本发明具体涉及一种cod的双光源测量装置及方法。
背景技术：
化学需氧量(cod)是一种常用的评价水体污染程度的综合性指标，cod越高，污染越严重，因此，我国将cod作为重点控制的水污染物指标。以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧量，以前称为锰法cod，我国新的水质环境标准中，已经把该值称为高锰酸盐指数，用于表征地表水、饮用水和生活污水的cod。传统的高锰酸盐指数测量方法是水样中加入硫酸使呈酸性后，加入一定量的高锰酸钾溶液，并在废水浴中加热反应一定时间，剩余的高锰酸钾用草酸钠溶液还原并加入过量，再用高猛酸钾溶液回滴过量草酸钠，通过计算求出高猛酸钾指数数值。这种方法测量结果较为准确，适用于实验室场所。但是，对于在线监测仪器来说，此种方法步骤较为繁琐，涉及到多次添加试剂及滴定，结构装置也比较复杂。因而寻找一种步骤简单，装置简便，测量准确的高锰酸盐指数测量方法，用于在线监测仪器是十分有必要的。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种cod的双光源测量装置及方法，其采用的是分光光度法，分光光度法的基本原理是朗伯比尔定律，通常情况下测量的是透射光强度，透射光强度的改变与溶液浓度c，透光厚度l有关，k为摩尔吸收系数，数学表达式如下：
其中，a为吸光度，i0表示参考光强度，it表示透过溶液后的测量光强度。
每组光源都会得到一个信号值和一个参考值，我们处理时先取这两个值的比值，再对比值求对数，这样得到溶液的吸光度，再通过标定，建立吸光度与溶液浓度的线性关系，通过这一关系式求出测量值。同时，如果光源产生变化，我们得到的信号值与参考值也会相应变化，由于求的是这两个值的比值，所以光源变化产生的干扰就会被排除。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种cod的双光源测量装置，包括第一发光组件、第二发光组件、半透半反镜、消解管、第一光电探测器和第二光电探测器；
所述第一发光组件和第二发光组件相互垂直，分别位于所述半透半反镜的两侧；
所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与第一发光组件和第二发光组件相对设置；
所述第一发光组件和第二发光组件的出射光分别入射至半透半反镜，经过半透半反镜后分成能量相等的透射光和反射光；其中，第一发光组件的反射光和第二发光组件的透射光分别入射至第一光探测器表面；所述第一发光组件的透射光和第二发光组件的反射光经过消解管后再入射至第二光探测器表面。
进一步地，所述第一发光组件包括顺次设置的第一测量光源和第一凸透镜，所述第一凸透镜接收第一测量光源发出的发散光，并将其准直；所述第二发光组件包括顺次设置的第二测量光源和第二凸透镜，所述第二凸透镜接收第二测量光源发出的发散光，并将其准直。
进一步地，所述第一测量光源和第二测量光源的波长不同。
进一步地，所述第一测量光源的中心波长为535nm；所述第二测量光源的中心波长为450nm。
进一步地，所述第一测量光源和第二测量光源交替工作。
进一步地，所述半透半反镜与第一发光组件和第二发光组件之间的夹角相等，所述的夹角为45°。
进一步地，所述凸透镜为平凸透镜或者双凸透镜。
进一步地，所述双光源测量装置还包括信号处理单元；所述第一光探测器和第二光探测器将接收的光信号转变为电信号后送入信号处理单元进行处理。
一种cod的双光源测量方法，包括以下步骤：
(1)第一发光组件、第二发光组件的出射光交替式分别入射至半透半反镜；
(2)半透半反镜将接收到的入射光后分成能量相等的透射光和反射光；
(3)第一发光组件的反射光和第二发光组件的透射光分别入射至第一光探测器表面；
(4)第一发光组件的透射光和第二发光组件的反射光经过消解管后，再入射至第二光探测器表面。
