一种浊度仪和水的浊度的测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种浊度仪及水的浊度的测量方法，其中浊度仪包括光源模块、探测接收模块和计算模块；光源模块用于周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光；探测接收模块用于在与入射光呈90°和130°～140°的位置接收散射光，生成电压采样信号并发送至计算模块；计算模块用于根据电压采样信号计算待测量样水的浊度。本发明通过发射两种互不干扰频率的光可以有效的避免水中杂散光和背景颜色的干扰，而且在与入射光呈90°和130°～140°两个位置接收散射光，加大了对样水中大颗粒物质的监测，提高了测量的准确度。
【专利说明】一种浊度仪和水的浊度的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水质测量领域，特别涉及一种浊度仪和水的浊度的测量方法。
【背景技术】
[0002]水的浊度是样水的一种光学性质，是指样水中固体悬浮微粒和杂质对光的散射引起样水透明度的下降。根据浊度测量国际标准IS07027和美国环保标准EPA180.1，目前市场上生产的大多池度仪都米用测量方向与入射光方向成90°角的散射光来确定池度值并且光源使用直流发射方式。这种方法在一方面易受水中杂散光和背景颜色干扰，另一方面测量高浊度样水时线性度也不好。而且光源由于使用直流发射方式长期使用，器件老化快，光源容易衰减，需要经常标定。上述问题都会影响水的浊度测量的准确性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种浊度仪及水的浊度的测量方法，以提高测量的准确性。
[0004]基于上述目的，本发明实施例提供了一种浊度仪，包括光源模块、探测接收模块和计算模块；
光源模块用于周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光；
探测接收模块用于在与入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光，生成电压采样信号并发送至计算模块；
计算模块用于根据电压采样信号计算待测量样水的浊度。
[0005]优选的，光源模块包括两个光源子模块；两个的光源子模块发射的入射光的频率和入射位置均不同；
探测接收模块包括四个探测接收子模块；两个的探测接收子模块分别在与其中一种频率的入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光；另两个的探测接收子模块分别在与另一种频率的入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光；
其中，
每个光源子模块由发射光电二极管、平行光透镜组和光电二极管驱动电路构成；
光电二极管驱动电路用于向发射光电二极管发送驱动信号，驱动信号包含指定频率； 发射光电二极管用于根据驱动信号，向待测量的样水发射指定频率的入射光；
平行光透镜组用于将发射光电二极管发射的入射光进行聚焦；
和/或；
每个探测接收子模块由接收光电二极管、透镜组、电流/电压转换电路、带通滤波放大电路、有效值转换电路和A/D转换器组成；
透镜组用于将散射光信号聚焦到接收光电二极管上；
接收光电二极管用于将散射光信号转换成对应的电流信号；
电流/电压转换电路用于将电流信号转换为对应的初始电压信号； 带通滤波放大电路用于对初始电压信号进行放大；
有效值转换电路用于将放大后的电压信号进行转换，生成有效电压信号；
A/D转换器用于将有效电压信号转换为对应的数学信号进行采样，生成电压采样信号。
[0006]优选的，两个光源子模块周期性的交替发射入射光或两个光源子模块周期性的同时发射入射光。其中交替发射既保证了对水的浊度的不间断监测，又避免了光源模块因一直发射造成的器件老化问题。
[0007]优选的，浊度仪还包括控制模块和/或流通模块和/或清洗模块；
控制模块用于向光电二极管驱动电路发送指令；指令包括指定频率；
流通模块用于实时提供待测量的样水并使待测量的样水处于流通状态；
清洗模块用于对光源模块和探测接收模块进行清洗。
[0008]优选的，探测接收模块用于在与入射光呈90°和135°的位置接收散射光。其中，在135°的位置接收散射光，能最好的检测大颗粒物质的影响。
[0009]本发明还提供了一种水的浊度的测量方法，应用在上述浊度仪中，方法包括:所述光源模块周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光；
所述探测接收模块在与所述入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光，生成电压米样信号；
所述计算模块根据所述电压采样信号计算所述待测量样水的浊度。
[0010]优选的，
所述光源模块周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光具体为:
两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水分别发射不同频率的入射光；所述光源模块包括所述两个光源子模块；
