一种toc检测系统的制作方法
【专利摘要】一种TOC检测系统，涉及一种用于水质监测的传感系统。解决了现有技术中紫外吸收式TOC检测设备存在的光散射、弱光信号提取难、量程调节难、限流速的问题。本发明出射绿光和紫光至水样室，光经水样室内水吸收后，经反射镜反射后，入射至相应的探测器，此时入射至探测器将光已十分微弱，探测器将光信号转化为电信号，又经锁相放大器放大后，送至相应的处理器，处理器对经水样室内的水吸收后损失后的数据与标准值进行比较，获得损失差值，通过对损失差值的处理获得水中TOC的含量。它主要用于对水质进行监测。
【专利说明】
一种TOC检测系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于水质监测的传感系统。
【背景技术】
[0002]目前，水质检测大多采用化学式方法，但是化学式检测技术都是基于化学方法氧化，其检测过程繁琐，复杂，耗时，体积较大，会造成化学试剂的损耗，还会造成二次化学污染，价格昂贵，且无法进行实时监测。
[0003]紫外吸收法是一种物理方式的检测方法，不需要化学反应，紫外吸收式监测能够实现体积小、功耗低、速度快，可以对水质进行在线的监测，适用范围广，但针对目前市场上的紫外吸收式TOC检测设备存在的光散射、弱光信号提取难、量程调节难、限流速的问题，总有机碳(Total Organic Carbon，简称TOC)。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有技术中紫外吸收式TOC检测设备存在的光散射、弱光信号提取难、量程调节难、限流速的问题，本发明提供了一种TOC检测系统。
[0005]—种TOC检测系统，包括绿光光源、I号反光镜、2号反光镜、3号反光镜、4号反光镜、绿光探测器、I号锁相放大器、2号锁相放大器、绿光处理器、紫光光源、紫光探测器、紫光处理器、自适应流速控制器、水样室、两套带有滑道的光源固定件和两套带有滑道的探测器固定件；
[0006]绿光光源、绿光探测器、紫光光源和紫光探测器设置在水样室的一侧，I号反光镜、2号反光镜、3号反光镜和4号反光镜设置在水样室的另一侧，I号反光镜和2号反光镜沿水平方向相互对称，3号反光镜和4号反光镜沿水平方向相互对称；
[0007]绿光光源出射的光经水样室透射后入射至I号反光镜，依次经I号反光镜和2号反光镜反射后，又经光经水样室透射后入射至绿光探测器，绿光探测器的数据信号输出端与I号锁相放大器的数据信号输入端连接，I号锁相放大器的数据信号输出端与绿光处理器的数据信号输入端连接；
[0008]紫光光源出射的光经水样室透射后入射至3号反光镜，依次经3号反光镜和4号反光镜反射后，又经光经水样室透射后入射至紫光探测器，紫光探测器的数据信号输出端与2号锁相放大器的数据信号输入端连接，2号锁相放大器的数据信号输出端与紫光处理器的数据信号输入端连接；
[0009]每套带有滑道的光源固定件包括光源套筒、I号矩形固定件、聚光环和I号滑轨，I号矩形固定件上设有I号通孔，该I号通孔贯穿I号矩形固定件的前后表面，光源套筒嵌入在I号通孔内，聚光环覆盖I号矩形固定件前表面的I号通孔，并且聚光环与I号矩形固定件前表面固定连接，I号矩形固定件的底部设有I号凹槽，
[0010]I号滑轨嵌入在I号凹槽，I号矩形固定件通过其底部的I号凹槽与I号滑轨滑动连接；
[0011]绿光光源固定在一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒内，且绿光光源的出光方向与该光源套筒的出光口的朝向相同；
[0012]紫光光源固定在另一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒内，且紫光光源的出光方向与该光源套筒的出光口的朝向相同；
[0013]每套带有滑道的探测器固定件包括圆形套筒、2号矩形固定件和2号滑轨;2号矩形固定件上设有2号通孔，该2号通孔贯穿2号矩形固定件的前后表面，圆形套筒嵌入在2号通孔内，2号矩形固定件的底部设有2号凹槽，
[0014]2号滑轨嵌入在2号凹槽，2号矩形固定件通过其底部的2号凹槽与2号滑轨滑动连接；
