一种液体透明度全自动检测方法与流程

本发明涉及液体检测技术领域，尤其涉及液体透明度自动检测技术领域。

背景技术：

水质是液体的典型代表，水质透明度是指水样的澄清程度，结晶的水是透明的，水中存在悬浮物和胶体时，透明度便降低。通常地下水的透明度较高，由于洪水和环境条件不同，其透明度可能不断变化。透明度与浊度相反，水中悬浮物越多，其透明度就越低。目前还没有全自动在线监测设备，在水利行业和环保行业中使用的两种手工方法如下：

铅字法说明：

传统手工方法中使用铅字法手工测定水质透明度，铅字法是根据检验人员的视力来观察水样的澄清程度。采用的仪器是透明度计，它是一种长33cm，内径2.5cm的具有刻度的玻璃筒，筒底有一磨光玻璃片。检验时，检验人员从透明度计的筒口垂直向下观察。

塞氏盘法说明：

塞氏盘法是一种现场测定透明度的方法，利用一个白色圆盘沉入水中后，观察到不能看见它时的深度。

透明度盘(又称赛氏圆盘)：以较厚的白铁片剪成直径200mm的圆板，在板的一面从中心平分成四部分，以黑白漆相间涂布。正中心开小孔，穿一铅丝，下面加一铅锤，上面系小绳。

传统手工方法无法实现现代对水质透明度全自动连续测定的需求，急需先进的液体测定仪器科技支持，为水质分析、评估、预警与防治提供重要的科学技术支持。

手工测定方法缺点：

比较而言，手工方法受到测定人员视力差别、光线差别的影响，不能精确的体现水体透明度量值，且受到夜晚光照影响，无法实现连续测定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液体透明度全自动检测方法，用以解决测定人员视力差别影响、外界光线照射差别影响、不能精确的体现水体透明度测量值、手工检测效率较低不利于全天候连续测定等问题。

为实现上述目的，本发明提供一种液体透明度全自动检测方法，所述方法包括：建立透明度仪器测定时临界图像或临界光强度的判定依据；其中，所述透明度仪器包括用于放入待测液体中的标识片以及用于采集所述标识片图像的摄像头或者感光元件，所述临界图像来自所述摄像头，所述临界光强度由感光元件检测；实现标识片与待测液体检测液面的相对移动，直至捕捉到所述临界图像或临界光强度；测定所述标识片距离所述待测液体检测液面的距离，即为所述透明度的数值。

优选地，所述建立透明度仪器测定时临界图像判定依据的方法为图像分析方法、光强度测定方法或感光列阵方法。

例如，透明度计法判定方法为，将充分混合均匀的水样转移至透明度圆筒，逐渐降低试样高度，直到从上面刚好能清晰看到印刷标记，此时摄像头或感光元件所观察到的就是透明度计的临界图像或光强度。塞氏盘法判定方法为，用吊绳将圆盘放入水中，一直到从上面观察几乎看不见圆盘为止。此时摄像头或感光元件所观察到的就是塞氏盘的临界图像或光强度。

优选地，所述图像分析方法包括：测定图像中白色光点形成的图形的面积，测定图像中白色光点形成的图形的形状，测定图像中白色、灰色光点形成的图形面积，图像中白色、灰色光点形成的图形面积在总图像面积的比例，测定图像中白色光点的数量，测定图像中白色光点的在总图像光点的比例，或测定图像中白色光点、灰色光点在总图像光点的比例。

优选地，所述光强度测定方法包括：由感光元件测定标识片发出或反射出的光强度，由感光元件测定偏振光或非偏振光，由感光元件测定光在折射光材料(例如玻璃、水晶)表面折射出的光的强度，由感光元件测定光在标识片发射或折射光的非直线传播方向上光的强度，由感光元件测定光经过衍射缝隙或孔的衍射光的强度。

优选地，所述感光列阵方法包括：当由标识片发出或折射出的光，直接或间接到达感光列阵时，感光列阵检测到光信号，根据光信号的分布或强弱，判定透明度测定时的临界值。

优选地，判定透明度测定时的临界值的方式包括：根据光信号总强度、根据光信号中高电位信号数量、根据光信号中高电位信号数量占总感光信号的比例、根据光信号中高低电位信号数量、根据光信号中高低电位信号数量比例或根据光信号中高低电位信号数量占总感光信号的比例。

优选地，所述实现标识片与待测液体检测液面的相对移动的方法包括：在垂直或水平方向，由电机或绳索带动标识片移动，或由重力带动标识片在垂直方向移动；或在垂直或水平方向，由电机或绳索带动摄像头或感光元件移动，或由重力带动摄像头或感光元件在垂直或水平方向移动；或由检测液面与水平面联动，改变待测液体检测液面高度，或电机带动检测液面移动。

优选地，测定所述标识片距离所述待测液体检测液面的距离的方法包括：由计数器计算运动次数或时间，从而得到标识片与检测液面的距离；或者由电机运动时间计算标识片与检测液面的距离；或液体增加或减少速度，由泵体或阀体工作时间计算液体进入或排出量，从而计算标识片与检测液面的距离；或采用如下任一方式：测距仪、标尺、声呐测距和激光测距。

