一种水质在线分析仪的制作方法

1.本发明涉及水质监测技术领域，具体涉及一种水质在线分析仪。


背景技术：

2.人们对环境、水质的改善需求越来越强烈，从而对水质监测仪器的需求也越来越高。传统的水质在线监测方法主要是通过水泵将水样抽入检测池后进行化学氧化或还原反应、消解并用光学吸收的方法进行测量水中特定物质的含量。然而这种方法仪器本身也在产生有毒废液和污染物形成二次污染，并且要定时补充化学试剂和清理产生的化学废液。一旦有废液泄露流入河道，会产生严重的后果。另外，由于测试方法为化学方法，从水样抽取到测量出数需要较长的时间，导致测量间隔时间无法缩短。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种无污染，测量间隔短、浸没水中水质在线分析仪。
4.为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种水质在线分析仪，包括探头、电刷和控制盒，所述探头和所述电刷固定连接后均通过电缆线与控制盒连接，所述探头包括依次连接的底盖组件、光源组件、第一测量组件、检测组件和第一电缆接头组件，所述电刷包括刷头、旋转轴、电机和第二电缆接头组件，所述电机的前端通过定位环与所述旋转轴的一端相连接，所述旋转轴的另一端连接有刷头，所述电机的后端连接有第二电缆接头组件。
5.优选的，所述光源组件外设有光源外壳，所述检测组件外设有检测外壳；
6.优选的，所述底盖组件包括底盖，所述底盖远离光源组件的一端设有密封塞，所述密封塞与底盖之间设有第一密封圈，所述底盖靠近光源组件的一端设有第二密封圈；
7.优选的，所述光源组件包括光源固定座，所述光源固定座一端通过光源结构与所述底盖组件连接，所述光源固定座另一端设有第一透镜，所述第一透镜通过第一螺母固定；
8.优选的，所述第一测量组件包括测量底座，所述测量底座上开有凹槽，所述凹槽内侧壁上均固定有相对设置的第一透光体；
9.优选的，所述凹槽的内壁上均设有第二测量组件，所述第二测量组件靠近凹槽的一端设有第六密封圈，中间开有通孔与所述第一透光体匹配，所述通孔内还装有第二透光体；
10.优选的，所述检测组件包括检测固定座，所述检测固定座靠近所述第一测量组件的一端设有第二透镜，所述第二透镜通过第二螺母固定，远离所述第一测量组件的一端设有有第一控制电路，所述第一控制电路通过光纤连接光谱仪和所述光源组件；
11.优选的，所述检测固定座上设有切光片，所述切光片通过控制装置与所述第一控制连接，所述第一控制连接用于控制切光片的开合；
12.优选的，所述定位环上有缺口，所述电刷通过所述缺口进行角度旋转和正反转；
13.优选的，所述控制盒包括信号接口模块、数据存储模块和继电器控制模块。
14.与现有技术相比，本发明的优点是：1，探头设有第一测量组件和第二测量组件，可以根据待测液体浓度选择不同长度的第二测量装置，测量范围广；2，使用物理光学测量，降低二次污染风险；3，通过定量环与旋转轴的配合，用于控制旋转轴的旋转角度和方向，操作简单方便。
附图说明
15.图1为本发明结构示意图；
16.图2为本发明探头结构示意图；
17.图3为本发明探头底盖结构示意图；
18.图4为本发明电缆接头组件结构示意图；
19.图5为本发明光源组件结构示意图；
20.图6为本发明检测组件结构示意图；
21.图7为本发明第二测量组件结构示意图；
22.图8为本发明电刷结构示意图；
23.图9为本发明定量环结构示意图；
24.图10为本发明第一测量组件结构示意图。
25.其中，探头(1)，电刷(2)，控制盒(3)，第一测量组件(4)，第二测量组件(5)，检测外壳(6)，第一电缆接头组件(7)，底盖组件(8)，光源外壳 (9)，光源组件(10)，检测组件(11)，第一密封圈(12)，密封塞(13)，底盖(14)，第二密封圈(15)，第三密封圈(16)，第四密封圈(17)，连接件(18)，第一电缆(19)，压盖(20)，转接件(21)，光源结构(22)，光源固定座(23)，第一透镜(24)，第一螺母(25)，第一透光体(26)，内侧壁(27)，第五密封圈(28)。第二螺母(29)，第二透镜(30)，检测固定座(31)，第一控制电路(32)，光纤(33)，第二透光体(34)，测量块(35)，第六密封圈(36)，电刷上外壳(37)，第二控制电路(38)，第七密封圈(39)，第二电缆(40)，电刷下外壳(41)，抱环(42)，旋转头(43)，定位环(44)，刷头(45)
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明的实施例进一步说明：
27.如图1和图2所示，一种水质在线分析仪，包括探头1、电刷2和控制盒3，所述探头和所述电刷固定连接后均通过电缆线与控制盒连接，所述探头包括依次连接的底盖组件8、光源组件10、第一测量组件4、检测组件11和第一电缆接头组件7。光源组件外设有光源外壳9，检测组件外设有检测外壳6用于保护光源组件和检测组件。
28.如图3所示，底盖组件包括底盖14，所述底盖远离光源组件的一端设有密封塞13，所述密封塞与底盖之间设有第一密封圈12，所述底盖靠近光源组件的一端设有第二密封圈15，双重密封设置密封效果好。
