水质参数获取装置及设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例提供一种水质参数获取装置及设备，该一种水质参数获取装置所述装置包括：一装有待测样水的长光程比色皿、位于所述比色皿一端的第一光源和第二光源、位于所述比色皿另一端的一光电池以及与所述光电池相连的一A/D转换单元；所述第一光源和所述第二光源，用于分别依次发出波长为480nm和620nm的光至所述比色皿。本实用新型的装置灵敏度高，能够提高获取的水质参数的准确度。
【专利说明】水质参数获取装置及设备
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水质监测领域，尤其涉及一种获取水质参数的装置及设备。
【背景技术】
[0002]水质，水体质量的简称。常见的用于评价水质的指标有浊度和色度等。水质的好坏尤其是饮用水的水质的好坏与人民的生活息息相关，对人民的健康有重大影响，因此，如何准确及时的获取水的浊度和色度，是非常值得关注的问题。目前，水的色度的获取，常采用工作人员现场设点目测比色的方法。但这种方法存在视觉误差，准确度不高，而且效率低，更不大可能实现实时监测。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种水质参数获取装置及设备，以提高水质参数，尤其是水的色度的获取的准确度和效率。
[0004]为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种水质参数获取装置，所述装置包括:
[0005]一装有待测样水的长光程比色皿、位于所述比色皿一端的第一光源和第二光源、位于所述比色皿另一端的一光电池以及与所述光电池相连的一 A/D转换单元；
[0006]所述第一光源和所述第二光源，用于分别依次发出波长为480nm和620nm的光至所述比色皿。
[0007]在一个优选的实施例中，所述比色皿的光程至少为20cm。
[0008]在一个优选的实施例中，所述装置还包括一直流放大器，所述光电池经所述直流放大器与所述A/D转换单元相连。
[0009]在一个优选的实施例中，
[0010]所述装置还包括一位于所述进水口与待测样水之间的第一通水管道以及位于所述第一通水管道上的第一开关；
[0011]和/或；
[0012]所述装置还包括一位于所述进水口与蒸馏水之间的第二通水管道以及位于所述第二通水管道上的第二开关。
[0013]在一个优选的实施例中，所述装置还包括一与所述A/D转换单元相连的计算单元，用于根据所述第二光源对应的数字信号与所述第一光源对应的数字信号的差值计算得到所述待测样水的色度。
[0014]在一个优选的实施例中，所述计算单元还用于根据所述第一光源对应的数字信号计算得到所述待测样水的浊度。
[0015]在一个优选的实施例中，所述装置还包括与所述计算单元相连的无线传输单元，用于将所述待测样水的色度和浊度传输至远程服务器。
[0016]在一个优选的实施例中，所述比色皿包括一玻璃管和套在所述玻璃管外的不锈钢管;
[0017]和/或；
[0018]所述两个光源为发光二极管；
[0019]和/或；
[0020]所述光电池为圆形硅兰光电池；
[0021]和/或；
[0022]所述直流放大器的输出为O至200mv ；
[0023]和/ 或；
[0024]所述A/D转换单元的类型为DAM-70。
[0025]在一个优选的实施例中，所述第一开关为电磁阀和/或所述第二开关为恒流泵。
[0026]本实用新型另一方面还提供一种水质参数获取设备，所述设备包括多个设于不同监测点的上述的水质参数获取装置；所述水质参数获取装置用于周期性的获取对应监测点的水质参数并发送至远程服务器。
[0027]本实用新型的有益效果:本实用新型的技术方案，通过两种不同波长的光源以及长光程比色皿的设置，能够准确的获取用于计算水的色度的相关参数，进一步的还可以同时对水的浊度进行计算。相比现有技术，提高了准确度，且结构简单，易于操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]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。
[0029]图1为本实用新型实施例的装置结构图；
[0030]图2为本实用新型水色度检测吸收曲线图；
[0031]图3为本实用新型两种光程比色皿吸光度检测结果示意图。
【具体实施方式】
[0032]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]图1为本实用新型提供的一种水质参数获取装置的结构示意图。参见图1，该装置包括:
