专利名称：一种水流管检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及水质检测设备领域，更具体地说，涉及水流管检测装置。
背景技术：
健康已经成为人们今天最关注的问题，水的质量直接影响着人们的健康情况。在水处理过程中， 一般利用激光检测技术，检测水中颗粒物大小和数量，以判断水质状况。
现有技术中，见图1，激光发射装置21发射出激光束，该光束与被检测的液体流向垂直，并照射在激光接收装置上22。根据光束被水中的粒子阻挡而发生光强的变化，这种变化被激光接收装置上22捕捉到，并输出瞬时变化的电流信号，每一个粒子通过光束时都会引起电流信号的变化，对电流信号的变化进行处理、计算，就可以计算出水中颗粒的数量和粒径。
但是，在水流管上有积垢或水流管内无水流经过时，会对水中颗粒物的检测造成影响，难以精确检测，而现有的检测装置在水流管上有积垢或水流管内无水流经过时，不能警示，影响正常^r测效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种水流管检测装置，该检测装置在水流管内积有污垢或无水流通过时，进行警示，保证对水质的准确检测。为实现上述目的，，本发明提供如下技术方案
一种水流管检测装置，包括激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置和激光接收装置分别设置在水流管的两侧，其特征在于，还包括依次相连接的电流转换放大单元、偏置放大单元、低通滤波单元和钳位放大单元，及与所述电流转换放大单元、偏置放大单元和钳位放大单元相连的积分单元；
所述电流转换放大单元将所述激光接收装置发送的电流信号转换成电压信号发送到所述积分单元；
所述积分单元在接收到的电压信号高于预设值时，发送预警电压信号到所述偏置放大单元和钳位放大单元；
所述偏置放大单元将接收到的预警电压信号偏置为预设电压，经所述低
通滤波单元滤波后发送到所述钳位放大单元；
所述钳位放大单元将接收到的由积分单元和低通滤波单元发送的预警电压信号进行运算后输出预设电压，进行预警。
优选的有，上述装置中，还包括激光发射驱动单元，所述激光发射驱动单元连接所述积分单元和激光发射装置，所述积分单元在接收到的电压信号高于设定值时，所述激光发射驱动单元指令所述激光发射装置加大发射功率。
优选的有，上述装置中，还包括钳位单元，所述钳位单元与所述电流转换放大装置和偏置放大单元连接，将所述电流转换放大单元输出的电压信号钳置在零电平以上。
优选的有，上述装置中，所述钳位单元包括第一运算放大器(Ul),所述第一运算放大器(U1 )的负输入端通过串联的第一电阻(R2)和第二电阻(R3)与积分单元输出端相连，第一运算放大器(Ul)输出端通过第三电阻(R7)与电流转换放大单元输出端相连，第一运算放大器(Ul)输出端与第一二极管(Dl)阳极相连，第一运算放大器(Ul)负输入端与第一二极管(Dl)阴极相连。
优选的有，上述装置中，所述电流转换放大单元包括第二运算放大器(U2),所述第二运算放大器(U2)的负输入端于激光接收装置输出端相连，正输入端接高平；所述第二运算放大器(U2)的输出端连接第四电阻(R15)一端，第四电阻(R15)的中间端通过并联的第一电容(C1 )与第五电阻(R1)连接负输入端。
优选的有，上述装置中，所述积分单元包括第三运算放大器(U3),所述第三运算放大器(U3)负输入端通过第六电阻(R6)与电流转换放大单元输出端相连，第三运算放大器(U3)输出端与第二二极管(D2)阳极相连，并通过串联的第二二极管(D2)、第七电阻(R4)、第十五电阻(R19)和第八电阻(R17)与第三运算放大器(U3)正输入端相连，第三运算放大器(U3)输出端通过第二电容(C3)与第三运算放大器(U3)负输入端相连，第三运算放大器(U3)输出端与第三二极管(D5)阳极相连，第三二极管(D5)阴极与第四二极管(D3)阴极相连，第四二极管(D3)的阳极与所述偏置放大
5单元输入端和所述钳位放大单元输入端相连。
优选的有，上述装置中，所述偏置放大单元包括第四运算放大器(U4),
第四运算放大器(U4)正输入端与电流转换放大单元输出端相连，第四运算放大器(U4)负输入端通过第九电阻(R8)与积分单元输出端相连，第四运算放大器(U4)负输入端通过并联的第十电阻(R9)和第三电容(C5)与第四运算放大器(U4)输出端相连。
优选的有，上述装置中，所述低通滤波单元包括第五运算放大器(U5),第五运算放大器(U5)正输入端通过串联的第十一电阻(R10)和第十二电阻(R20)与偏置放大单元输出端相连，第五运算放大器(U5)正输入端通过第四电容(C7)与地相连，第五运算放大器(U5)负输入端通过串联的第五电容(C6)和第十一电阻(R10)与第五运算放大器(U5)正输入端相连，第五运算放大器(U5)输出端与第五运算放大器(U5)负输入端相连。
