一种流通池浊度测量仪的制作方法

文档序号:16029231发布日期:2018-11-23 20:05阅读:160来源:国知局

本实用新型涉及水质监测技术领域,特别涉及一种流通池浊度测量仪。



背景技术:

浊度是水体光学性质的一种特征参数,它不但是衡量水质良好程度的重要指标之一,也是考核水处理效果的重要依据,因此,对水体浊度的检测具有非常重要的现实意义。

目前对水体进行浊度检测通常采用的浊度测量仪,主要设计有流通池和浊度传感器;流通池包括相互连通的消泡缸体和测量缸体,消泡缸体用于对测量水体进行消泡处理,测量缸体的顶面设置有测量开口,用于供浊度测量仪伸入测量缸体内对水体进行浊度测量。其中,浊度传感器通常采用光电式检测结构,即浊度传感器设置有一端开口与外界连通的用于容纳检测水体的检测通道,检测通道远离开口的一端的侧壁上还设有与外界相连通的流通口,从而使得检测通道通过其开口和流通口形成水流通路,让检测通道置于测量水体中时,测量水体能够流通并灌满检测通道,以进行检测;检测通道中远离开口的一端安装有朝向检测通道开口方向射出光束的检测光源,浊度传感器中用于接收散射光的光电接收器设置在所述检测通道的侧壁上;与流通池配合使用时,浊度传感器的检测通道开口朝下设置且经由测量缸体顶面的测量开口向下插入至测量缸体内,且浊度传感器的检测通道位于测量缸体内的预设检测液位以下的位置处;其检测原理是,浊度传感器的检测通道位于测量缸体内的预设检测液位以下,使得浊度传感器的检测通道内充满检测通道,检测光源向检测通道开口方向射出光束,光线照射到检测通道内书体中悬浮的粒子时发生散射,水体越浑浊则光的散射越明显,设置在检测通道侧壁上的光电接收器能够检测到散射光强度,进而能够根据检测到的散射光强度检测出水体浊度。

然而,由于浊度传感器的检测通道开口朝下地插入至测量缸体内,因此浊度传感器的检测光源是竖直向下朝向测量缸体底部射出光束的,而在实际应用中,当测量缸体内盛装水体时,容易在测量缸体底部形成光反射效果,导致检测光源射向测量缸体底部的光束被向上反射,且部分反射光进入浊度传感器的检测通道内,被光电接收器感测到,从而影响到对水体浊度的检测精度。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的上述不足,本实用新型的目的在于提供一种加以结构改善的流通池浊度测量仪,以削弱或避免因检测光源的反射光对于浊度测量精度的影响。

为实现上述目的,本实用新型采用的一个技术手段是:

一种流通池浊度测量仪,包括浊度传感器和流通池;所述浊度传感器设置有一端开口与外界连通的用于容纳检测水体的检测通道,所述检测通道中远离开口的一端安装有朝向检测通道开口方向射出光束的检测光源,浊度传感器中用于接收散射光的光电接收器设置在所述检测通道的侧壁上;所述流通池包括相互连通的消泡缸体和测量缸体;所述测量缸体的顶面设置有测量开口,所述浊度传感器的检测通道开口朝下设置且经由测量缸体顶面的测量开口向下插入至测量缸体内,且浊度传感器的检测通道位于测量缸体内的预设检测液位以下的位置处;所述测量缸体内位于浊度传感器的检测通道开口正下方位置处设置有反光装置,所述反光装置朝向浊度传感器的检测通道开口方向的一侧面具有倾斜设置的反光面,使得浊度传感器的检测光源向下射出的光线能够被反光装置的反光面反射至检测通道以外的区域。