所述探测接收模块在与所述入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光具体
为:
所述探测接收模块中的两个探测接收子模块分别在与其中一种频率的入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光；另两个探测接收子模块分别在与另一种频率的入射光呈90°和130°?140°的位置接收散射光；所述探测接收模块包括所述四个探测接收子模块。
[0011]优选的，
每个所述光源子模块由发射光电二极管、平行光透镜组和光电二极管驱动电路构成；每个所述光源子模块发射入射光的过程包括:
所述光电二极管驱动电路向所述发射光电二极管发送驱动信号，所述驱动信号包含指定频率；
所述发射光电二极管根据所述驱动信号，向所述待测量的样水发射所述指定频率的入射光；
所述平行光透镜组将所述发射光电二极管发射的入射光进行聚焦；
和/或；
每个所述探测接收子模块由接收光电二极管、透镜组、电流/电压转换电路、带通滤波放大电路、有效值转换电路和A/D转换器组成；每个所述探测接收子模块接收散射光的过程包括:所述透镜组将散射光信号聚焦到所述接收光电二极管上；
所述接收光电二极管将所述散射光信号转换成对应的电流信号；
所述电流/电压转换电路将所述电流信号转换为对应的初始电压信号；
所述带通滤波放大电路对所述初始电压信号进行放大；
所述有效值转换电路将所述放大后的电压信号进行转换，生成有效电压信号；
所述A/D转换器将所述有效电压信号转换为对应的数学信号进行采样，生成电压采样信号。
[0012]优选的，
所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水分别发射不同频率的入射光包括:
所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水交替发射不同频率的入射光或所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水同时发射不同频率的入射光。
[0013]优选的，所述计算模块根据所述电压采样信号计算所述待测量样水的浊度包括: 对长度为N的FIFO数据窗队列中的N个电压采样信号求平均值5 ；
将所述N个电压采样信号依次与I)比较，调用分段加权滤波处理，产生一个对应的数据值，计算所述N个电压采样信号对应的数据值的平均值，并根据所述对应的数据值的平均值计算所述待测量样水的浊度值；
其中，将所述N个电压采样信号依次与S比较，调用分段加权滤波处理，产生一个对应的数据值包括:
将第K个所述电压采样信号D与5比较，调用分段加权滤波处理，产生一个与所述第K
个电压采样信号D对应的数据值Di，分段加权公式为
【权利要求】
1.一种浊度仪，其特征在于，所述浊度仪包括光源模块、探测接收模块和计算模块； 所述光源模块用于周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光； 所述探测接收模块用于在与所述入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光，生成电压采样信号并发送至所述计算模块； 所述计算模块用于根据所述电压采样信号计算所述待测量样水的浊度。
2.如权利要求1所述的浊度仪，其特征在于，所述光源模块包括两个光源子模块；两个所述的光源子模块发射的入射光的频率和入射位置均不同； 所述探测接收模块包括四个探测接收子模块；两个所述的探测接收子模块分别在与其中一种频率的入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光；另两个所述的探测接收子模块分别在与另一种频率的入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光； 其中， 每个所述光源子模块由发射光电二极管、平行光透镜组和光电二极管驱动电路构成；所述光电二极管驱动电路用于向所述发射光电二极管发送驱动信号，所述驱动信号包含指定频率； 所述发射光电二极管用于根据所述驱动信号，向所述待测量的样水发射所述指定频率的入射光； 所述平行光透镜组用于将所述发射光电二极管发射的入射光进行聚焦； 和/或； 每个所述探测接收子模块由接收光电二极管、透镜组、电流/电压转换电路、带通滤波放大电路、有效值转换电路和A/D转换器组成； 所述透镜组用于将散射光信号聚焦到所述接收光电二极管上； 所述接收光电二极管用于将所述散射光信号转换成对应的电流信号； 所述电流/电压转换电路用于将所述电流信号转换为对应的初始电压信号； 所述带通滤波放大电路用于对所述初始电压信号进行放大； 所述有效值转换电路用于将所述放大后的电压信号进行转换，生成有效电压信号；所述A/D转换器用于将所述有效电压信号转换为对应的数学信号进行采样，生成电压米样信号。
3.如权利要求2所述的浊度仪，其特征在于，两个所述光源子模块周期性的交替发射入射光或两个所述光源子模块周期性的同时发射入射光。
