输至信号电路板231中进行数据汇总。

在本实施例中，如图2所示，信号检测部23还包括显示器236，显示器236电连接于信号电路板231上，壳体10上设有显示器装配口103，显示器236安装于显示器装配口103。在检测水质的过程中，信号电路板231对经过水衰减光谱后的检测光线进行光谱分析，从而得出水中的有机污染物、无机污染物的含量数据，然后结合汇总的温度数据，这些数据被集中显示在显示器236上，便于使用观察。

如图1至图3所示，本实施例中的壳体10包括上壳体11、中壳体12和下壳体13，中壳体12与下壳体13连接形成安装腔101，漏斗体102设置于中壳体12内，且漏斗体102远离下壳体13，上壳体11盖设于中壳体12的漏斗体102的开口端。

在装配过程中，先将电源电池30安装于光源电路板221上，然后将第一密封圈224、第一透明玻璃片223、聚光球222、聚光球套226、第一装配压紧件225依次装配连接至装配主体21的第一装配槽212中，然后将光源电路板221通过四个第一螺钉61连接到装配主体21的第一侧上，再将第二密封圈233、第二透明玻璃片232、导光件235、第二装配压紧件234依次装配连接至装配主体21的第二装配槽213中，然后将信号电路板231通过四个第二螺钉62连接到装配主体21的第二侧上，并且通过导电连接件40连接导通光源电路板221和信号电路板231，将显示器垫圈18贴合在信号电路板231的相应位置，再将显示器236放置在显示器垫圈18上，并将显示器236与信号电路板231电连接，然后将显示器236的屏幕装配在显示器装配口103中。接着，将端口密封圈210套在装配主体21的容水腔211的端口上，然后将以上装配完成的模块整体装配在安装腔101中，并且将容水腔211的端口与漏斗体102的端口相接。然后，将USB充电接口组件70装配连接至信号电路板231上，从而通过该USB充电接口组件70给电源电池30充电。接着，将下壳体13连接稳定在中壳体12上，并将USB充电接口组件70插入下壳体13的对应安装口中。然后通过第三螺钉63将下壳体13与装配主体21连接固定，并且在下壳体13的底部安装上四个防滑支撑脚64。接着，将第一开关键15通过连接环16装配至显示面板14上，此时第一开关键15对准信号电路板231上的相应开关按钮即可实现操作。然后将显示面板14装配在壳体10上并覆盖显示器236的显示屏幕。再将第二开关键17穿过壳体10之后与信号电路板231上的相应开关按钮连接。最后，将上壳体11盖在中壳体12的漏斗体102的开口处即可，在需要进行水质检测时候再将上壳体11打开，然后进行盛水检测。

图6解释了在信号电路板231上的差分电路工作原理（其中，ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模数转换器，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件，此属于本领域现有技术的公知常识，在此不再赘述），由于容水腔211中的水样中含有的有机物含量非常低，通常为几个ppm含量，用传统的光电转换线路会导致信号动态范围小、噪声大，使用差分电路可以有效的提升信噪比，扩展动态范围，提高信号稳定性。

本实施例的水质污染物检测装置体积较小，可以通过采用手持式设计，极大地方便了净水泛专业人士全面检测家庭饮用水的有机物和无机物指标，起到评估净水器过滤水的效果的作用。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

一种水质污染物检测装置，其特征在于，包括：

壳体（10），所述壳体（10）形成有安装腔（101）和漏斗体（102）；

光电对射检测组件（20），所述光电对射检测组件（20）安装于所述安装腔（101）内，所述光电对射检测组件（20）包括装配主体（21）、光源部（22）、信号检测部（23），所述装配主体（21）设置有容水腔（211），所述容水腔（211）的端口与所述漏斗体（102）的端口相连接，所述光源部（22）连接于所述装配主体（21）的第一侧，所述信号检测部（23）连接于所述装配主体（21）的第二侧，且所述光源部（22）与所述信号检测部（23）相对设置，所述信号检测部（23）接收所述光源部（22）照射并穿过所述容水腔（211）中的水后的光并分析光谱数据；

