一种散射法浊度传感器的光路结构的制作方法

本发明涉及传感器的，尤其是涉及一种散射法浊度传感器的光路结构。

背景技术：

1、浊度传感器是利用光学原理，通过液体溶液中的透光率或散射强度来判断浊度情况。在高浊度测量场景中，通常采用透视式浊度传感器，其内部含有红外线对管，当光线穿过一定光程的水体时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小，再通过跨阻放大电路将流过的电流转换为电压信号。

2、在低浊度测量场景中，散射法浊度测量方法由于其更优的精度和线性度获得了广泛应用。根据水质浊度测量的iso7027-1国际标准，散射法浊度测量的发射光路和接收光路需要满足90°±2.5°的条件，目前大部分散射法浊度传感器为圆筒状，发射光路和接收光路保持垂直或较大夹角，这种布局的光源和探测器在空间上难以缩小，造成传感器的直径普遍较大。同时光源和传感器需要分开固定，生产装配的工作量和难度均较高，且光轴的一致性和稳定性欠佳，这对于传感器的小型化和稳定性设计带来挑战。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种散射法浊度传感器的光路结构，其解决了散射法浊度传感器的光路小型化和光路稳定性问题，同时，所设计的光路更便于生产装配，产品的一致性和良品率更好。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种散射法浊度传感器的光路结构，包括光源、出射棱镜光窗、接收棱镜光窗、滤光片、探测器、pcb板、光路支架和端盖；

4、所述pcb板和端盖设置在光路支架的两端，所述pcb板与端盖平行设置；

5、所述光源和探测器垂直安装在pcb板的一侧且两者光轴平行；

6、所述出射棱镜光窗和接收棱镜光窗安装在端盖上，且三者的外表面共面；

7、所述光路支架上形成有两个光路通道；

8、所述光源和出射棱镜光窗形成发射光路，所述接收棱镜光窗和探测器形成接收光路；

9、进出两个棱镜光窗的光线分别经过两个棱镜面的折射，使得进入水中的出射光和检测到的散射光相互垂直。

10、进一步的，所述出射棱镜光窗和接收棱镜光窗采用相同材质、相同尺寸规格的梯形棱镜，材质为蓝宝石，所述出射棱镜光窗和接收棱镜光窗在端盖上对称设置，发射光从出射棱镜光窗射出后与端盖呈45度夹角，散射光中与端盖呈45度夹角的部分进入接收棱镜光窗后，被探测器接收。

11、进一步的，所述光路支架上的两个光路通道分别与光源和探测器适配，用于光源和探测器的定位。

12、进一步的，所述光路支架的端面开设有容放两个棱镜光窗的空腔，所述空腔内设置有分隔两个光路通道的隔离墙。

13、进一步的，所述光路支架内的两个光路通道内壁进行黑化处理或直接采用黑色材质制成所述光路支架，所述黑色材质选自pom、ptfe中的一种。

14、进一步的，还包括准直镜，所述准直镜安装在发射光路通道内，且设置于所述光源和出射棱镜光窗之间。

15、进一步的，还包括滤光片，所述滤光片安装在接收光路通道内，且设置于所述接收棱镜光窗和探测器之间。

16、进一步的，所述端盖的材质为金属材料，所述金属材料选自316l不锈钢、钛或者钛合金中的一种。

17、进一步的，所述端盖上形成有外螺纹部，所述端盖与外螺纹部的衔接处开设有环槽，所述环槽内设置有密封圈。

18、进一步的，所述光源和探测器采用自由空间光器件。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、1、发射光路和接收光路平行且对称，易于布置光学和光电器件，可实现更小的整体结构；

21、2、光源和探测器一同固定在pcb板上，并整体固定至光路支架上，装配简便，提升效率。

22、3、光路支架上设计有光轴约束结构，可实现更好的光路一致性和长期稳定性；

23、4、利用高折射率的梯形棱镜的两个斜面，易于在被测水中实现严格的90°垂直光路；

24、4、紧凑的光路结构使得布置刮扫装置更容易；

25、5、光源前端只有准直镜和出射棱镜光窗两个光学器件，且准直镜的入射面为凸面，出射棱镜光窗的入射平面不与发射光轴垂直，可避免反射光线馈入光源，利于提高光源1的光束质量和稳定性。

技术特征：

1.一种散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，包括光源(1)、出射棱镜光窗(3)、接收棱镜光窗(4)、探测器(6)、pcb板(7)、光路支架(8)和端盖(9)；

2.根据权利要求1所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述出射棱镜光窗(3)和接收棱镜光窗(4)采用相同材质、相同尺寸规格的梯形棱镜，所述材质为蓝宝石，所述出射棱镜光窗(3)和接收棱镜光窗(4)在端盖(9)上对称设置，发射光从出射棱镜光窗(3)射出后与端盖(9)呈45度夹角，散射光中与端盖(9)呈45度夹角的部分进入接收棱镜光窗(4)后，被探测器(6)接收。

3.根据权利要求1所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述光路支架(8)上的两个光路通道分别与光源(1)和探测器(6)适配，用于光源(1)和探测器(6)的定位。

4.根据权利要求3所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述光路支架(8)的端面开设有容放两个棱镜光窗的空腔，所述空腔内设置有分隔两个光路通道的隔离墙。

5.根据权利要求4所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述光路支架(8)内的两个光路通道内壁进行黑化处理或直接采用黑色材质制成所述光路支架(8)，所述黑色材质选自pom、ptfe中的一种。

6.根据权利要求1所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，还包括准直镜(2)，所述准直镜(2)安装在发射光路通道内，且设置于所述光源(1)和出射棱镜光窗(3)之间。

7.根据权利要求4所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，还包括滤光片(5)，所述滤光片(5)安装在接收光路通道内，且设置于所述接收棱镜光窗(4)和探测器(6)之间。

8.根据权利要求1所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述端盖(9)的材质为金属材料，所述金属材料选自316l不锈钢、钛或者钛合金中的一种。

9.根据权利要求4所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述端盖(9)上形成有外螺纹部，所述端盖(9)与外螺纹部的衔接处开设有环槽，所述环槽内设置有密封圈(10)。

10.根据权利要求1所述的散射法浊度传感器的光路结构，其特征在于，所述光源(1)和探测器(6)采用自由空间光器件；

技术总结
本发明提供了一种散射法浊度传感器的光路结构，包括光源、准直镜、出射棱镜光窗、接收棱镜光窗、滤光片、探测器、PCB板、光路支架和端盖；PCB板和端盖设置在光路支架的两端；光源和探测器垂直安装在PCB板的一侧且两者光轴平行；两个棱镜光窗安装在端盖上，且三者的外表面共面；光路支架上形成有两个光路通道，准直镜和滤光片分别安装在两个光路通道内；光源、准直镜和出射棱镜光窗形成发射光路，接收棱镜光窗、滤光片和探测器形成接收光路；进出两个棱镜光窗的光线分别经过两个棱镜面的折射，使得进入水中的出射光和检测到的散射光相互垂直。解决了散射法浊度传感器的光路小型化和光路稳定性问题，使光路更便于生产装配，产品的一致性和良品率更好。

技术研发人员：张宝东,贾宇,张玲
受保护的技术使用者：南京聚格环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14