进一步地，所述的一种cod的双光源测量方法，还包括：第一探测器和第二探测器将接收到的光信号转变为电信号后送入信号处理电路，由信号处理电路进行比较处理，得出测量值。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种cod的双光源测量装置及方法，在两种光源的光路上设置半透半反镜，一路光进入参考光探测器，另一路光通过消解管进入测量光探测器，两个光源交替工作，互不干扰，参考光探测器和测量光探测器分别接收两组光信号转变为电信号进入信号处理电路，通过算法处理两组信号得到更加准确的测量值，前述的算法处理指的是：每组光源都会得到一个信号值和一个参考值，我们处理时先取这两个值的比值，再对比值求对数，这样得到溶液的吸光度，再通过标定，建立吸光度与溶液浓度的线性关系，通过这一关系式求出测量值。同时，如果光源产生变化，我们得到的信号值与参考值也会相应变化，由于求的是这两个值的比值，所以光源变化产生的干扰就会被排除。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
如图1所示，一种cod的双光源测量装置，包括第一发光组件、第二发光组件、半透半反镜、消解管、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理单元；
所述第一发光组件和第二发光组件相互垂直，分别位于所述半透半反镜的两侧，所述半透半反镜与第一发光组件和第二发光组件之间的夹角相等，所述的夹角为45°，具体参见图1；在本发明实施例中，所述第一发光组件包括顺次设置的第一测量光源和第一凸透镜，所述第一凸透镜接收第一测量光源发出的发散光，并将其准直；所述第二发光组件包括顺次设置的第二测量光源和第二凸透镜，所述第二凸透镜接收第二测量光源发出的发散光，并将其准直；所述第一测量光源和第二测量光源的波长不同，优选地，所述第一测量光源的中心波长为535nm；所述第二测量光源的中心波长为450nm，且所述第一测量光源和第二测量光源交替工作；所述凸透镜为普通准直透镜，可以选用平凸透镜或者双凸透镜，用于将led发出的发散光准直；在本发明中，所述第二光源(450nm)的测量值是用于对第一光源(535nm)的测量结果进行修正。
所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与第一发光组件和第二发光组件相对设置；所述的第一光探测器为对测量光源信号敏感的探测器，可以与检测仪器仪表所用的探测器相同，也可以用其他对测量光源信号敏感的探测器；
所述第一发光组件和第二发光组件的出射光分别入射至半透半反镜，经过半透半反镜后分成能量相等的透射光和反射光；其中，第一发光组件的反射光和第二发光组件的透射光分别入射至第一光探测器表面；所述第一发光组件的透射光和第二发光组件的反射光经过消解管后再入射至第二光探测器表面；
所述第一光探测器和第二光探测器将接收的光信号转变为电信号后送入信号处理单元进行处理。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述半透半反镜为半透半反镜片，由光学玻璃镀膜形成，功能为将光束一分为二，能量相等。
实施例2
一种cod的双光源测量方法，包括以下步骤：
(1)第一发光组件、第二发光组件的出射光分别入射至半透半反镜；
(2)半透半反镜将接收到的入射光后分成能量相等的透射光和反射光；
(3)第一发光组件的反射光和第二发光组件的透射光分别入射至第一光探测器表面；
(4)第一发光组件的透射光和第二发光组件的反射光经过消解管后，再入射至第二光探测器表面；
(5)第一探测器和第二探测器将接收到的光信号转变为电信号后送入信号处理电路，由信号处理电路进行比较处理，得出测量值；所述的比较处理具体为：每组光源都会得到一个信号值和一个参考值，我们处理时先取这两个值的比值，再对比值求对数，这样得到溶液的吸光度，再通过标定，建立吸光度与溶液浓度的线性关系，通过这一关系式求出测量值。同时，如果光源产生变化，我们得到的信号值与参考值也会相应变化，由于求的是这两个值的比值，所以光源变化产生的干扰就会被排除。
综上所述：
基于分光光度法的基本原理，酸性高锰酸钾溶液消解氧化水中的有机物质，利用高锰酸钾在535nm处的特征吸收测量高锰酸钾剩余量，高锰酸钾的减少量与有机物的消耗量成正比。为了提高测量精确度及排除其他物质的干扰，本发明引入另一组450nm处的测量信号，两种光源交替工作，互不干扰，测量光探测器分别接收两种光信号并转化为电信号进入信号处理电路，再由单片机进行比较处理，得出测量值，大大提高了测量精度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。