一种基于折射的水质参数检测装置及其方法与流程

本发明涉及水质检测技术领域，具体涉及一种基于折射的水质参数检测装置及方法。

背景技术：

随着人们对日常的饮水安全和环保关注度提高，水质参数检测已成为社会水资源质量监控的必要手段。目前主要采用化学法、光谱分析法来进行水质检测。化学法的成本较低，但是寿命较短，受外界环境影响大，不能实时快速监测；光谱分析技术在水质监测中的应用也日趋广泛。其具有无二次污染、无需化学试剂及可实现多参数测量等众多优点。据检测方法的不同，光谱水质分析参数主要有连续光谱分析、多波长分析、双波长分析及单波长分析等方法。目前，市场常见设备多存在现场人工采样，实验室检测分析，后续出数据的过程，其方法和功能单一、不能实时检测的特点，具有成本高，体积大，功耗高，使用范围小，校正困难及功能不稳定等弊端，且难以与智能移动终端相结合。如难以满足目前日益增强的饮用水净水器水质检测市场需求。

因此，在水质参数检测中，如何有效的克服现有的的缺点，达到高测量精度和系统稳定性，降低测量成本与操作难度、产品小型化、实时快速、智能化成为现在亟待解决的问题。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于折射的水质参数检测装置及方法，通过光的折射实现了实时检测和在线反馈，能够随时获得检测结果，解决了现有技术的不足。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于折射的水质参数检测装置，其特征在于，包括壳体单元、检测单元和显示单元；

所述检测单元置于壳体单元内；所述检测单元包括底座、主控板、镜片组、紫外线发射器、红外线发射器和接收器；所述底座上方包括腔体，腔体连通入水口和出水口；

所述镜片组包括两块互呈70°-110°夹角的镜片，所述镜片组固定在底座上；

所述紫外线发射器和红外线发射器发出的光线入射待测液体，呈45°角入射在其中一块镜片上；紫外光通过镜片组两次折射后入射接收器；红外光通过一次折射后入射接收器；

所述显示单元显示经过主控板分析后的检测结果。

进一步的，所述壳体单元通过可拆卸的方式与检测单元相互固定连接。通过可拆卸的方式连接，能够轻松更换壳体，便于检修和更换。

进一步的，包括器件座，所述器件座位于底座上方；所述紫外线发射器、红外线发射器和接收器均固定在器件座内，所述紫外线发射器和红外线发射器通过控制板控制。紫外发射器、红外发射器和接收器固定在同一个平面，集成度高，本发明有且仅有一个接收器，极大的减少了整体内件的个数，器件越少，占用体积越小，也更加容易控制。

进一步的，所述器件座与待测液体流路腔体通过玻璃连接；所述玻璃与所述底座之间的空隙包括密封装置。

进一步的，所述显示单元包括显示装置、无线传输模块、移动终端和警示模块。通过无线方式传输数据，能够将网络中的所有智能终端加以利用，实时显示检测参数的结果，便于用户随时了解水质的详情。

进一步的，所述显示装置包括显示屏和指示灯。

进一步的，所述显示单元将检测结果通过所述无线传输模块传送至移动终端显示和/或示警。

进一步的，待检测的液体流经的管路包括若干密封装置，所述密封装置包括密封圈。使得待测液体的管路形成耐压密闭管路。

进一步的，用该检测装置检测水质参数的方法的具体步骤如下：

待测流体通过入水口进入检测装置，通过腔体，最后经过出水口排出；

当待测液体流经腔体时，所述紫外发射器经控制板控制，将紫外光作为光源，进行准直入射到腔体内，呈45°角入射到镜片组的其中一块镜片上；紫外光通过该镜片第一次反射至镜片组另一块镜片上，并在另一块镜片上呈45°角第二次反射；紫外光经内液体有机碳化合物的吸收，透射后第二次反射的光汇聚到接收器；经控制板测量出光的相对光强值，再经过主控板运算电路的计算获得待测液体的toc值；

当待测液体流经腔体时，所述红外发射器经控制板控制，将红外光作为光源，进行准直入直入射到腔体内，呈45°角入射到镜片组的其中一块镜片上；红外光通过该镜片第一次反射，反射光入射在腔体内的待测液体中，经内液体悬浮颗粒物的散射，散射光汇聚到接收器，经控制板测量出光的相对光强值，再经过主控板运算电路的计算获得待测液体的浊度值；

主控板将所述待测液体的toc值和所述待测液体的浊度值通过显示装置显示和/或示警。

有益效果：本发明提供的一种基于折射的水质参数检测装置及方法，具有如下优点：

(1)可提高实时在线检测水中toc﹑浊度﹑tds参数的精确性和稳定性；其综合误差率可达到±2％，

(2)提高测量精确性和稳定性；

(3)与以往化学检测方法相比，无污染﹑长寿命﹑受环境影响小；

(4)仅需要一个接收器，结构紧凑，布局合理，集成度高，体积小，便于安装和携带，使用范围广；

(5)智能化；

(6)与常规现场采样，实验室分析相比，检测速度快，检测速度小于1秒，可达到实时显示。

附图说明

图1为本发明一种水质参数检测的方法和装置的原理图。

图2为本发明一种水质参数检测的方法和装置的立体示意图。

图3为本发明一种水质参数检测的方法和装置的检测单元a-a剖视图。

图4为本发明一种水质参数检测的方法和装置的检测单元b-b剖视图。

图中，1、壳体；2、检测单元；2.1、底座；2.2、密封垫；2.3、镜片ⅰ；2.4、压板ⅰ；2.5、镜片ⅱ；2.6、压板ⅱ；2.7、器件座；2.8、玻璃片；2.9、控制板；2.10、主控板；2.11、接收器；2.12、紫外发射器；2.13、红外发射器；2.14、入水口；2.15、出水口；2.16、螺钉；2.17、腔体；3、检测单元；3.1、显示装置；3.2、无线传输模块；3.3、移动终端；3.4警示模块；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种基于折射的水质参数检测装置，其特征在于，包括壳体单元1、检测单元2和显示单元3；主要用于检测水质的toc和浊度参数。toc参数，即totalorganiccarbon，总有机碳参数；浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。