上述的流通池浊度测量仪中,作为一种可选择方案,所述反光装置为倾斜设置的镜面反射板,其镜面反射面作为反光面且倾斜向上设置。

上述的流通池浊度测量仪中,作为另一种可选择方案,所述反光装置为透明材质的透光板,所述透光板的上表面和下表面均为光滑面,且透光板的上表面作为反光面且斜向上设置。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述透光板为倾斜靠下一侧薄、倾斜靠上一侧厚的棱镜。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述反光装置的反光面相对于水平面的倾斜夹角β满足如下的几何位置关系:

L·[tan(2β-θ)-tan(θ)]≥2R,θ=arctan(R/H);

其中,R表示浊度传感器的检测通道开口处的半径尺寸;

H表示浊度传感器的检测光源到检测通道开口处的竖直高度距离;

θ表示浊度传感器的检测光源与检测通道开口最靠近反光装置的反光面的位置处之间的连线相对于竖直方向的夹角;

L表示反光装置的反光面上的最高边界照射点到检测通道开口处的竖直高度距离,所述反光面上的最高边界照射点是指浊度传感器的检测光源到检测通道开口最靠近反光装置的反光面的位置处的连线延长线在反光面上的相交点位置处。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述反光装置的周侧安装在测量缸体的侧壁上,且反光装置的周侧均匀分布设置有过水通孔。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述测量缸体的侧壁上沿反光装置的周侧安装位置处分布设置有多个限位凸起,所述反光装置的周侧通过所述限位凸起支撑安装在测量缸体的侧壁上。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述消泡缸体包括静置消泡池和流动消泡池;流通池浊度测量仪的进水通道连通至静置消泡池,所述静置消泡池的顶部设有排气开口,静置消泡池的底部通过第一连接管道和第一排水管道分别连通至流动消泡池的进水口和流通池浊度测量仪的排水口,且第一连接管道上设有第一连通阀,第一排水管道上设有第一排水阀;所述流动消泡池的顶部设有排气孔,流动消泡池内沿竖直方向排列布置有多块引流横板;所述引流横板包括左引流横板和右引流横板,左引流横板沿其流入端到流出端向上倾斜布置在脱泡容器左内侧壁上,左引流横板的流出端靠近流动消泡池右内侧壁且留有间隙,右引流横板沿其流入端到流出端向上倾斜布置在脱泡容器右内侧壁上,右引流横板的流出端靠近流动消泡池左内侧壁且留有间隙,且左引流横板和右引流横板各自的流出端均向下弯折倾斜形成导流部,且在导流部上设置有通气孔,所述左引流横板和右引流横板交错布置,位于上方的引流横板的流出端处于位于下方的引流横板的正上方,且每块引流横板的流出端的导流部末端位置高度均低于或等于其下方流横板的流出端的弯折部顶端位置高度,所述左引流横板和右引流横板的两侧均与流动消泡池的内侧壁连接,从而在流动消泡池内形成连续蛇形回绕状的引流腔室;流动消泡池的进水口设置于最上方引流横板的流入端一侧上方位置处的流动消泡池侧壁或顶壁上,流动消泡池的出水口设置于最下方引流横板的流入端一侧下方位置处的流动消泡池侧壁或底壁上;所述流动消泡池的出水口通过第二连接管道连通至测量缸体。

上述的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,所述测量缸体的顶部不高于所述流动消泡池的底部最低位置处,所述第二连接管道与测量缸体相连通位置处位于测量缸体侧壁的底部;测量腔体的侧壁上位于预设检测液位高度位置处设置有溢水口,测量腔体的底部通过第二排水管道连通至流通池浊度测量仪的排水口,且第二排水管道上设有第二排水阀。

相比于现有技术,本实用新型具有以下有益效果:

1、本实用新型的流通池浊度测量仪,浊度传感器的检测光源竖直向下朝向测量缸体底部方向射出的光束,会照射到反光装置的反光面上,并被反射至检测通道以外的区域,从而削弱、甚至避免了额外的反射光进入检测通道内被光电接收器感测到而对水体浊度检测精度的影响。