29.在一个实施例中如图1和图4所示，探头和电刷均通过电缆接头组件连接控制盒，电缆接头组件包括用于连接探头或者电刷的转接件21，所述转接件靠近探头和电刷的一端设有第三密封圈16，转接件的另一端连接有连接件18，转接件和连接件之间设有第四密封圈17，连接件用于连接第一电缆19。连接件上还设有压盖20用于固定连接件和电缆。安装电缆接头组件时，先打开转接件和连接件，转接件通过螺纹与探头或电刷固定后，再与连接件
固定，这样在安装电缆时不会使电缆缠绕。
30.如图5所示，光源组件包括光源固定座23，所述光源固定座一端通过光源结构22与所述底盖组件连接，所述光源固定座另一端设有第一透镜24，所述第一透镜通过第一螺母25固定。
31.如图6所示，检测组件包括检测固定座31，所述检测固定座靠近所述第一测量组件的一端设有第二透镜30，所述第二透镜通过第二螺母29固定，远离所述第一测量组件的一端设有有第一控制电路32，所述第一控制电路通过光纤33 连接光谱仪和所述光源组件。检测固定座上设有切光片，所述切光片通过控制装置与所述第一控制连接。其中第一控制电路上有导线分别连接着电机、光源和电缆，其作用为通过控制盒下发命令，第一控制电路控制光源闪烁、电机旋转进而控制切光片开合，将光谱仪上的数据打包上传到控制盒。
32.如图1、图7和图10所示，第一测量组件包括测量底座，测量底座两端设有第五密封圈28，测量底座上开有凹槽，所述凹槽内侧壁27上均固定有相对设置的第一透光体26。所述凹槽的内壁上均设有第二测量组件5，所述第二测量组件靠近凹槽的一端设有第六密封圈36，中间开有通孔与所述第一透光体匹配，所述通孔内还装有第二透光体34。使用时，可以通过不安装或者按照不同尺寸的第二测量组件来条件凹槽的宽度。当待测液体为低浓度时，不安装第二测量组件。当待测液体浓度为高浓度时，光源发射出的光束会因为液体浓度过高导致光被液体完全吸收，接收端无法接收到该物质特征波长的光，致使测量数据错误。为了能测量出高浓度液体数据，需要安装测量块35组件降低凹槽槽宽度，以便高浓度液体在吸收一部分特征波长光后顺利被接收端的光谱仪接收到，进而读出准确的数据。可以根据不同待测液的浓度选择不同长度的第二测量组件，使测量结果达到最优。
33.如图1、图8和图9所示，电刷包括刷头45、旋转轴43、电机和第二电缆接头组件，所述电机的前端通过定位环44与所述旋转轴的一端相连接，所述旋转轴的另一端连接有刷头，所述电机的后端连接有第二电缆40。定位环上设有缺口和光电传感器检测，定位环与旋转轴之间设有第七密封圈39。定位环还连接有第二控制电路38，第二控制电路用于控制旋转轴的旋转角度与旋转方向。电刷还设有电刷上外壳37和电刷下外壳41用于保证结构整体防水美观。电刷下外壳还装有抱环42用于固定电刷。
34.控制盒包括信号接口模块、数据存储模块和继电器控制模块。信号接口模块分别与上位机软件和探头进行rs485通信；数据存储模块存储探头上传信号数据和控制盒下发指令数据；继电器控制模块根据探头上传信号，控制继电器通断，继而控制外部设备工作通断，将探头上传到控制器的信号数据，通过无线传输方式发送给服务器，实现远程在线监控。
35.本发明使用时的操作步骤：
36.步骤1，通过外部电源供电给控制盒，使探头，电刷通电，通过控制盒设置下发指令给探头，电刷。
37.步骤2，控制盒下发指令到探头，并存储到第一控制电路中，探头始终根据该指令进行工作，直至有新的指令下发并覆盖原指令。探头中的光源开始发光，并经由第一透镜从点光源变为平行光，并穿过测量接头分光，其中测量束光穿过测量块后再穿过待测溶液，被待测溶液中的特定物质吸收后，剩余光再次进入测量块及测量接头，并到达第二透镜。其中剩余束光未穿过待测溶液直接到达第二透镜。
38.步骤3，此时检测固定座上的切光片开始工作，通过切换动作使得测量光束被遮挡。剩余光束穿过第二透镜并汇聚到第一控制电路上，将光信号转换成电信号。
39.步骤4，切光片根据指令，通过切换动作使得剩余被遮挡。测量光束穿过第二透镜并汇聚到第一控制电路上，将光信号转换成电信号。
40.步骤5，切光片根据指令，通过切换动作使得测量光束被遮挡，剩余光束穿过第二透镜并汇聚到第一控制电路上，将光信号转换成电信号。
41.步骤6，将步骤3、4、5中采集到的的电信号通过滤波、平均、平滑、补偿处理，再根据预置算法模型或通过控制盒重新下发的算法模型将处理好的信号数据转换成水质中cod、toc、bod、no3-n、no2-n、sac254、色度、浊度的浓度数据。
42.步骤7，接着将计算所得的水质浓度数据发送给控制盒，控制盒再将数据通过无线方式传输给服务器。
43.步骤8，控制盒下发指令到电刷，电刷始终根据该指令进行工作，直至有新的指令下发并覆盖原指令。通过第二控制电路上的光电传感器和定位环上的缺口，电机首先复位至初始位置，然后开始正转到一个角度后，光电传感器检测到信号，开始反转。同理，光电传感器检测到信号后，再次开始正转。电刷工作起始时间和周期由控制盒发送给电刷的指令决定。
44.以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。