一种基于比色法的水质监测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开提供了一种基于比色法的水质检测装置。其中，该装置包括：光发射器、第一凸透镜、具有球形突起的比色皿、第二凸透镜以及光接收器。光发射器发射的入射光经过第一凸透镜的折射后进行聚集，并且聚焦点位于比色皿球形突起的球心，从而保证入射光垂直照射待测水样，并且保证了入射光在待测水样中的光程相等，从而使入射光满足朗伯比尔定律，提高了水质检测精度。
【专利说明】一种基于比色法的水质监测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境监测领域，更具体的说是涉及一种基于比色法的水质检测装置。【背景技术】
[0002]随着环境污染的加剧，人们赖以生存的水资源也很大程度上受到了污染，以至人们的生活用水和生产用水中包含大量的有害物质，比如三价铬离子。为了保障人们用水的安全性，目前通常运用特定波长的平行光线照射待测水样，水样中待测物质会对这一波长的光线能量进行吸收，进而通过朗伯比尔定律得到水样中待测物质浓度。
[0003]需要说明的是，朗伯比尔定律要求入射光垂直入射待测水样。然而，在实际的应用过程中，由于盛放待测水样的比色皿为圆柱体，因而平行的入射光不满足垂直入射待测水样的要求，造成入射光出现折射，且不同位置的入射光的光程L不同(参见图1示出了现有水质检测装置的光路图)，从而导致检测精度较低。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种基于比色法的水质检测装置，以提高水质检测的精度。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种基于比色法的水质检测装置，包括:光发射器、第一凸透镜、以及具有球形突起的比色皿以及光接收器
[0007]其中，所述光发射器，用于向所述第一凸透镜发射特定波长的入射光；
[0008]所述第一凸透镜，用于对所述光发射器发射的入射光进行聚焦，其中，所述入射光的聚焦点位于所述比色皿的球形突起的球心；
[0009]所述光接收器，用于根据穿过所述比色皿的出射光的光强输出相应的电信号。
[0010]优选的，所述装置还包括设置于所述比色皿和所述光接收器之间，将穿过所述比色皿的出射光汇聚到所述光接收器的第二凸透镜。
[0011]优选的，所述第一凸透镜和/或所述第二凸透镜为平凸透镜。
[0012]优选的，所述光发射器位于所述第一凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间。
[0013]优选的，所述装置还包括:根据所述光接收器输出的电信号，利用朗伯比尔定律计算待测水样中被测物质浓度的处理器。
[0014]优选的，所述装置还包括:与所述处理器相连，显示待测水样中被测物质浓度的显示器。
[0015]优选的，所述装置还包括:与所述处理器相连，当待测水样中被测物质的浓度超于预设值时，输出报警信号的报警器。
[0016]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于比色法的水质检测装置。其中，该装置包括:光发射器、第一凸透镜、具有球形突起的比色皿、第二凸透镜以及光接收器。光发射器发射的入射光经过第一凸透镜的折射后进行聚集，并且聚焦点位于比色皿球形突起的球心，从而保证入射光垂直照射待测水样，并且保证了入射光在待测水样中的光程相等，从而使入射光满足朗伯比尔定律，提高了水质检测精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0018]图1示出了现有水质检测装置的光路图；
[0019]图2示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的比色皿的结构示意图；
[0020]图3示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的一个实施例的光路图；
[0021]图4示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的另一个实施例的光路图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]实施例(一)
[0024]参见图2和图3。其中，图2示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的比色皿的结构示意图。图3示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的一个实施例的光路图。
[0025]由图2可知,该装置的比色皿具有球形突起I。
[0026]由图3可知，该装置包括:光发射器21、第一凸透镜22、比色皿23、光接收器24以及处理器25。
[0027]其中，光发射器21用于向第一凸透镜22发射特定波长的入射光。该入射光经过第一凸透镜的折射后聚焦，并且聚焦点位于该比色皿23的球形突起的球心。需要说明的是，为了方便对入射光进行调节，该光发射器21位于第一凸透镜22的物方一倍焦距和二倍焦距之间。
[0028]经过第一凸透镜22折射后的入射光垂直照射待测水样，避免了入射光出现折射的状况。同时，由于该入射光均经过球心，因而入射光经过待测水样的光程一定，为该球形突起的直径。
[0029]光接收器24接收穿过被测水样的出射光，根据该出射光的光强输出相应的电信号，并将该电信号发送至处理器25中。
[0030]处理器25接收该电信号，并根据朗伯比尔定律计算待测水样中被测物质的浓度。
[0031]需要说明的是，在朗伯比尔定律I=ItlKTcl中，IO为入射光强，I为出射光强，ε为吸收系数、c为待测物质浓度，L光程。
[0032]这样处理器25可根据入射光的光强和出射光的光强计算得到待测物质的浓度，从而对待测水样的水质进行分析。
[0033]由以上实施例可知，该本发明中光发射器发射的入射光经过第一凸透镜的折射后进行聚集，并且聚焦点位于比色皿球形突起的球心，从而保证入射光垂直照射待测水样，避免了光的折射。并且，保证了入射光在待测水样中的光程相等，方便处理器对数据的处理，提闻了水质检测精度。
[0034]实施例(二)
[0035]参见图4示出了本发明一种基于比色法的水质检测装置的另一个实施例的光路图。
[0036]由图4可知，在本实施例中，为了保证穿过比色皿23的出射光均被光接收器24接收，在比色皿23和光接收器24之间还设置有第二凸透镜26。出射光经过第二凸透镜26的折射后，均被光接收器24吸收。
[0037]需要说明的是，在本实施例，该装置还包括:与处理器25相连，用于显示被测物质浓度的显示器27，以及报警器28。
[0038]当处理器25确定待测水样中的被测物质的浓度超于了预设值时，处理器25向报警器28输出相应的控制信号，以控制报警器发出报警信号，从而提醒检测人员被测水样中的待测物质已严重超标。
[0039]可选的，在上述实施例(一)和实施例(二)中第一凸透镜和第二凸透镜均为平凸透镜。
[0040]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0041]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。 [0042]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申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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】
1.一种基于比色法的水质检测装置，其特征在于，包括:光发射器、第一凸透镜、以及具有球形突起的比色皿以及光接收器 其中，所述光发射器，用于向所述第一凸透镜发射特定波长的入射光； 所述第一凸透镜，用于对所述光发射器发射的入射光进行聚焦，其中，所述入射光的聚焦点位于所述比色皿的球形突起的球心； 所述光接收器，用于根据穿过所述比色皿的出射光的光强输出相应的电信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置于所述比色皿和所述光接收器之间，将穿过所述比色皿的出射光汇聚到所述光接收器的第二凸透镜。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一凸透镜和/或所述第二凸透镜为平凸透镜。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光发射器位于所述第一凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:根据所述光接收器输出的电信号，利用朗伯比尔定律计算待测水样中被测物质浓度的处理器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:与所述处理器相连，显示待测水样中被测物质浓度的显示器。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:与所述处理器相连，当待测水样中被测物质的浓度超于预设值时，输出报警信号的报警器。
【文档编号】G01N21/31GK103792199SQ201410055955
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】杨斌, 蒋益民, 陈明 申请人:杭州富铭环境科技有限公司