2、本实用新型流通池浊度测量仪中的流通池采用相互连通的消泡缸体和测量缸体结构设计,且消泡缸体设计了包括静置消泡池、流动消泡池的两级消泡结构,能够对测量水体进行更好的消泡处理,以减少因检测水体中混入的气泡或者污物附着在浊度传感器的检测通道内而影响浊度检测精度。

附图说明

图1为本实用新型流通池浊度测量仪的结构示意图。

图2为棱镜的光反射及光折射状态示意图。

图3为本实用新型流通池浊度测量仪中反光装置的反光面相对于水平面的倾斜夹角β相对于浊度传感器之间的几何位置关系示意图。

图4为本实用新型流通池浊度测量仪中流动消泡池的一种具体结构方案的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型双腔流通池浊度测量仪结构进行进一步的说明。

为了削弱或避免因检测光源的反射光对于浊度测量精度的影响,本实用新型提供了一种改进方案的流通池浊度测量仪。如图1所示,本实用新型的流通池浊度测量仪中,从节省研发成本的角度考虑,依然采用常用的光电式检测结构的浊度传感器10,即浊度传感器10设置有一端开口与外界连通的用于容纳检测水体的检测通道11,检测通道11远离开口的一端的侧壁上还设有与外界相连通的流通口14,所述检测通道11中远离开口的一端安装有朝向检测通道开口方向射出光束的检测光源12,浊度传感器10中用于接收散射光的光电接收器13设置在所述检测通道11的侧壁上。而流通池依然设计包括相互连通的消泡缸体20和测量缸体30;其中,测量缸体30的顶面设置有测量开口,而浊度传感器10的检测通道开口朝下设置且经由测量缸体顶面的测量开口向下插入至测量缸体30内,且浊度传感器10的检测通道11位于测量缸体30内的预设检测液位以下的位置处。其测量原理依然是,浊度传感器的检测通道位于测量缸体内的预设检测液位以下,使得浊度传感器的检测通道内充满检测通道,检测光源向检测通道开口方向射出光束,光线照射到检测通道内书体中悬浮的粒子时发生散射,水体越浑浊则光的散射越明显,设置在检测通道侧壁上的光电接收器能够检测到散射光强度,进而能够根据检测到的散射光强度检测出水体浊度。而在本实用新型的流通池浊度测量仪中,主要的结构改进之处在于,在测量缸体30内位于浊度传感器10的检测通道11开口正下方位置处,还增加设置了反光装置40,该反光装置40朝向浊度传感器10的检测通道11开口方向的一侧面具有倾斜设置的反光面41,使得浊度传感器10的检测光源12向下射出的光线能够被反光装置40的反光面41反射至检测通道11以外的区域。由此以来,浊度传感器的检测光源竖直向下朝向测量缸体底部方向射出的光束,会照射到反光装置的反光面上,并被反射至检测通道以外的区域,从而削弱、甚至避免了额外的反射光进入检测通道内被光电接收器感测到而对水体浊度检测精度的影响。

具体实现时,在本实用新型流通池浊度测量仪中,测量缸体内增设的反光装置可以具体采用多种材料和结构来实现。例如,反光装置可以采用倾斜设置的镜面反射板,其镜面反射面作为反光面且倾斜向上设置,用以将浊度传感器的检测光源向下射出的光线反射至检测通道以外的区域;该镜面反射板可以采用金属材料制作,但考虑到反光装置需要浸泡在检测水体中并具备耐久性,更好的方式是使用玻璃镜面板、塑料镜面板等作为镜面反射板。此外,如果兼顾考虑到反光装置在检测水体中的寿命耐久性以及制作加工便利性,则可以设计采用石英玻璃、透明塑料等透明材质制成的透光板作为反光装置,透光板的上表面和下表面均为光滑面,且透光板的上表面作为反光面且斜向上设置;在透光板浸入在水体中时,透光板表面与水体的分界面能够形成镜面反射,起到将部分光加以反射的作用,使得部分光线被反射至检测通道以外的区域,而透过透光板的部分光线经过透光板的折射而改变照射方向,从而起到削弱反射光进入检测通道内被光电接收器感测到而对水体浊度检测精度所产生的影响。而进一步的,在采用石英玻璃、透明塑料等透明材质制成的透光板作为反光装置的设计方案中,可以优选设计透光板为倾斜靠下一侧薄、倾斜靠上一侧厚的棱镜,如图2所示,一方面,浸入在水体中的棱镜表面更容易形成光反射,另一方面,经过棱镜透射的部分光线也能够经过棱镜折射到角度更大的其它方向,从而能够更好的削弱或避免二次反射进入浊度传感器的检测通道内形成检测干扰。