[0034]一装有待测样水10的长光程比色皿1、位于比色皿I 一端的第一光源21和第二光源22、位于比色皿I另一端的一光电池3以及与光电池相连的一 A/D转换单元5。光电池3接收到从比色皿I传输过来的光后立即转换为相对应的直流电压信号。该直流电压信号继而通过A/ D转换单元5的转换后转变为数字信号。该光电池可以选用直径1mm的圆形硅兰光电池，而A/ D转换单元优选DAM-70电子模块，其16位高稳性模数转换，以RS232串口输出数据。
[0035]如图1所不,其中第一光源21和第二光源22并列位于第一光源21的一端。改两个光源具体可以为两个发光二极管。其发出的光优选为单色光。
[0036]其中，第一光源21用于发出波长为480nm的可见光至比色皿1，第二光源22用于发出波长为620nm的可见光至比色皿I。如图2所示，为 申请人:根据利用标准色度溶液进行可见光波段(400nm-650nm)逐点吸光度的检测实验数据而绘制的吸收曲线。根据该吸收曲线可以看到在波长为480nm时，达到吸光度高峰，在波长为620nm时，吸光度基本为零。因为是根据标准色度溶液绘制的吸收曲线，其浊度基本为零，即该吸收曲线仅与水的色度有关。而根据浊度的吸收特性可以知道，对于同一浊度而言，对应不同波长的可见光，其吸光度基本相同。因而，本实用新型中，对于第一光源发出的波长为480nm的光而言,其吸光度为待测样水的色度对应的吸光度和浊度对应的吸光度之和，对于第二光源发出的波长为620nm的光而言，其吸光度仅为待测样水的池度对应的吸光度。因而，将480nm波长的光对应的吸光度减去620nm波长的光对应的吸光度，即为待测样水的色度在480nm波长的光下对应的吸光度。
[0037]根据郎伯-比尔定律，吸光度A=a*b*c,其中a为吸收系数，b为光程长度，c为待测溶液的溶度。而根据实验测试得到吸光度A=lg10/I，其中1为入射光强度，I为透射光强度。
[0038]以480nm波长的光为例，根据入射光的强度和透射光的强度(可根据光电池测得的电压数据换算得到)即可得到其对应的吸光度A。接下来，利用一标准色度溶液(即c可知)和一固定光程的比色皿(即b可知)，即可得到480nm波长的光的吸收系数a。
[0039]如上所述，本实用新型中，利用480nm波长的光和620nm波长的光的吸光度的差值可以得到待测样水的色度在480nm波长的光时对应的吸光度A。而480nm波长的光的吸收系数a和比色皿的光程长度b可知，因而，利用公式A=a*b*c即可得到待测样水的色度C。
[0040]当然，在波长为620nm时，其待测样水的吸光度A仅与待测样水的浊度有关，因而根据郎伯-比尔定律和预先测得的吸光系数即可计算得到待测样水的浊度。可见，本实用新型能够利用一个装置同时测量水的色度和浊度。
[0041]本实用新型的装置选用了长光程比色皿，优选光程至少为20cm的比色皿。根据实验结果测定，相比现在国内常用的短光程比色皿如721分光光度计(2cm比色皿)其灵敏度显著提高。
[0042]以20cm光程的比色皿与2cm比色皿为例，分别取仿真色度为2.3度、5.5度、9.6度、18度以及25度的实际水样5个。在480nm和620nm波长处，分别采用20cm光程的比色皿与2cm比色皿进行测量，测得的吸光度如图3所示。通过图3可以看出，相对2cm比色皿，20cm比色皿的灵敏度较高，能够保证小于30度的低色度饮用水的测定精准度。而且现有的色度检测方法的最低检测限为10度，而20cm光程的比色皿可以灵敏检测到水质色度为I度的范围。我们知道现在居民饮用水的标准已经越来越严格，有些国家规定为5度以下。而利用现有的检测方法，根本无法实现精准检测。本实用新型的装置就解决了这一问题。
[0043]需要说明的是，在从A/D转换单元获得相关数据后的计算过程可以利用人工计算，也可以采用机器计算。其计算过程主要涉及减法和除法，因而该计算单元可以由一减法器和除法器组合构成。当然也可以通过现有的计算机程序实现。
[0044]光电池测得的是弱电压信号，为减少误差，本实用新型的装置还包括一直流放大器4，连接在所述光电池3和A/D转换单元5之间，用于放大从光电池3得到的弱电压信号。该直流放大器4的输出范围为O至200mv。
[0045]上述长光程比色皿，其具体可包括一不锈钢外管和一玻璃内管胶合而成。其中，玻璃管的直径可以为10_。需要说明的是，本实用新型中，玻璃内管的抗腐蚀性较好，不锈钢外管的遮光性能好，因而能够提高测量结果的准确性。当然，本领域技术人员还可以选用其他具有相关性能的材料制成比色皿。