优选的有，上述装置中，所述钳位放大单元包括第六运算放大器(U6),第六运算放大器(U6)正输入端与低通滤波单元输出端相连，第六运算放大器(U6)负输入端通过第十三电阻(R11)与积分单元输出端相连，第六运算放大器(U6)输出端通过并联的第十四电阻(R12)和第五二极管(D4)与第六运算放大器(U6)负输入端相连，第五二极管(D4)的阴极连接第六运算放大器(U6)负输入端，阳极连接第六运算放大器(U6)输出端。
本发明中，由激光接收装置发送信号至电流转换放大单元转变为电压信号并放大然后发送给积分单元和偏置放大单元。在水流管内情况正常时，偏置放大单元对接收到的电压信号放大再经过低通滤波单元滤波后，经由钳位放大单元钳置放大后输出；在水流管内积有污垢时，积分单元发送预警电压信号至偏置放大单元和钳位放大单元。偏置放大单元对接收到的预警电压信号放大再经过低通滤波单元滤波后，发送至钳位放大单元，钳位放大单元对接收到的由积分单元和低通滤波单元发送的预警电压信号进行运算，钳置放大后输出预设电压，该预设电压视为预警电压，以实现预警。
本发明水流管内积有污垢或无水流通过时产生预警电压信号并转换为预设电压输出，起到了预警作用，对水质的检测更准确。本发明还设有钳位单元保证电流转换放大单元向偏置放大单元发送的电压信号在零电平以上。本发明还设有激光发射驱动单元，保证激光发射装置恒功率输出，使检测更准
6确。
为了更清楚地说明本发明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发明的 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，还可以才艮据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中水流管检测装置示意图2为本发明实施例一提供的水流管检测装置示意图3为本发明实施例二提供的水流管检测装置示意图4为本发明实施例三提供的水流管^r测装置示意图5为本发明实施例四提供的水流管^r测装置示意图6为本发明实施例五提供的水流管检测装置电路结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了 一种水流管检测装置，以实现在水流管内积有污垢或无水流通过时，进行警示，保证正常^^测。
水流管的检测方法激光发射装置21发射出狭小激光束，该光束与被检测的液体流向垂直并照射在激光接收装置22上。当光束被水流管上的积垢阻挡而减弱时，或水流管内无水流经过光束被附着在水流管上的气泡阻挡而减弱时，发生光强的变化，这种变化是持续较为持久，可引起持续的电压变化，这种变化被激光接收装置22捕捉到，并输出变化的电流信号。
实施例一，参见图2，本发明实施例中，激光接收装置22接收到光束后，产生变化的电流信号并将该电流信号发送给电流转换放大单元11 。
当水中颗粒物符合预设标准时，电流转换放大单元11接收到变化的电流信号后将电流信号转换成电压信号并进行放大，然后将放大后的电压信号发送给积分单元12和偏置放大单元13。
积分单元12对接收到的电压信号进行监控。
偏置放大单元13对接收到的电压信号小幅放大后发送至低通滤波单元14;对接收到的预警电压信号叠加偏置电平，发送至低通滤波单元14。低通滤波单元14对接收到的电压信号去除噪声，并将电压信号发送至钳位放大单元15。
钳位放大单元15对接收到的电压信号钳位放大并输出预设的固定电压。
积分单元12对《1妄收到的电压信号进行监控，当水流管有污垢或水流管内无水流通过时，积分单元12的输入电压增大，而积分单元12的输出电压减小。装置对积分单元12的输出加了一个预设值，当其输出减小到加在输出端的预设值时，就会触发一个预警信号。所以相对于积分单元12的输入来讲，即相对于积分单元12接收到的电压信号来讲，所述积分单元12在接收到的电压信号高于预设值时，积分单元12视此时电压信号为预警电压信号，将预警电压信号发送至偏置放大单元13进行偏置放大，然后发送到低通滤波单元14,低通滤波单元14对接收到的预警电压信号去除噪声，并将预警电压信号发送至钳位放大单元15,钳位放大单元15对接收到的由低通滤波单元14和积分单元12发送的预警电压信号进行运算，钳置放大输出预设的固定电压。
实施例二，参见图3,在电流转换放大单元11和偏置放大单元13之间添加一个钳位单元16,钳位单元16将所述电流转换放大单元11输出的电压信号钳置在零电平以上。
实施例三，参见图4,在积分单元12和激光发射装置之间连接一个激光发射驱动单元17,积分单元12在^^妻收到的电压信号大于设定值时，所述激光发射驱动单元17指令所述激光发射装置加大发射功率，保^t积分单元12接收到的电压信号维持在设定值。