而在测量缸体内设计反光装置的摆放位置时,为了能够更好的规避反射光对于浊度检测精度的影响,如图3所示,最好使得反光装置的反光面相对于水平面的倾斜夹角β满足如下的几何位置关系:

L·[tan(2β-θ)-tan(θ)]≥2R,θ=arctan(R/H);

其中,R表示浊度传感器10的检测通道11开口处的半径尺寸;H表示浊度传感器10的检测光源12到检测通道11开口处的竖直高度距离;θ表示浊度传感器10的检测光源12与检测通道11开口最靠近反光装置40的反光面41的位置处之间的连线相对于竖直方向的夹角;L表示反光装置40的反光面41上的最高边界照射点到检测通道11开口处的竖直高度距离,所述反光面上的最高边界照射点是指浊度传感器10的检测光源12到检测通道11开口最靠近反光装置40的反光面41的位置处的连线延长线在反光面41上的相交点位置处。

通过图3可以看到,若浊度传感器10的检测光源12照射到反光装置40的反光面41上的最高边界照射点上的光线入射角和反射角均为α,那么通过图中形成的三角形关系可以得知,只要满足如下几何位置关系:

L·tan(θ+2α)-L·tan(θ)≥2R;

那么,就能够确保检测光源向下射出的光线能够被反光装置的反光面反射至检测通道以外的区域;而通过图中的几何关系可以得知,α+θ=β,因此θ+2α=2β-θ,由此,上述的几何位置关系就转变为了:

L·[tan(2β-θ)-tan(θ)]≥2R,θ=arctan(R/H)。

由此可知,只要设置反光装置的反光面相对于水平面的倾斜夹角β能够满足上述的几何位置关系要求,可以尽可能的使得检测光源从各个角度照射到反光装置的反射面上的光线均被反射到检测通道以外的区域,从而尽可能的削弱或避免因检测光源的反射光对于浊度测量精度的影响。

至于本实用新型流通池浊度测量仪的测量缸体内的反光装置的安装方式,可以采用很多成熟的结构固定连接安装方式来得以实现。但考虑到实际应用中,反光装置是在的测量缸体内的测量水体中使用,容易附着污渍,在使用一段时间后有必要进行清洗,以避免污渍附着影响其反光能力;因此,作为一种优选设计方案,可以设计测量缸体的侧壁上沿反光装置的周侧安装位置处分布设置有多个限位凸起(图1中未示出),而反光装置的周侧通过所述限位凸起支撑安装在测量缸体的侧壁上。这样以来,反光装置可以直接放置安装在测量缸体的侧壁上的各限位凸起上,使得反光装置安装方便,且能够拆卸进行清洗或更换;同时,由于测量缸体的侧壁上的各限位凸起是预设定位置的,因此也使得反光装置的安装位置被预设定位,使得反光装置安装在测量缸体内之后,其反光方向保持在预设方向。当然,这样的安装结构设计方式,需要反光装置的材质为比重大于水的材质,例如反光装置采用硬质金属或者石英玻璃制成,以避免在测量水体中浮动而造成其反光方向的改变。此外,由于通过反光装置的周侧安装在测量缸体的侧壁上,因此可以在反光装置的周侧均匀分布设置过水通孔,过水通孔用于让水体、杂质、气体等通过,以确保测量缸体内的进水、排水和排污过程不会受到反光装置的阻挡。