4.如权利要求2所述的浊度仪，其特征在于，所述浊度仪还包括控制模块和/或流通模块和/或清洗模块； 所述控制模块用于向所述光电二极管驱动电路发送指令；所述指令包括所述指定频率； 所述流通模块用于实时提供待测量的样水并使所述待测量的样水处于流通状态； 所述清洗模块用于对所述光源模块和所述探测接收模块进行清洗。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的浊度仪，其特征在于，所述探测接收模块用于在与所述入射光呈90°和135°的位置接收散射光。
6.一种水的浊度的测量方法，应用在如权利要求1所述的浊度仪中，其特征在于，所述方法包括:所述光源模块周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光； 所述探测接收模块在与所述入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光，生成电压米样信号； 所述计算模块根据所述电压采样信号计算所述待测量样水的浊度。
7.如权利要求6所述的测量方法，其特征在于， 所述光源模块周期性的向待测量的样水发射两种不同频率的入射光具体为: 两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水分别发射不同频率的入射光；所述光源模块包括所述两个光源子模块； 所述探测接收模块在与所述入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光具体为: 所述探测接收模块中的两个探测接收子模块分别在与其中一种频率的入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光；另两个探测接收子模块分别在与另一种频率的入射光呈90°和130°~140°的位置接收散射光；所述探测接收模块包括所述四个探测接收子模块。
8.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于， 每个所述光源子模块由发射光电二极管、平行光透镜组和光电二极管驱动电路构成；每个所述光源子模块发射入射光的过程包括: 所述光电二极管驱动电路向所述发射光电二极管发送驱动信号，所述驱动信号包含指定频率； 所述发射光电二极管根据所述驱动信号，向所述待测量的样水发射所述指定频率的入射光； 所述平行光透镜组将所述发射光电二极管发射的入射光进行聚焦； 和/或； 每个所述探测接收子模块由接收光电二极管、透镜组、电流/电压转换电路、带通滤波放大电路、有效值转换电路和A/D转换器组成；每个所述探测接收子模块接收散射光的过程包括: 所述透镜组将散射光信号聚焦到所述接收光电二极管上； 所述接收光电二极管将所述散射光信号转换成对应的电流信号； 所述电流/电压转换电路将所述电流信号转换为对应的初始电压信号； 所述带通滤波放大电路对所述初始电压信号进行放大； 所述有效值转换电路将所述放大后的电压信号进行转换，生成有效电压信号； 所述A/D转换器将所述有效电压信号转换为对应的数学信号进行采样，生成电压采样信号。
9.如权利要求7所述的测量方法，其特征在于， 所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水分别发射不同频率的入射光包括: 所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水交替发射不同频率的入射光或所述两个光源子模块在不同的入射位置周期性的向待测量的样水同时发射不同频率的入射光。
10.如权利要求6-9中的任一项所述的测量方法，其特征在于，所述计算模块根据所述电压采样信号计算所述待测量样水的浊度包括: 对长度为N的FIFO数据窗队列中的N个所述电压采样信号求平均值5 ; 将所述N个电压采样信号依次与3比较，调用分段加权滤波处理，产生一个对应的数据值，计算所述N个电压采样信号对应的数据值的平均值，并根据所述对应的数据值的平均值计算所述待测量样水的浊度值； 其中，将所述N个电压采样信号依次与?比较，调用分段加权滤波处理，产生一个对应的数据值包括: 将第K个所述电压采样信号D与5比较，调用分段加权滤波处理，产生一个与所述第K个电压采样信号D对应的数据值办，分段加权公式为
11.如权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述当D>Dj，则令K = N/2 Di =(0+5)/2包括:
N_ 当Dj <D<Df ,则令炙K = N/2，D1 = (D+ D) /2 ； 当D > I/ ,为气泡干扰，则令K=0，D、D' 其中，Df为所述待测量样水所处环境下最高浊度水的采样数据值。
12.如权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述方法还包括: 所述浊度仪还包括控制模块，所述控制模块向所述光电二极管驱动电路发送指令；所述指令包括所述指定频率； 和/或； 所述浊度仪还包括流通模块，所述流通模块实时提供待测量的样水并使所述待测量的样水处于流通状态； 和/或； 所述浊度仪还包括清洗模块，所述清洗模块对所述光源模块和所述探测接收模块进行清洗。
【文档编号】G01N21/47GK103575705SQ201310582945
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】胡澄 申请人:苏州热工研究院有限公司, 中国广核集团有限公司