一种水质分析装置的制作方法

本发明涉及水质监测技术领域，特别涉及一种水质分析装置。

背景技术：

人类在生活和生产活动中都离不开水，生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关。随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，饮用水水质标准也相应地不断发展和完善。由于生活饮用水水质标准的制定与人们的生活习惯、文化、经济条件、科学技术发展水平、水资源及其水质现状等多种因素有关，不仅各国之间，就是同一国家的不同地区之间，对饮用水水质的要求都存在着差异。水质分析装置在饮用水监测、水管网监测、环境保护、物质分析、过程控制、甚至健康管理、智慧城市、智慧感知等领域具有重要的作用。

目前，市场上存在多种水质分析装置，常见的有美国hach公司的水质分析仪、日本岛津公司的水质分析仪、瑞士swan公司的水质分析议、杭州泽天公司的水质分析仪等。

现有的多种水质分析装置存在以下不足：1)分析原理均是基于采样水的水质分析构架，一方面，过程中容易受到干扰，从而影响监测结果的准确性；另一方面，系统复杂且灵活性较差，从而导致监测结果的可靠性较低；2)现有的水质分析装置通过化学试剂与待监测水中的物质进行反应，然后进行监测分析，存在二次污染风险，而且会影响监测结果的准确性，后期运营维护难度较大。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种水质分析装置，该装置结构简单、使用方便、灵活性强，能够实现原位监测，抗干扰性强而且无污染，易于维护，监测结果准确性高，适用范围广。

本发明提供的水质分析装置，包括光源、挡光部件、监测传感器、参比传感器以及处理器；

所述光源，设置在待监测水所在的水流管道的一侧，所述光源发出的光束射向所述待监测水；

所述挡光部件，设置在所述水流管道的内部，并位于所述光源的出射光路上，能够部分遮挡所述光源的出射光束；所述光源的出射光束经所述挡光部件部分遮挡后，在所述水流管道的另一侧形成光照射区域和被遮挡阴影区域；

所述监测传感器，设置在所述光照射区域内，用于接收所述光照射区域的光线，并根据接收到的光线生成监测信息；

所述参比传感器，设置在所述被遮挡阴影区域，用于接收所述被遮挡阴影区域的光线，并根据接收到的光线生成参比信息；

所述处理器，与所述监测传感器和所述参比传感器电连接，用于根据所述监测信息和所述参比信息分析得到所述待监测水的水质信息。

作为一种可实施方式，所述处理器还与所述光源电连接，用于对所述光源、监测传感器以及参比传感器进行控制。

作为一种可实施方式，所述光源的出射光射向所述待监测水，形成宽光束；

所述挡光部件设置在所述宽光束的光路上，部分遮挡所述宽光束的传播。

作为一种可实施方式，所述光源为发光二极管、二极管激光器、或氙灯。

作为一种可实施方式，所述光源包括led阵列和光源驱动器；

所述光源驱动器驱动所述led阵列发光。

作为一种可实施方式，所述挡光部件呈薄片状或板状。

作为一种可实施方式，所述监测传感器和所述参比传感器为光敏电阻、光电二极管、或线阵光电传感器。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：

本发明提供的水质分析装置，利用光束原位照射待监测水区域，在光路上设置有挡光部件，在经过待监测水区域的光路上设置监测传感器，在经过待监测水区域的无光区域设置参比传感器，从而利用监测传感器和参比传感器的监测信号传输到处理器进行分析，得到所需水质参数。本发明充分利用了光电信息原位水质参数监测原理，可以直接安装到待监测水区域，实现原位监测，满足实时动态分析的要求、监测结构一致性好、可靠性高、适用范围广、功能易于扩充。参比传感器的设置，消除了监测中的干扰因素，无污染、易于维护、监测精度高，而且整个装置结构简单，能够实现光电遥测，灵活性强。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的水质分析装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的水质分析装置的控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

本发明基于原位光电多参数水质监测技术，利用光源原位照射被监测水所在区域，并在光路上设置挡光部件，在经过被监测水区域的光路上设置监测传感器，在经过被监测水区域的无光区域设置参比传感器，参比传感器监测到的信息用于消除监测中的干扰因素，监测传感器和参比传感器的监测信号传输到处理器进行分析，从而到所需水质参数。