作为流通池浊度测量仪的结构设计,为了尽可能保证其检测精度,除了考虑因检测光源的反射对测量精度的影响之外,还需要进一步考虑其他因素对于检测精度的影响。例如,如果检测水体中混入较多的气泡或者污物附着在浊度传感器的检测通道内,则会影响浊度检测精度,因此需要先对水体进行消泡处理,然后再进行浊度测量。因此,本实用新型的流通池浊度测量仪中,流通池采用了相互连通的消泡缸体和测量缸体结构设计,消泡缸体用于对水体进行消泡处理,测量缸体用于进行浊度测量。而为了更好的保证消泡缸体对于水体的消泡效果,在本实用新型的流通池浊度测量仪中,作为优选方案,如图1所示,消泡缸体20设计包括了静置消泡池210和流动消泡池220两部分;流通池浊度测量仪的进水通道50连通至静置消泡池210,所述静置消泡池210的顶部设有排气开口,静置消泡池210的底部通过第一连接管道211和第一排水管道213分别连通至流动消泡池220的进水口224和流通池浊度测量仪的排水口60,且第一连接管道211上设有第一连通阀212,第一排水管道213上设有第一排水阀214;流动消泡池的结构透视图如图4所示,流动消泡池220的顶部设有排气孔221,流动消泡池220内沿竖直方向排列布置有多块引流横板222;所述引流横板包括左引流横板222a和右引流横板222b,左引流横板222a沿其流入端到流出端向上倾斜布置在脱泡容器左内侧壁上,左引流横板222a的流出端靠近流动消泡池右内侧壁且留有间隙,右引流横板222b沿其流入端到流出端向上倾斜布置在脱泡容器右内侧壁上,右引流横板222b的流出端靠近流动消泡池左内侧壁且留有间隙,且左引流横板222a和右引流横板222b各自的流出端均向下弯折倾斜形成导流部223,且在导流部223上设置有通气孔224,所述左引流横板222a和右引流横板222b交错布置,位于上方的引流横板222的流出端处于位于下方的引流横板222的正上方,且每块引流横板222的流出端的导流部223末端位置高度均低于或等于其下方流横板222的流出端的弯折部顶端位置高度,所述左引流横板222a和右引流横板222b的两侧均与流动消泡池220的内侧壁连接,从而在流动消泡池内形成连续蛇形回绕状的引流腔室;流动消泡池220的进水口225设置于最上方引流横板222的流入端一侧上方位置处的流动消泡池侧壁或顶壁上,流动消泡池220的出水口226设置于最下方引流横板222的流入端一侧下方位置处的流动消泡池侧壁或底壁上;所述流动消泡池的出水口226通过第二连接管道227连通至测量缸体30。