积分单元12监控电流转换放大单元11的输出的电压信号，当电压信号大于预设的电压时，积分单元12反馈电压信息至激光发射驱动单元17,提高激光发射装置21的发射功率，保证电压信号维持在预设的电压值。当水流管积有污垢或无水流经过，电压信号继续增大，超出了发射装置的调节范围时，输出预警信号至偏置放大单元13。使装置的检测结果更准确，不易受外界因素的影响。实施例四，参见图5,在电流转换放大单元11和偏置放大单元13之间添
加一个钳位单元16，将所述电流转换放大单元11输出的电压信号钳置在零电 平以上。并且，在积分单元12和激光发射装置21之间连接一个激光发射驱 动单元17，所述积分单元12在接收到的电压信号高于设定值时，所述激光发 射驱动单元17指令所述激光发射装置21加大发射功率。
实施例五，参见图6,为上述钳位单元16、电流转换放大单元ll、积分 单元12、偏置放大单元13、低通滤波单元14、钳位放大单元15和激光发射 驱动单元17的优选电3各组成
运算放大器Ul,所述运算放大器Ul的负输入端通过串联的电阻R2和电 阻R3与二极管D3阳极相连，运算放大器U1输出端通过串联的电阻R7、电 容C4和电阻R5与放大器U2输出端相连，运算放大器Ul输出端与二极管 Dl阳极相连，运算放大器U1负输入端与二极管D1阴极相连。
运算放大器U2,所述运算放大器U2的负输入端与激光接收装置输出端 相连，运算放大器U2正输入端通过串联的电阻R16、电容C2和电阻R14与 处理器U7相连；运算放大器U2的输出端连接电阻R15—端，电阻R15另一 端通过并联的电容C1和电阻R1连接运算放大器U2负输入端，运算放大器 U2的输出端通过串联的电容C4和电阻R5与运算放大器U4正输入端相连。
运算放大器U3,所述运算放大器U3负输入端通过电阻R6与运算放大器 U2的输出端相连，运算放大器U3输出端与二极管D2阳极相连，并通过串 联的电阻R4、电阻R19和电阻R17与运算放大器U3正输入端相连，运算放 大器U3输出端通过电容C3与负输入端相连，运算放大器U3输出端与二极 管D5阳极相连，二极管D5阴极与二极管D3阴极相连并通过二极管D3与电 阻R3相连。
运算放大器U4，所述运算放大器U4正输入端与运算放大器U2的输出端 相连，运算放大器U4负输入端通过电阻R8与二极管D3阳极相连，运算放 大器U4负输入端通过并联的电阻R9和电容C5与运算放大器U4输出端相连。
运算放大器U5,所述运算放大器U5正输入端通过串联的电阻R10和阻 R20与运算放大器U4输出端相连，运算放大器U5正输入端通过电容C7与 地相连，运算放大器U5负输入端通过串联的电容C6和电阻R10与运算放大 器U5正输入端相连，运算放大器U5输出端与运算放大器U5负输入端相连。运算放大器U6,所述运算放大器U6正输入端与运算放大器U5输出端相 连，运算放大器U6负输入端通过电阻Rll与二极管D3阳极相连，电阻Rll 与二极管D3阳极之间设置有偏置电压R18，运算放大器U6输出端通过并联 的电阻R12和二极管D4与运算放大器U6负输入端相连。
处理器U7，所述处理器U7两个输入端通过电阻R19相连，处理器U7 控制端通过串联的电阻R14、电阻R16和电容C2与放大器U2正输入端相连， 处理器U7输出端通过电阻R13与激光发射装置21相连。
在水流管内积有污垢或水流管内无水流经过时，激光接收装置22输出电 流迅速减小，激光发射装置11增加的发射光功率无法维持电流转换放大单元 11的预设输出电压，则运算放大器U2输出电压快速增大，导致运算放大器 U3输出电压下降，直到击穿稳压管二极管D5，在二极管D2正端产生一个负 压，此负压加载到运算放大器U4的负输入端，使其输出较低的预警电压， 最后传输到运算放大器U6的同相端，被运算放大器U6组成的钳位单元钳位 在预设的固定电压，由于二极管D4导通压降的存在，实际输出一个幅值较低 的电平，可以根据此电平来判断水流管内积有污垢或水流管内无水流经过， 作出预警告示。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1、一种水流管检测装置，包括激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置和激光接收装置分别设置在水流管的两侧，其特征在于，还包括依次相连接的电流转换放大单元、偏置放大单元、低通滤波单元和钳位放大单元，及与所述电流转换放大单元、偏置放大单元和钳位放大单元相连的积分单元；所述电流转换放大单元将所述激光接收装置发送的电流信号转换成电压信号发送到所述积分单元；所述积分单元在接收到的电压信号高于预设值时，发送预警电压信号到所述偏置放大单元和钳位放大单元；所述偏置放大单元将接收到的预警电压信号偏置为预设电压，经所述低通滤波单元滤波后发送到所述钳位放大单元；所述钳位放大单元将接收到的由积分单元和低通滤波单元发送的预警电压信号进行运算后输出预设电压，进行预警。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括激光发射驱动单元，接收到的电压信号高于设定值时，所述激光发射驱动单元指令所述激光发射 装置加大发射功率。
