一种新型在线色度仪及其检测方法与流程

本发明属于检测光学检测技术领域，具体涉及一种新型在线色度仪及其检测方法。

背景技术：

随着社会的快速发展，环境污染问题日益加重，人类对其关注程度不断加大，尤其是对空气、水质的污染问题，尤为重视。而如何精确检测其污染程度，也成为人类不断研究的一个课题。特别是对水质的检测，人们采用多种检测仪器以实现检测水质的目的。通常通过检测水厂中水质的色度来判断水质污染程度。现有技术中，目视比色法和实验室色度仪是最常用的检测方法。目视比色法，即用1组液体色度标准试管，同时另外取水样放入同样的空试管，然后将样品试管和1组液体色度标准试管进行对比，得到一个相应得色度值。这种比较方法很显然会产生人为误差；实验室色度仪虽然解决了人为误差问题，但是信号无法远传，无法实时对生产线进行自动控制。在线色度仪是一种通过照射光强度变化来测量溶液色度值的检测仪器，其包含一个光源以及一个接收光源光照的颜色传感器，颜色传感器将接收到的光信号转化成电信号，并传送至控制器，通过控制器中数据处理和分析得到溶液色度值。现有技术中，在线色度仪中采用的光源以及传感器不能浸放入水中，否则容易会漏电短路；其次采用普通的白炽灯作为光源，由于其产热耗能，因此其使用寿命短。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种新型在线色度仪及其检测方法，可以解决现有技术中光源以及传感器不能放入水质中监测而导致水质检测精度低以及在线色度仪使用寿命短的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种新型在线色度仪，其特征在于：包括光电检测箱以及显示控制箱，其中，

所述光电检测箱包括顶部开口的箱体，靠近箱体开口处所述箱体上设置有样品进口，箱体的底部设置有样品出口，箱体的侧壁上设置有第一开孔，所述第一开孔中设置有传感器检测装置，所述箱体的内部或者侧壁上固定有光源发射装置，所述光源发射装置与所述传感器检测装置正对设置；

所述光源发射装置包括透明光源套管和设置于透明光源套管内部的led光源；所述传感器检测装置包括透明传感器套管以及设置于透明传感器套管内部的颜色传感器，所述透明传感器套管固定安装在第一开孔内；所述颜色传感器接收所述led光源的发射光；

所述显示控制箱包括控制器，所述led光源与颜色传感器与所述控制器电连接。

本发明所述新型在线色度仪通过设置透明光源套管以及透明传感器套管，使led光源与颜色传感器能够设置于箱体的底部，这种设计不但保证led光源与颜色传感器能够放置于样品中测试，使得测试样品的结果更为精准，而且也不会出现短路的情况；同时采用led光源作为发射光源可以延长在线色度仪的使用寿命，降低后期的维护成本；此外，将箱体的上方设置进水口、箱体底部设置出水口，使测试样品一直处于流动状态，不会出现杂质堆积。

进一步地，所述透明光源套管的内部抽为真空。真空设计使在线色度仪适用于低于常温样品的测试。真空设计可以避免透明光源套管内部气体液化而导致透明光源套管模糊，影响光照，不利于测试的进行。

进一步地，所述透明光源套管与所述led光源的空隙处填塞透明密封材料。采用透明密封材料填塞可以驱除透明光源套管内部所有气体，到达真空效果。和真空设计相比，采用透明材料填塞的方法操作更为简便且成本低。

进一步地，所述透明光源套管以及所述透明传感器套管均为柱形套管，所述柱形套管包含柱体以及底面，所述底面为一平面，且底面直径大于所述柱体直径。采用柱形套管且底面直径大于柱体直径的结构便于固定柱形套管，避免测试过程中柱形套管移动而导致测试精准度降低。

进一步地，所述箱体的侧壁上位于第一开孔的正对位置处设置有第二开孔，所述第二开孔中设置有光源发射装置，所述光源发射装置与所述传感器检测装置正对设置。

进一步地，所述箱体的内部设置有溢出板，溢出板的高度低于所述箱体的高度，溢出板将所述箱体分隔形成检测箱体以及溢样箱体，所述溢样箱体底部设置有样品溢出口，所述溢出板上位于第一开孔的正对位置处设置有第三开孔，所述第三开孔设置有光源发射装置，所述光源发射装置与所述传感器检测装置正对设置。采用溢出板可以保证测试样品较多、流速过快使能从溢出口排出，而不至于从箱体顶部排出。