图2中的a-a,b-b方向表示了图3和图4的剖视示意。

如图2-4所示，本实施例中，所述检测单元2置于壳体单元1内；所述检测单元2包括底座2.1、密封垫2.2、镜片ⅰ2.3、压板ⅰ2.4、镜片ⅱ2.5、压板ⅱ2.6、器件座2.7、玻璃片2.8、控制板2.9、主控板2.10、接收器2.11、紫外发射器2.12、红外发射器2.13、入水口2.14、出水口2.15、螺钉2.16、腔体2.17；

腔体2.17位于底座2.1上方，腔体连通入水口2.14和出水口2.15；

所述镜片组包括互呈70°-110°夹角的镜片，本实施例中优选镜片夹角为90°，可以最有效的利用光路，最准确的完成光线的入射和出射。所述镜片组固定在底座上；本实施例中，该两块镜片分别为镜片ⅰ2.3和镜片ⅱ2.5。两块镜片位于底座的底部，镜片ⅱ2.5位于紫外线发射器2.12和红外线发射器2.13正下方，与光线出射方向呈45°角。镜片ⅰ2.3位于接收器2.11正下方。本实施例中镜片ⅰ2.3覆盖的面积小于镜片ⅱ2.5，两块镜片与红、紫外线发射器发出的光线位置需要满足以下条件：紫外光线分别通过两块镜片的折射后入射接收器；红外光线通过一次折射后入射接收器。

这里镜片ⅱ2.5也可以是两块镜片，一块用于反射红外线，一块用于反射紫外线，这些情况都应该算在本发明的范围内。

底座为了配合两块镜片的夹角，在本实施例中，底座截面的延长线形成直角三角形，可以在最为节省材料的的情况下安装镜片。两块镜片可以分别紧贴在底座上；镜片ⅰ2.3通过压板ⅰ2.4和螺钉2.16固定在底座上，镜片ⅱ2.5通过压板ⅱ2.6和螺钉固定在底座上。这里的底座可为各种形状，只要能够安装镜片。

底座形成的空间为腔体，腔体上方通过密封垫圈或其他密封装置安装有一块玻璃板，该玻璃板用于透光。玻璃板的正上方为器件座2.7，所述器件座2.7位于底座上方；本实施例所述紫外线发射器、红外线发射器和接收器均分别固定在器件座内的通孔中。所述紫外线发射器和红外线发射器通过控制板2.9控制。紫外发射器、红外发射器和接收器固定在同一个平面，集成度高，本发明有且仅有一个接收器和一个控制板，将所有发射器直接与控制板连通，也节省了排线，整体来说极大的减少了整体内件的个数，器件越少，占用体积越小，成本越低。

控制板的上方为主控板2.10，主控板用于计算。

本实施例中，用该检测装置检测水质参数的方法的具体步骤如下：

待测流体通过入水口2.14进入检测装置，通过腔体2.17，最后经过出水口2.15排出；

当待测液体流经腔体时，所述紫外发射器经控制板控制，将250-280nm波长的紫外光作为光源，穿过玻璃片2.8进行准直入射到腔体内，呈45°角入射到镜片组的其中一块镜片ⅱ2.5上；紫外光通过该镜片ⅱ2.5第一次反射至镜片组另一块镜片ⅰ2.3上，并在另一块镜片ⅰ2.3上呈45°角第二次反射，此时的紫外光线方向与紫外线发射器2.12发射出的光线方向呈180°；紫外光经内液体有机碳化合物的吸收，透射后的第二次反射的光汇聚到接收器2.11；经控制板2.9测量出光的相对光强值，再经过主控板2.10运算电路的计算获得测液体的toc值；

当待测液体流经腔体时，所述红外发射器经控制板控制，将700-900nm波长的红外光作为光源，穿过玻璃片2.8进行准直入射到腔体内，呈45°角入射到镜片组的其中一块镜片ⅱ2.5上；红外光通过该镜片ⅱ2.5第一次反射，反射光入射在腔体内的待测液体中，经内液体悬浮颗粒物的散射，散射光汇聚到接收器2.11，经控制板测量出光的相对光强值，再经过主控板2.10运算电路的计算获得待测液体的浊度值；

主控板将所述待测液体的toc值和所述待测液体的浊度值通过显示装置显示和/或示警。

显示单元3将主控板2.10的测量结果通过显示装置3.1呈现出来。显示装置包括但不限于显示屏、指示灯等，能够起到类似作用的装置均可作为显示装置。显示单元同时也可以将测量结果通过无线传输模块3.2传输至移动终端3.3显示，这里的移动终端可以是任何能够接入网络的终端，包括手机、平板电脑等等。

当测量结果超过阈值时(即测量结果不符合相关设定的标准)，警示单元3.4予以提醒或发出警示，所述警示单元可通过声音、文字、图像或灯光等能够起到提示作用的任何形式对用户进行提示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。