在本实用新型流通池浊度测量仪中上述消泡缸体结构的消泡处理中,水体进入消泡缸体内,可以现先关闭第一连接管道上的第一连通阀,使得水体先在静置消泡池内进行静置消泡,让水体中已存在的气泡和一些轻质污物能够通过静置浮到水面,然后打开第一连接管道上的第一连通阀,让水体从静置消泡池底部的第一连接管道进入流动消泡池,直到静置消泡池内的水位达到预设水位下限位置时(预设水位下限位置可以根据实际应用情况来加以设定),关闭第一连接管道上的第一连通阀,此时静置消泡产生的气泡和一些轻质污物还浮在静置消泡池内的水面上,然后打开第一排水管道上设有第一排水阀,让静置消泡池内的气泡和轻质污物随同剩余水体从第一排水管道排出。而在流动消泡池内,流入的水体在重力作用下会往下流动,从引流横板流入端到流出端向上倾斜设置的左引流横板和右引流横板在竖直方向形成连续蛇形回绕状的引流腔室,水体在引流腔室内流动;引流横板向上倾斜设置,目的是为了将流过引流横板的水体铺展开,让水体充分暴露在空气中,进一步消除水体中的气泡;脱泡后的水体从出水口流出脱泡装置,完成水体脱泡。其中,引流横板整体呈矩形板状,包括上板面、下板面和四个侧面,定义沿水流方向流入一侧、流出一侧的两个侧面对应为引流横板的流入端和流出端,另外两个相对的侧面与脱泡容器内侧壁连接,水体在引流横板的上板面流淌。而具体实施中,左引流横板和右引流横板各自与水平面所成倾斜角的角度为2~5度。引流横板向上翘,形成与水平面呈2~5度的倾斜角度,这样可以使被测水样通过引流横板时,将水样尽量摊开在引流板横上,以此增加水样与大气的接触面积,提升消泡效果,但该倾斜角度不宜过大,过大容易在引流横板上积累污垢,影响水样测量。左引流横板和右引流横板各自的流出端均向下弯折倾斜形成导流部,且在导流部上设置有通气孔,而左引流横板和右引流横板交错布置,位于上方的引流横板的流出端处于位于下方的引流横板的正上方,且每块引流横板的流出端的导流部末端位置高度均低于或等于其下方流横板的流出端的弯折部顶端位置高度;这样设计是因为,引流横板的流出端与其下方相邻的引流横板间存在一定高度差,若水体直接垂直流下,存在将空气卷入水体中的情况,所以在引流横板的流出端设计弯折后向下倾斜的导流部,引导水体从上一层引流横板流入下一层引流横板,并且每块引流横板的流出端的导流部末端位置高度均低于或等于其下方流横板的流出端的弯折部顶端位置高度,这样让从上一层引流横板的导流部流入下一层引流横板上的水体液面接触,以避免水体呈自由落体状而卷入空气形成新的气泡,同时导流部上设置有通气孔,可以让水体流动时产生的消泡气体能够及时的向上流动直至从流动消泡池顶部的排气孔排出,避免引流腔室内的空气被封闭,随着从水体中排出的气体增多,流动消泡池气压增大,出现空气又融入水体的情况,从而影响脱泡效果。

另一方面,本实用新型流通池浊度测量仪中的流通池结构中,如图1所示,优选设计述测量缸体30的顶部不高于所述流动消泡池220的底部最低位置处,这样可以使得经过流动消泡池消泡的水体受重力作用流入测量缸体,且第二连接管道226与测量缸体30相连通位置处位于测量缸体30侧壁的底部,使得水体从测量缸体30底部流入,一方面避免了水体流入测量缸体后产生新的气泡,另一方面使得水体再次流动搅拌,水体中反应其真实浊度的悬浮颗粒不至于沉淀,避免了检测水体中悬浮颗粒静置下沉对浊度测量真实性的不利影响;测量腔体30的侧壁上位于预设检测液位高度位置处设置有溢水口31,测量腔体30的底部通过第二排水管道32连通至流通池浊度测量仪的排水口60,且第二排水管道32上设有第二排水阀33,由此可以在进行水体测量时关闭第二排水管道上的第二排水阀,完成测量后打开第二排水管道上的第二排水阀,使得水体和污物均通过第二排水管道排出至流通池浊度测量仪的排水口。

综上所述,本实用新型的流通池浊度测量仪,通过结构改进,使得浊度传感器的检测光源竖直向下朝向测量缸体底部方向射出的光束照射到反光装置的反光面上,并被反射至检测通道以外的区域,从而削弱、甚至避免了额外的反射光进入检测通道内被光电接收器感测到而对水体浊度检测精度的影响;此外,流通池采用相互连通的消泡缸体和测量缸体结构设计,且消泡缸体设计了包括静置消泡池、流动消泡池的两级消泡结构,能够对测量水体进行更好的消泡处理,以减少因检测水体中混入的气泡或者污物附着在浊度传感器的检测通道内而影响浊度检测精度;因此,本实用新型的流通池浊度测量仪能够更好的确保水体浊度测量准确性。

最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

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