进一步地，所述控制器包括：

电源模块，用于提供微处理器控制模块以及颜色传感器的工作电压；

信号采集模块，用于接收颜色传感器发送的信号；

时间检测模块，用于检测led光源的开关时间；

光源控制模块，用于打开或者关闭led光源；

微处理器控制模块，用于对信号采集模块中接收的信号进行处理分析同时用于控制led光源打开与关闭；

显示模块，用于显示微处理器控制模块中采集和分析的数据信息；

所述电源模块、信号采集模块、光源控制模块、时间检测模块以及显示模块与所述微处理器控制模块电连接，所述光源控制模块与所述时间检测模块电连接。

一种新型在线色度仪的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)检测样品通过箱体的样品进口流进箱体，满足检测样品在箱体中的存储高度高于光源发射装置以及述传感器检测装置的高度，等待检测；

2)启动显示控制箱，显示控制箱内控制器开始工作，电源模块供电给微处理器控制模块以及颜色传感器，微处理器控制模块接收工作指令，并发送指令给光源控制模块；光源控制模块接收工作指令启动led光源开启；

3)颜色传感器接收光源信号并传输至信号采集模块，信号采集模块将光源信号传递给微处理器控制模块，同时时间检测模块检测led光源开启时间并传输至微处理器控制模块，微处理器控制模块将采集的信息分析处理，最后通过显示模块显示；

4)当微处理器控制模块检测到led光源开启时间到达预设定开启值a时，微处理器控制模块发送停止工作指令给光源控制模块，光源控制模块控制led光源关闭；时间检测模块继续检测led光源关闭时间并传输至微处理器控制模块，当微处理器控制模块检测到led光源关闭时间到达预设定关闭值b时，微处理器控制模块发送开启工作指令给光源控制模块，光源控制模块控制led光源打开；其中，预设定开启值a小于预设定关闭值b；

5)检测完毕后，关闭显示控制箱，电源模块停止供电，测试结束。

采用本发明所述的测试方法，可以延长led光源的使用寿命。由于led光源的预设开启值小于预设关闭值，led光源可以在关闭期间散去余热，不会一直处于开启状态，可以延长使用寿命。

进一步地，所述预设定开启值a与预设定关闭值b的比值为1∶1～50。

进一步地，所述预设定开启值a与预设定关闭值b的比值为1∶30。

本发明的有益效果：

1)采用本发明所述的在线色度仪，led光源与颜色传感器能够直接放置于样品中测试而不会造成短路，使得测试样品的结果更为精准；

2)采用真空模式或者透明密封材料填塞可以驱除柱形套管内部的空气，适用于低于常温样品的测试；

3)采用间歇开启或者关闭led光源的测试方法，可以延长光源的使用寿命。

附图说明

图1为光电检测箱结构示意图；

图2为光电检测箱与显示控制箱连接结构示意图；

图3为控制器内部系统电路连接示意图。

图中附图标记，1-光电检测箱，1.1-箱体，1.2-样品进口，1.3-样品出口，1.4-第一开孔，1.5-溢出板，1.5.1-第三开孔，1.6-样品溢出口；2-传感器检测装置，2.1-透明传感器套管，2.11-透明传感器套管柱体，2.12-透明传感器套管底面，2.2-颜色传感器；3-光源发射装置，3.1-透明光源套管，3.11-透明光源套管柱体，3.12-透明光源套管底面，3.2-led光源；4-透明密封胶水；5-螺栓；6-显示控制箱；c-检测箱体；d-溢样箱体。

具体实施方式

下面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。

实施例1：

一种新型在线色度仪，如图1和2所示，包括光电检测箱1以及显示控制箱6，其中，

光电检测箱1包括顶部开口的箱体1.1，靠近箱体1.1开口处箱体上设置有样品进口1.2，箱体1.1的底部设置有样品出口1.3，箱体1.1的侧壁上设置有第一开孔1.4，第一开孔1.4中设置有传感器检测装置2，其中传感器检测装置2包括透明传感器套管2.1以及设置于透明传感器套管2.1内部的颜色传感器2.2，透明传感器套管2.1固定安装在第一开孔1.4内；为了避免样品流速过快从箱体1.1溢出，在箱体1.1的内部设置有溢出板1.5，溢出板1.5的高度低于箱体1.1的高度，溢出板1.5将箱体1.1分隔形成检测箱体c以及溢样箱体d，溢样箱体d底部设置有样品溢出口1.6，溢出板1.5上位于第一开孔1.4的正对位置处设置有第三开孔1.5.1，第三开孔1.5.1设置有光源发射装置3，且光源发射装置3与传感器检测装置2正对设置。其中，光源发射装置3包括透明光源套管3.1和设置于透明光源套管3.1内部的led光源3.2，且透明光源套管3.1与led光源3.2的空隙处填塞透明密封胶水4，透明密封胶水4使透明光源套管3.1内部形成真空，颜色传感器2.2接收led光源3.2的发射光。需要说明的是，透明光源套管内部还可以采用抽真空的方式，当然为了提高测试的精准度，透明传感器套管内部也可以采用透明密封胶水或者抽真空的方式实现内部真空。采用上述技术方案，在测量温度较低的液体样品时，光源发射装置中的透明光源套管内部由于真空状态，因此不会出现内部气体液化产生水雾附着在光源透明套管的内壁上而影响led光源照射的情况，该种装置的测试条件宽泛，测试精度高。