参见图1和图2，本发明实施例一提供了一种水质分析装置，包括光源100、挡光部件200、监测传感器300、参比传感器400以及处理器500(图1未示出，见图2)。光源100设置在待监测水所在的水流管道10的一侧，光源100发出的光束射向待监测水。挡光部件200设置在水流管道10的内部，并位于光源100的出射光路上，能够部分遮挡光源100的出射光束。光源100的出射光束经挡光部件200部分遮挡后，在水流管道10的另一侧形成光照射区域和被遮挡阴影区域。监测传感器300设置在光照射区域内，用于接收光照射区域的光线，并根据接收到的光线生成监测信息。参比传感器400设置在被遮挡阴影区域，用于接收被遮挡阴影区域的光线，并根据接收到的光线生成参比信息。处理器500与监测传感器300和参比传感器400电连接，用于根据监测信息和参比信息分析得到待监测水的水质信息。

本实施例提供的水质分析装置的工作过程为：待监测水在水流管道10中流动，光源100的出射光束射向水流管道10中的待监测水，形成宽光束20；挡光部件200放置在宽光束20的光路上，部分遮挡光束传播。(如图1所示，挡光部件200设置在水流管道10的中间，并且遮挡宽光束20一半)在光源100射出的宽光束20经过挡光部件200后部分被遮挡，在水流管道10对向一侧形成光照射区域和被遮挡阴影区域。监测传感器300设置在光照射区域，可以监测到光经过水后的信息光束，参比传感器400设置在被遮挡阴影区域，监测形成参比信息。监测传感器300和参比传感器400均与处理器500连接，将信息传给处理器500，处理器500对信息进行处理，得到水质参数。

上述实施例中的光源100可以单独手动控制，也可以通过处理器500控制。如图2所示，处理器500还与光源电连接，用于对光源100、监测传感器400以及参比传感器500进行集中控制。

本实施例提供的水质分析装置，可以精准实现浊度、悬浮物等水质参数的测量。此处需要说明的是，处理器对监测信息和参比信息进行分析处理，得到水质参数为现有的已经成熟技术，此处不再冗述。

本发明的发明点在于基于原位光电多参数水质监测技术，利用光束原位照射待监测水区域，在光路上设置有挡光部件，在经过待监测水区域的光路上设置监测传感器，在经过待监测水区域的无光区域设置参比传感器，从而利用监测传感器和参比传感器的监测信号传输到处理器进行分析，得到所需水质参数。

本发明充分利用了光电信息原位水质参数监测原理，可以直接安装到待监测水区域，实现原位监测，满足实时动态分析的要求、监测结构一致性好、可靠性高、适用范围广、功能易于扩充。在此基础上本发明利用参比传感器的设置，消除了监测中的干扰因素，无污染、易于维护、监测精度高，而且整个装置结构简单，能够实现光电遥测，灵活性强。

具体地，光源100可以为发光二极管、二极管激光器、氙灯等，也可以通过光源驱动器驱动led阵列发光实现，只要能够发出一定强度的光束即可。如图1所示，优选地，光源100的出射光射向待监测水，形成宽光束20。挡光部件200设置在宽光束20的光路上，部分遮挡宽光束20的传播。此处的宽光束20指的是光束角大于40°的光束。选择宽光束光源容易实现光束遮挡，从而使监测传感器300和参比传感器400接收到的信息对比明显，从而使监测更加精准。

挡光部件200主要用于遮挡待监测水中的部分光束，具体结构不做限定。如图1所示，采用薄片状或者板状结构，例如发黑的碳素钢薄片，其小横截面积沿着水流管道10的主轴放置，即可实现部分挡光，结构简单，便于实现。

监测传感器300和参比传感器400可以选用光敏电阻、光电二极管、或线阵光电传感器等光电传感器。

需要补充说明的是，本发明中的光源100、监测传感器300、参比传感器400可以设置在水流管道10的外部(如图1所示，设置在外部侧壁上)，也可以通过设置防水措施等设置在水流管道10的内部。例如在水流管道10内部设置防水光源，并对应在监测传感器300、参比传感器400外部设置透明防水袋，可以实现本发明目的。

水流管道可以是自来水管道，也可以是桶装水的水桶、热水器的水槽等，也可以是河流、沟渠等人工或自然形成的水流区域。针对不透光材料的水流管道或者容器，可以将光源、挡光部件、监测传感器、参比传感器均设置在管道或者容器内部。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。