电源电池（30），所述电源电池（30）安装于所述安装腔（101）内，所述光源部（22）与所述电源电池（30）电连接，所述信号检测部（23）与所述电源电池（30）电连接。
如权利要求1所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述光源部（22）包括光源电路板（221）、聚光球（222），所述装配主体（21）的第一侧上设有第一装配槽（212），所述第一装配槽（212）的槽底为透明材质，所述聚光球（222）安装于所述第一装配槽（212）中，所述光源电路板（221）连接于所述装配主体（21）上，且所述光源电路板（221）的光源灯正对所述聚光球（222）。
如权利要求2所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述光源部（22）还包括第一透明玻璃片（223）、第一密封圈（224）和第一装配压紧件（225），所述第一透明玻璃片（223）安装于所述装配主体（21）上，所述第一透明玻璃片（223）形成所述第一装配槽（212）的槽底，所述第一密封圈（224）位于所述第一透明玻璃片（223）与所述装配主体（21）之间，所述第一装配压紧件（225）连接于所述第一装配槽（212），所述第一装配压紧件（225）的端部抵接所述第一透明玻璃片（223），所述聚光球（222）位于所述第一透明玻璃片（223）与所述第一装配压紧件（225）之间。
如权利要求3所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述光源部（22）还包括聚光球套（226），所述聚光球套（226）设置于所述第一装配压紧件（225）中，且所述聚光球套（226）套住所述聚光球（222）。
如权利要求3或4所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述信号检测部（23）包括信号电路板（231）、第二透明玻璃片（232）、第二密封圈（233）和第二装配压紧件（234），所述信号电路板（231）连接于所述装配主体（21）上，所述装配主体（21）的第二侧上设有第二装配槽（213），所述第二透明玻璃片（232）安装于所述装配主体（21）上，所述第二透明玻璃片（232）形成所述第二装配槽（213）的槽底，且所述第二透明玻璃片（232）与所述第一透明玻璃片（223）正对设置，所述第二密封圈（233）位于所述第二透明玻璃片（232）与所述装配主体（21）之间，所述第二装配压紧件（234）连接于所述第二装配槽（213），所述第二装配压紧件（234）的端部抵接所述第二透明玻璃片（232），且所述信号电路板（231）上的光电感应模块与所述第二透明玻璃片（232）正对设置。
如权利要求5所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述信号检测部（23）还包括导光件（235），所述导光件（235）设置于所述第二装配压紧件（234）中，所述导光件（235）位于所述第二装配压紧件（234）与所述第二透明玻璃片（232）之间。
如权利要求5所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述电源电池（30）连接于所述光源电路板（221）上，该水质污染物检测装置还包括导电连接件（40），所述信号电路板（231）通过所述导电连接件（40）电连接于所述光源电路板（221）上。
如权利要求5所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述信号检测部（23）还包括显示器（236），所述显示器（236）电连接于所述信号电路板（231）上，所述壳体（10）上设有显示器装配口（103），所述显示器（236）安装于所述显示器装配口（103）。
如权利要求5所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述水质污染物检测装置还包括温度检测传感器（50），所述温度检测传感器（50）连接于所述装配主体（21）上，所述温度检测传感器（50）与所述信号电路板（231）电连接，所述温度检测传感器（50）具有金属探针（51），所述金属探针（51）延伸进所述容水腔（211）内。
如权利要求1所述的水质污染物检测装置，其特征在于，所述壳体（10）包括上壳体（11）、中壳体（12）和下壳体（13），所述中壳体（12）与所述下壳体（13）连接形成所述安装腔（101），所述漏斗体（102）设置于所述中壳体（12）内，且所述漏斗体（102）远离所述下壳体（13），所述上壳体（11）盖设于所述中壳体（12）的漏斗体（102）的开口端。