本实施例中，透明光源套管3.1以及透明传感器套管2.1均为柱形套管，柱形套管包含柱体3.11，2.11以及底面3.12，2.12，底面3.12，2.12为一平面，且底面3.12，2.12的直径大于所述柱体3.11，2.11的直径。其中，位于箱体侧壁上的透明传感器套管的底面2.12位于箱体1.1内部，其柱体2.11通过第一开孔1.4沿轴向延伸至箱体1.1外部，外部的柱体2.11通过螺栓5与箱体1.1固定；位于溢出板1.5上的透明光源套管的底面3.12与透明传感器套管的底面2.12正对设置，其柱体3.11通过第三开孔1.5.1沿轴向延伸至溢样箱体d内，溢样箱体d内的柱体3.11通过螺栓5与溢出板1.5固定。采用柱形套管且底面直径大于柱体直径的结构便于固定柱形套管，避免测试过程中柱形套管移动而导致测试精准度降低。

显示控制箱包括控制器，如图3所示，控制器包括：

电源模块，用于提供微处理器控制模块以及颜色传感器的工作电压；

信号采集模块，用于接收颜色传感器发送的信号；

时间检测模块，用于检测led光源的开关时间；

光源控制模块，用于打开或者关闭led光源；

微处理器控制模块，用于对信号采集模块中接收的信号进行处理分析同时用于控制led光源打开与关闭；

显示模块，用于显示微处理器控制模块中采集和分析的数据信息；

所述电源模块、信号采集模块、光源控制模块、时间检测模块以及显示模块与所述微处理器控制模块电连接，所述光源控制模块与所述时间检测模块电连接。

一种新型在线色度仪的检测方法，包括以下步骤：

1)打开压力进样阀，检测样品不间断地通过箱体的样品进口流进箱体，并从箱体底部的样品出口流出，当然要满足检测样品在箱体中的存储高度高于光源发射装置以及传感器检测装置的高度，等待检测；

2)启动显示控制箱，显示控制箱内控制器开始工作，电源模块供电给微处理器控制模块以及颜色传感器，微处理器控制模块接收工作指令，并发送指令给光源控制模块；光源控制模块接收工作指令启动led光源开启；

3)颜色传感器接收光源信号并传输至信号采集模块，信号采集模块将光源信号传递给微处理器控制模块，同时时间检测模块检测led光源开启时间并传输至微处理器控制模块，微处理器控制模块将采集的信息分析处理，最后通过显示模块显示；

4)当微处理器控制模块检测到led光源开启时间到达预设定开启值10s时，微处理器控制模块发送停止工作指令给光源控制模块，光源控制模块控制led光源关闭；时间检测模块继续检测led光源关闭时间并传输至微处理器控制模块，当微处理器控制模块检测到led光源关闭时间到达预设定关闭值300s时，微处理器控制模块发送开启工作指令给光源控制模块，光源控制模块控制led光源打开；需要说明的是预设定开启值与预设定关闭值可以根据需求来定，比如可以是设定开启值10s，预设定关闭值为10s、30s、50s、70s、85s、100s、200s、400s等，也可以是设定开启值10min，预设定关闭值为10min、30min、50min、70min、85min、100min、200min、400min等，设定开启值与设定关闭值的比值越大，延长使用寿命越长。

5)检测完毕后，关闭显示控制箱，电源模块停止供电，测试结束。

采用本发明所述的测试方法，采用间歇开启或者关闭led光源的测试方法，可以延长led光源的使用寿命。由于led光源的预设开启值小于预设关闭值，led光源可以在关闭期间散去余热，不会一直处于开启状态，延长使用寿命。

需要说明的是，如果要实现与远程计算机联系，达到工业化自动控制的目的，所述微处理器控制模块中还包括一个信号输出模块或者通讯模块，其中信号输出模块可以包含一个d/a转换器，以便实现数字信号与模拟信号之间的转化；通讯模块包含rs232串行接口或者rs485串行接口，通过rs232串行接口或者rs485串行接口实现控制器与远程计算机信息交互。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。