[0015]绿光探测器固定在一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒内，
[0016]紫光探测器固定在另一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒内，
[0017]自适应流速控制器包括水箱、供水马达和分流阀；所述的水箱的出水口和分流阀的入水口之间设有供水马达，供水马达用于将水箱内的水栗入到分流阀入水口，分流阀的出水口通过低压水管与水样室的入水口连通，分流阀的回流口通过高压泄水管与水箱的入水口连通。
[0018]所述的I号反光镜、2号反光镜、3号反光镜和4号反光镜的结构完全相同。
[0019]所述的光源套筒和圆形套筒内均固定有恒温控制器；
[0020]所述的恒温控制器包括温度传感器、中央控制器和恒温装置，温度传感器用于进行温度检测，温度传感器的数据信号输出端与中央控制器的数据信号输入端连接，中央控制器的数据信号输出端与恒温装置的控制信号输入端连接。
[0021]所述的聚光环上设有凸透镜，用于将入射的光变为平行光。
[0022]所述的水样室采用石英材料制成。
[0023]所述的绿光光源和紫光光源采用LED实现。
[0024]所述的一种TOC检测系统，它还包括温度采集器，该温度采集器固定在水样室内，用于采集水样室内的水样温度。
[0025]本发明出射绿光和紫光至水样室，光经水样室内水吸收后，经反射镜反射后，入射至相应的探测器，此时入射至探测器将光已十分微弱，探测器将光信号转化为电信号，又经锁相放大器放大后，送至相应的处理器，处理器对经水样室内的水吸收后损失后的数据与标准值进行比较，获得损失差值，通过对损失差值的处理获得水中TOC的含量。
[0026]本发明针对限流速的问题，提出采用在水样室进水口增加自适应流速控制结构，从而解决限流速问题。通过上述方案，本发明达到了高精度、自适应流速、快速进行水质有机物在线检测的目的，具有很高的实用价值。
[0027]本发明带来的有益效果是，本发明采用的光源为非激光，会发生散射，为了尽量避免光强损失，采用聚光环防止光散射，使光源发出的光全部发送到探测器接收窗口上，通过增加反光镜增加光程，提高分辨率。滑轨上可以安装光源套筒，通过更换不同阵列的光源套可以快速使得光源数目增加达到增加光强的效果。在水样室的进水口设置有分流阀，实现流速的自适应控制。
【附图说明】
[0028]图1为本发明所述的一种TOC检测系统的原理示意图。
[0029]图2为本发明所述的自适应流速控制器的结构示意图；
[0030]图3为带有滑道的光源固定件的结构示意图；
[0031 ]图4为带有滑道的探测器固定件的结构示意图；
[0032]图5为恒温控制器的原理示意图；
[0033]图6为不同阵列的光源套筒的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]【具体实施方式】一:参见图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种TOC检测系统，包括绿光光源1、I号反光镜2-1、2号反光镜2-2、3号反光镜2-3、4号反光镜2-4、绿光探测器3、1号锁相放大器4-1、2号锁相放大器4-2、绿光处理器5、紫光光源6、紫光探测器7、紫光处理器8、自适应流速控制器9、水样室10、两套带有滑道的光源固定件和两套带有滑道的探测器固定件；
[0035]绿光光源1、绿光探测器3、紫光光源6和紫光探测器7设置在水样室10的一侧，I号反光镜2-1、2号反光镜2-2、3号反光镜2-3和4号反光镜2-4设置在水样室10的另一侧，I号反光镜2-1和2号反光镜2-2沿水平方向相互对称，3号反光镜2-3和4号反光镜2-4沿水平方向相互对称；
[0036]绿光光源I出射的光经水样室10透射后入射至I号反光镜2-1，依次经I号反光镜2-1和2号反光镜2-2反射后，又经光经水样室10透射后入射至绿光探测器3，绿光探测器3的数据信号输出端与I号锁相放大器4-1的数据信号输入端连接，I号锁相放大器4-1的数据信号输出端与绿光处理器5的数据信号输入端连接；