[0046]在自来水水质监测领域，现有的监测一般是在自来水厂一端进行，但自来水从自来水厂至居民家中的过程也极有可能被污染。因而需要对居民家中的自来水进行监测。为方便监测，本实用新型比色皿包括一入进水口 8和出水口 9，进水口 8和居民自来水管(图中待测样水10所在管路)之间设有一通水管道12，并在该通水管道12上设置一开关如电磁阀13。通过开关13周期性的开合，即可对居民家中的自来水进行实时监测。
[0047]进一步的，为对该装置进行校准，可以在进水口 8和蒸馏水11之间设置通水管道14，并在该通水管道14上设置一开关15如恒流泵，以便将蒸馏水11引入比色皿I中，从而对该装置进行校准。
[0048]上述测得的数据可以进一步通过无线传输单元如GPRS网络传输至远程服务器或用户终端如手机中。该GPRS传输单元的核心部件为西门子TC35标准GSM模块。其可以将色度小流量的实时动态数据以短信形式发送。
[0049]为使自来水管理人员能够了解一个城市自来水的水质，可以在一个城市中设立多个监测点，并在各监测点配置上述水质参数获取装置，同时将各监测点获取的数据通过无线网络传输至远程服务器，以便管理人员及时观察并分析这些数据，从而及时获知某一区域或某一时间段的水质情况。
[0050]即本实用新型还提供了一种水质参数获取设备，包括位于多个监测点上的多个水质参数获取装置和一远程服务器。多个水质参数获取装置用于周期性的获取对应监测点的水质参数并发送至远程服务器。
[0051]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种水质参数获取装置，其特征在于，所述装置包括: 一装有待测样水的长光程比色皿、位于所述比色皿一端的第一光源和第二光源、位于所述比色皿另一端的一光电池以及与所述光电池相连的一 A/D转换单元； 所述第一光源和所述第二光源，用于分别依次发出波长为480nm和620nm的光至所述比色皿。
2.如权利要求2所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述比色皿的光程至少为20cmo
3.如权利要求2所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述装置还包括一直流放大器，所述光电池经所述直流放大器与所述A/D转换单元相连。
4.如权利要求2所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述比色皿具有进水口和出水口 ； 所述装置还包括一位于所述进水口与待测样水之间的第一通水管道以及位于所述第一通水管道上的第一开关； 和/或； 所述装置还包括一位于所述进水口与蒸馏水之间的第二通水管道以及位于所述第二通水管道上的第二开关。
5.如权利要求2所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述装置还包括一与所述A/D转换单元相连的计算单元，用于根据所述第二光源对应的数字信号与所述第一光源对应的数字信号的差值计算得到所述待测样水的色度。
6.如权利要求5所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述计算单元还用于根据所述第一光源对应的数字信号计算得到所述待测样水的浊度。
7.如权利要求6所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述装置还包括与所述计算单元相连的无线传输单元，用于将所述待测样水的色度和浊度传输至远程服务器。
8.如权利要求3所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述比色皿包括一玻璃管和套在所述玻璃管外的不锈钢管； 和/或； 所述两个光源为发光二极管； 和/或； 所述光电池为圆形硅兰光电池； 和/或； 所述直流放大器的输出为O至200mv ； 和/或； 所述A/D转换单元的类型为DAM-70。
9.如权利要求4所述的水质参数获取装置，其特征在于，所述第一开关为电磁阀和/或所述第二开关为恒流泵。
10.一种水质参数获取设备，其特征在于，所述设备包括多个设于不同监测点的如权利要求1-9中的任一项所述的水质参数获取装置；所述水质参数获取装置用于周期性的获取对应监测点的水质参数并发送至远程服务器。
【文档编号】G01N21/31GK203965313SQ201420283637
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】吴俊
申请人:苏州科技学院