3、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括钳位单元，所述钳 位单元与所述电流转换放大装置和偏置放大单元连4妻，将所述电流转换放大单元输出的电压信号钳置在零电平以上。
4、 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述钳位单元包括第一运 算放大器(Ul),所述第一运算放大器(Ul)的负输入端通过串联的第一电 阻(R2)和第二电阻(R3)与积分单元输出端相连，第一运算放大器(Ul) 输出端通过第三电阻(R7)与电流转换放大单元输出端相连，第一运算放大 器(Ul)输出端与第一二极管(Dl)阳极相连，第一运算放大器(Ul)负输 入端与第一二极管(Dl)阴极相连。
5、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流转换放大单元包 括第二运算放大器(U2)，所述第二运算放大器(U2)的负输入端于激光接 收装置输出端相连，正输入端接高平；所述第二运算放大器(U2)的输出端连接第四电阻(R15) —端，第四电阻(R15)的中间端通过并联的第一电容 (Cl)与第五电阻(Rl)连接负输入端。
6、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述积分单元包括第三运 算放大器(U3),所述第三运算放大器(U3)负输入端通过第六电阻(R6) 与电流转换放大单元输出端相连，第三运算放大器(U3)输出端与第二二极 管(D2)阳极相连，并通过串联的第二二极管(D2)、第七电阻(R4)、第十 五电阻(R19)和第八电阻(R17)与第三运算放大器(U3)正输入端相连， 第三运算放大器(U3)输出端通过第二电容(C3)与第三运算放大器(U3) 负输入端相连，第三运算放大器(U3)输出端与第三二极管(D5)阳极相连， 第三二极管(D5)阴极与第四二极管(D3)阴极相连，第四二极管(D3)的 阳极与所述偏置放大单元输入端和所述钳位放大单元输入端相连。
7、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述偏置放大单元包括第 四运算放大器(U4),第四运算放大器(U4)正输入端与电流转换放大单元 输出端相连，第四运算放大器(U4)负输入端通过第九电阻(R8)与积分单 元输出端相连，第四运算放大器(U4)负输入端通过并联的第十电阻(R9) 和第三电容(C5)与第四运算放大器(U4)输出端相连。
8、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低通滤波单元包括第 五运算放大器(U5),第五运算放大器(U5)正输入端通过串联的第十一电 阻(R10)和第十二电阻(R20)与偏置放大单元输出端相连，第五运算放大器(U5) 正输入端通过第四电容(C7)与地相连，第五运算放大器(U5)负输入端通 过串联的第五电容(C6)和第十一电阻(R10)与第五运算放大器(U5)正输入 端相连，第五运算放大器(U5)输出端与第五运算放大器(U5)负输入端相 连。
9、 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述钳位放大单元包括第 六运算放大器(U6)，第六运算放大器(U6)正输入端与低通滤波单元输出 端相连，第六运算放大器(U6)负输入端通过第十三电阻(R11 )与积分单元 输出端相连，第六运算放大器(U6)输出端通过并联的第十四电阻(R12)和 第五二极管(D4)与第六运算放大器(U6)负输入端相连，第五二极管(D4) 的阴极连接第六运算放大器(U6)负输入端，阳极连接第六运算放大器(U6) 输出端。
全文摘要
本发明实施例公开了一种水流管检测装置，包括分别设置在水流管两侧的激光发射装置和激光接收装置，依次相连接的电流转换放大单元、偏置放大单元、低通滤波单元和钳位放大单元，积分单元分别与电流转换放大单元、偏置放大单元和钳位放大单元相连。激光接收装置发送信号至电流转换放大单元转变为电压信号并放大，该电压信号发送至积分单元和偏置放大单元。在水流管有污垢或无水流通过时，积分单元发送预警电压至偏置放大单元和钳位放大单元，偏置放大单元将接收到的预警电压信号偏置放大经低通滤波单元滤波后发送至钳位放大单元，钳位放大单元对接收到的由积分单元和低通滤波单元发送的预警电压信号进行运算后输出预设电压，以实现预警功能。
文档编号G01N15/02GK101672760SQ20091017858
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者叶碧柯, 叶胜枝, 崔海松 申请人:杭州绿洁水务科技有限公司