[0037]紫光光源6出射的光经水样室10透射后入射至3号反光镜2-3，依次经3号反光镜2-3和4号反光镜2-4反射后，又经光经水样室10透射后入射至紫光探测器7，紫光探测器7的数据信号输出端与2号锁相放大器4-2的数据信号输入端连接，2号锁相放大器4-2的数据信号输出端与紫光处理器8的数据信号输入端连接；
[0038]每套带有滑道的光源固定件包括光源套筒15_1、1号矩形固定件15-2、聚光环15-4和I号滑轨15-6，I号矩形固定件15-2上设有I号通孔15-3，该I号通孔15-3贯穿I号矩形固定件15-2的前后表面，光源套筒15-1嵌入在I号通孔15-3内，聚光环15-4覆盖I号矩形固定件
15-2前表面的I号通孔15-3，并且聚光环15-4与I号矩形固定件15-2前表面固定连接，I号矩形固定件15-2的底部设有I号凹槽15-5，
[0039]I号滑轨15-6嵌入在I号凹槽15-5，I号矩形固定件15-2通过其底部的I号凹槽15-5与I号滑轨15-6滑动连接；
[0040]绿光光源I固定在一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒15-1内，且绿光光源I的出光方向与该光源套筒15-1的出光口的朝向相同；
[0041]紫光光源6固定在另一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒15-1内，且紫光光源6的出光方向与该光源套筒15-1的出光口的朝向相同；
[0042]每套带有滑道的探测器固定件包括圆形套筒16_1、2号矩形固定件16-2和2号滑轨
16-6;2号矩形固定件16-2上设有2号通孔16-3，该2号通孔16-3贯穿2号矩形固定件16-2的前后表面，圆形套筒16-1嵌入在2号通孔16-3内，2号矩形固定件16-2的底部设有2号凹槽16-5，
[0043]2号滑轨16-6嵌入在2号凹槽16-5，2号矩形固定件16-2通过其底部的2号凹槽16-5与2号滑轨16-6滑动连接；
[0044]绿光探测器3固定在一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒16-1内，
[0045]紫光探测器7固定在另一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒16-1内，
[0046]自适应流速控制器9包括水箱9-1、供水马达9-2和分流阀9-3;所述的水箱9_1的出水口和分流阀9-3的入水口之间设有供水马达9-2，供水马达9-2用于将水箱9-1内的水栗入到分流阀9-3入水口，分流阀9-3的出水口通过低压水管与水样室1的入水口连通，分流阀9-3的回流口通过高压泄水管与水箱9-1的入水口连通。
[0047]本实施方式，光源套筒15-1为现有技术，光源套筒15-1可分为不同阵列的光源套筒。
[0048]本发明所述的一种TOC检测系统结构简单，通过I号反光镜2-1、2号反光镜2_2、3号反光镜2-3和4号反光镜2-4增加了光程，简化了 TOC检测系统的体积，通过带有滑道的光源固定件和带有滑道的探测器固定件可实时的调节光程，通过聚光环15-4解决光源发出的光汇聚，解决光散射问题，I号滑轨15-6上可设置有不同阵的光源套筒调节光强，参见图6，通过锁相放大器提取光被水样室10内的水吸收后的微弱信号，并采用了自适应的缓流结构设计，实现了流速的在线监测。
[0049]滑轨上可以安装不同阵列的光源套筒，通过更换光源套可以快速使得光源数目增加达到增加光强的效果。在水样室的进水口设置有分流阀9-3，实现流速的自适应控制。
[0050]从供水马达9-2处流出的液体具有一定的流速，当此时的液体流速在限定流速范围内时液体全部从低压水管流向水样室10。当从供水马达处流出的液体流速大于限定值时，分流阀9-3阀芯右移，高压泄水管通路，一部分水回流到水箱中，从而达到保证低压水管中的水的流速在限定的范围内。
[0051 ]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，所述的I号反光镜2-1、2号反光镜2-2、3号反光镜2-3和4号反光镜2-4的结构完全相同。