在城市内的湖泊、河流中，由于需要通过水体透明度进行水体富营养化的表述，传统方法是使用手工检测，无法满足目前环境保护所需要的24小时监控。因此，在城市内的湖泊、河流中使用水质透明度在线监测仪器，实现全自动液体透明度连续自动监测是该发明的典型案例。相比于传统手工方法，该发明具有以下优点：

1、产品结构简单，性能稳定，造价低廉；

2、使用了照明技术，不受白天光照度影响，提高了测量准确度；

3、使用图像处理技术，判定液体临界点，不受测定人员视力影响，提高了测量的准确度；

4、使用电子计数技术，提高了测量的准确度。

5、不受环境光照情况影响，实现了全天候测定；

6、使用全自动控制技术，可以实现24小时在线监测；

7、能够广泛的应用于地表水水质监测、海水监测、地下水监测、工业废水监测与城市污水监测等领域。

附图说明

图1是本发明仪器一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明仪器一种具体实施方式的结构示意图。

图3是本发明标识片光源一种具体实施方式的结构示意图。

其中，

1测量筒 2标识片 3摄像头或感光元件

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明提供的液体透明度自动检测方法具体可以包括如下步骤：

步骤一：根据手工检测时临界值情况，建立透明度仪器自动测定时临界观察视觉判定依据。

建立透明度测定时临界观察视觉判定依据，可使用方法为图像分析技术或光强度测定技术或感光列阵技术；

图像分析技术包括：

1、白光图形面积，在所得图像中，白色光点形成的图形的面积；

2、白光图像形状，在所得图像中，白色光点形成的图形的形状；

3、图像不同亮度比例，在所得图像中，白色、灰色光点形成的图形面积，灰色光点形成的图形面积在总图像面积的比例；

4、白光光点数量，在所得图像中，白色光点的数量；

5、白光光点比例，在所得图像中，白色光点的在总图像光点的比例；

6、白光不同亮度比例，在所得图像中，白色光点、灰色光点在总图像光点的比例。

光强度测定技术包括：

1、光的直线特性,由感光元件测定标识片发出或反射出的光强度；

2、光的偏振性，由感光元件测定偏振光或非偏振光，当光经过特定材料时，可分出偏振光和非偏振光，此时由感光元件测定偏振光或非偏振光的强度；特定材料，是指可使光产生偏振的材料，如：电气石、硫酸碘奎宁、尼科尔(Nicol)棱镜。

3、折射，由感光元件测定光在折射光材料表面折射出的光的强度；

4、散射、由感光元件测定光在标识片发射或折射光的非直线传播方向上光的强度；

5、衍射，经过标识片发出或折射出的光，经过衍射缝隙或孔，投射到感光元件上，此时可以测定光强度或。

感光列阵技术包括：

当由标识片发出或折射出的光，直接或间接到达感光列阵时，感光列阵检测到光信号，根据光信号的分布或强弱，判定透明度测定临界值。

光信号判定方式：

1、根据光信号总强度；

2、根据光信号中高电位信号数量；

3、根据光信号中高电位信号数量占总感光信号的比例；

4、根据光信号中高低电位信号数量；

5、根据光信号中高低电位信号数量比例；

6、根据光信号中高低电位信号数量占总感光信号的比例。

感光列阵，列阵形状可以是面分布、线分布，多线分布。

步骤二：当仪器自动测定透明度时，移动标识盘与被测液体的仪器检测液面相对距离，根据所建立的临界判定依据判定此时是否符合透明度判定依据。

仪器自动测定透明度时，移动标识盘与被测液体的仪器检测液面相对距离，根据所建立的临界判定依据判定此时是否符合透明度判定依据，

标识盘与仪器观测面相对距离可以由以下方式实现

1、移动标识片，例如，在垂直或水平方向，由电机或绳索带动标识片移动，或由重力带动标识片在垂直方向移动。

2、移动检测液面，由检测液面与水平面联动，改变容器内液体体积，或电机带动观测面移动。

步骤三：当符合透明度测定临界值的判定依据时，计算此时标识盘与液面的距离，即为透明度值。

当符合透明度测定临界值的判定依据时，计算此时标识片与检测液面的距离，即为透明度值。

计算透明度，即标识片与检测液面的距离，可以由以下方式

1、计算由计数器计算运动次数或时间，从而得到标识片与检测液面的距离；或者由电机运动时间计算标识片与检测液面的距离；

2、计算液体增加或减少速度，由泵体或阀体工作时间计算液体进入或排出量，从而计算标识片与检测液面的距离；

3、由其他设备测定两者距离，比如，测距仪、标尺、声呐测距、激光测距。

下面提供液体透明度在线监测仪器的具体实施方式，但是并不因此而限制本发明。

如图1所示，本发明提供一种液体透明度在线监测仪器，所述监测仪器包括用于放入待测液体中的标识片2和用于采集所述标识片2图像的摄像头3。本发明能够广泛的应用于地表液体水质液体监测、海水监测、地下水监测、工业废水监测与城市污水监测等领域。在城市内的湖泊、河流中，由于需要通过水体透明度进行水体富营养化的表述，传统方法是使用手工检测，无法满足目前环境保护所需要的24小时监控。因此，在城市内的湖泊、河流中使用水质透明度在线监测仪器，实现全自动液体透明度连续自动监测是该发明的典型案例。

如图2所示，所述仪器还包括用于装入待测液体的测量筒。测量筒材质可以包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料。摄像头可以在浮块上上下浮动，浮块由低密度材料组成。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。