[0052]【具体实施方式】三:参见图5说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，所述的光源套筒15-1和圆形套筒16-1内均固定有恒温控制器17 ；
[0053]所述的恒温控制器17包括温度传感器17-1、中央控制器17-2和恒温装置17-3，温度传感器17-1用于进行温度检测，温度传感器17-1的数据信号输出端与中央控制器17-2的数据信号输入端连接，中央控制器17-2的数据信号输出端与恒温装置17-3的控制信号输入端连接。
[0054]本实施方式，恒温控制器17可控制绿光光源1、绿光探测器3、紫光光源6和紫光探测器7的工作温度，当其温度过高时，可通过恒温装置17-3对绿光光源1、绿光探测器3、紫光光源6和紫光探测器7进行散热。
[0055]【具体实施方式】四:参见图5说明本实施方式，本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，所述的聚光环15-4上设有凸透镜，用于将入射的光变为平行光。
[0056]本实施方式，本发明采用的光源为非激光，会发生散射，为了尽量避免光强损失，可采用石英凸透镜使发散光变为平行光，使光源发出的光全部发送到探测器接收窗口上，通过增加光镜增加光程，提高分辨率。
[0057]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，所述的水样室10采用石英材料制成。
[0058]本实施方式中，水样室10采用石英材料制成，增强了光的透射性和光损失，提高检测精度。
[0059]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，所述的绿光光源I和紫光光源6采用LED实现。
[0060]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一所述的一种TOC检测系统的区别在于，它还包括温度采集器，该温度采集器固定在水样室10内，用于采集水样室10内的水样温度。
【主权项】
1.一种TOC检测系统，其特征在于，包括绿光光源(I)、1号反光镜(2-1)、2号反光镜(2-2)、3号反光镜(2-3)、4号反光镜(2-4)、绿光探测器(3)、I号锁相放大器(4_1)、2号锁相放大器(4-2)、绿光处理器(5)、紫光光源(6)、紫光探测器(7)、紫光处理器(8)、自适应流速控制器(9)、水样室(10)、两套带有滑道的光源固定件和两套带有滑道的探测器固定件；绿光光源(I)、绿光探测器(3)、紫光光源(6)和紫光探测器(7)设置在水样室(10)的一侧，I号反光镜(2-1)、2号反光镜(2-2)、3号反光镜(2-3)和4号反光镜(2-4)设置在水样室(10)的另一侧，I号反光镜(2-1)和2号反光镜(2-2)沿水平方向相互对称，3号反光镜(2-3)和4号反光镜(2-4)沿水平方向相互对称； 绿光光源(I)出射的光经水样室(10)透射后入射至I号反光镜(2-1)，依次经I号反光镜(2-1)和2号反光镜(2-2)反射后，又经光经水样室(10)透射后入射至绿光探测器(3)，绿光探测器(3)的数据信号输出端与I号锁相放大器(4-1)的数据信号输入端连接，I号锁相放大器(4-1)的数据信号输出端与绿光处理器(5)的数据信号输入端连接； 紫光光源(6)出射的光经水样室(10)透射后入射至3号反光镜(2-3)，依次经3号反光镜(2-3)和4号反光镜(2-4)反射后，又经光经水样室(10)透射后入射至紫光探测器(7)，紫光探测器(7)的数据信号输出端与2号锁相放大器(4-2)的数据信号输入端连接，2号锁相放大器(4-2)的数据信号输出端与紫光处理器(8)的数据信号输入端连接； 每套带有滑道的光源固定件包括光源套筒(15-1)、1号矩形固定件(15-2)、聚光环(15-4)和I号滑轨(15-6)，1号矩形固定件(15-2)上设有I号通孔(15-3)，该I号通孔(15-3)贯穿I号矩形固定件(15-2)的前后表面，光源套筒(15-1)嵌入在I号通孔(15-3)内，聚光环(15-4)覆盖I号矩形固定件(15-2)前表面的I号通孔(15-3)，并且聚光环(15-4)与I号矩形固定件(15-2)前表面固定连接，I号矩形固定件(15-2)的底部设有I号凹槽(15-5)， I号滑轨(15-6)嵌入在I号凹槽(15-5)，I号矩形固定件(15-2)通过其底部的I号凹槽(15-5)与I号滑轨(15-6)滑动连接；绿光光源(I)固定在一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒(15-1)内，且绿光光源(I)的出光方向与该光源套筒(15-1)的出光口的朝向相同； 紫光光源(6)固定在另一套带有滑道的光源固定件中的光源套筒(15-1)内，且紫光光源(6)的出光方向与该光源套筒(15-1)的出光口的朝向相同； 每套带有滑道的探测器固定件包括圆形套筒(16-1)、2号矩形固定件(16-2)和2号滑轨(16-6) ;2号矩形固定件(16-2)上设有2号通孔(16-3)，该2号通孔(16-3)贯穿2号矩形固定件(16-2)的前后表面，圆形套筒(16-1)嵌入在2号通孔(16-3)内，2号矩形固定件(16-2)的底部设有2号凹槽(16-5)， 2号滑轨(16-6)嵌入在2号凹槽(16-5)，2号矩形固定件(16-2)通过其底部的2号凹槽(16-5)与2号滑轨(16-6)滑动连接； 绿光探测器(3)固定在一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒(16-1)内， 紫光探测器(7)固定在另一套带有滑道的探测器固定件中的圆形套筒(16-1)内， 自适应流速控制器(9)包括水箱(9-1)、供水马达(9-2)和分流阀(9-3);所述的水箱(9-1)的出水口和分流阀(9-3)的入水口之间设有供水马达(9-2)，供水马达(9-2)用于将水箱(9-1)内的水栗入到分流阀(9-3)入水口，分流阀(9-3)的出水口通过低压水管与水样室(10)的入水口连通，分流阀(9-3)的回流口通过高压泄水管与水箱(9-1)的入水口连通。2.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，所述的I号反光镜(2-1)、2号反光镜(2-2)、3号反光镜(2-3)和4号反光镜(2-4)的结构完全相同。3.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，所述的光源套筒(15-1)和圆形套筒(16-1)内均固定有恒温控制器(17); 所述的恒温控制器(17)包括温度传感器(17-1)、中央控制器(17-2)和恒温装置(17-3)，温度传感器(17-1)用于进行温度检测，温度传感器(17-1)的数据信号输出端与中央控制器(17-2)的数据信号输入端连接，中央控制器(17-2)的数据信号输出端与恒温装置(17-3)的控制信号输入端连接。4.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，所述的聚光环(15-4)上设有凸透镜，用于将入射的光变为平行光。5.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，所述的水样室(10)采用石英材料制成。6.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，所述的绿光光源(I)和紫光光源(6)采用LED实现。7.根据权利要求1所述的一种TOC检测系统，其特征在于，它还包括温度采集器，该温度采集器固定在水样室(10)内，用于采集水样室(10)内的水样温度。
【文档编号】G01N21/31GK105954217SQ201610343850
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】付士民, 陈丽洁, 黄辉, 齐娜, 张鹏, 桂永雷, 夏露
【申请人】中国电子科技集团公司第四十九研究所