专利名称：全自动量程浊度仪的制作方法
技术领域：
本发明属于一种测量自来水、工业用水和江湖水等水质浊度的仪器，特别适用于高浊度水质或浊度变化大的水质进行连续监测。同时，本发明也可在改变算式的情况下，用于水文部门监测江河水中泥沙含量。
国内外现有的浊度仪，其测量部份的光路系统中均采用恒定光源，即使用一规定的标准光源，这只能用于一定浊度范围内水质的测量，而不能随水质浊度的较大变化而随之变换测量范围。另外，当光路系统中的光源凸镜，透镜或光电池表面积灰时，恒定的标准光源也不能相适应。
国内外现有浊度仪在光路原理上使用反射式测量结构，即光源发出的光经被测水面的反射进行测量，随着被测水质浊度的升高，测量系统便会很快进入饱和而不能适应浊度升高的测量要求。
现有浊度仪在组成上均为一体式结构，即测量部份和计算机部份连在一起成为一整体，因而安装维护困难，安装费用高且选择安装环境。同时，一体式结构由于需要较长引水管道，故所测数据易偏移实际值等敝端。
国内现有浊度仪无微机化产品，国外虽有微机化产品的浊度仪，但国内外现有浊度仪都不能进行大量程浊度值测量。
由于生态环境的破坏，江河泥沙含量不断增加，特别是我国黄河、长江和嘉陵江等水浊度高的水系，多年来一直未能解决高浊度水的测量问题。
如何解决浊度仪在长期使用中不用人工调整或标定光源，而使其能随水质浊度变化自动变换光源以进行精确测量，特别是对目前国内外尚不能解决的高浊度值水质的测量，使其易于安装维护，操作简便，节能而又测量精度高是本发明所要达到的目的经中国科学技术情报研究所重庆分所手检和国际联机检索，采用本发明结构原理，能达到对40000毫克/升高浊度水质进行测量的浊度仪，目前国内外尚无此先例(见附件检索报告书)。
本发明由测量部份和计算机部份组成两体式结构即测量部份为一体(包括水路系统和光路系统)，而计算机系统为另一体。测量部份结构如附图
(1)所示，其水路系统有执行电动机(1)、吸排水缸2推拉杆(3)、光路框(4)、牛皮擦垢片(5)和矩形水套(6)组成。其光路系统有光源(7)、凸镜(8)、透镜(9)、光衰减板(10)、光电池(11)和电接点温度计(12)组成。
计算机部份如附图(2)框图所示，包括Z80单板机、16行(带单片机)微型打印机、14位A/D、两路12位D/A(电流型)、执行开关量接口和1″数码显示器等组成。
测量部份这一体采用浮筒浮于水面安装，也可不用浮筒而在其底部加装吸管，直接吸取被测水。而计算机部份这一体则安置于控制室内，两体之间用信号电缆联接。接上电源，按下计算机电源开关，本浊度仪即可进入工作状态。
工作原理如下水路系统吸水时，执行电动机1顺时针旋转，吸排水缸(2)内的活塞上行，此时推拉杆(3)、光路框(4)和牛皮擦垢片(5)均同时上升，将被测水吸入矩形水套(6)内，以供光路系统和计算机部份进行浊度测量。水路系统排水时，执行电动机(1)反时针旋转，吸排水缸(2)内活塞下行，此时推拉杆(3)、光路框(4)和牛皮擦垢片(5)均同时下行，被测水排出矩形水套(6)这样，牛皮擦垢片(5)便将光路系统中的透镜(9)擦垢一次，而光路框(4)的中心正好停在透镜(9)的中心线上，为自动整定光源提供一个光的通路。
水路系统中的矩形水套(6)所控制的测量水层厚度为30±0.10mm，内平面要求平整光洁。
光路系统的电接点温度计(12)为控制电路加热元件，使光电池(11)恒温在45C的工作温度以提高光电池(11)的稳定性。
光源的强弱由计算机和输出的0-10mA电流信号作动态控制，它分为两种工作状态A浊度在5000毫克/升以下时光源的标定。
光路框(4)落下与透镜(9)的中心重合时，计算机调整光源通过检测光电池(11)的电流值，使光源(11)自动调整到标准值。
B浊度在5000毫克/升以上时光源的标定与测量。
当光源不能满足水质浊度升高而超过5000毫升/升的测量时，此时光源必须增强，而标定的光源增强后，若无高浊度水质的遮挡，增强后的光源会将光电池(11)烧毁，为此在标定光源时，计算机发出指令先将光衰减板(10)移到光电池(11)前端，然后开始标定光源。测量时，先将被测水吸入矩形水套(6)，然后将光衰减板(10)移开才进入浊度测量。全部测量过程都是由计算机操纵，其输出经计算机线性化处理后得出，故线性好，误差小，并可直接与其它仪器和计算机配套使用进行连续监测和打印记录或自动控制。
计算机部份工作过程见附图(3)框图。
从附图(3)框图中可看出，光源的调整和浊度值的测量全部是动态进行来实现全过程的。附图(3)中框图是按15分钟测量一次来编制的，也可根据要求按不同的测量时间进行编制程序。
本发明在结构上采用两体式与现有技术的一体式相比，安装简单，不苛求安装环境，安装费用低，不用加装输水管线，整机为完全不耗水型，比常规浊度仪年节水3000立方米以上。同时计算机装于室内便于操作维护。
在光路系统中采用全自动动态光源这是区别于国内外现有技术所采用的恒定光源的又一重大特征。现有浊度仪都是使用规定的标准光源，而本发明的标定光源是随环境工况的变化而随之改变的动态光源。当所测水质浊度发生较大变化或在凸镜(8)、透镜(9)、光电池(11)表面积灰对标准的恒定光源不适应时，动态光源将自动变换标定值，以进行精确测量，因而无需在长年使用中对光路系统和水路系统进行人为清扫和清洗。同时，本发明整机实现全量程自动化测量，以及能实现对现有技术无法解决的高浊度值的测量也主要是靠动态光源原理来实现的。
本发明光路系统采用了透光式测量结构(即光源发出的光穿过被测水层到光电池(11)进行检测)与现有技术所采用的反射式测量结构相比，大大提高了测量的精确度，同时也大大提高了浊度值的测量范围。
本发明在水路系统中采用了矩形水套(6)来取代现有技术中园形水套的设计，同时加厚了测量水层这也有利于测量精度的提高。
本发明量程范围宽，可在浊度0-40000毫克/升范围内进行全自动量程测量。本发明可不带微型打印机即CD-1型(0-40000PPM)浊度仪，也可带16行微型打印机即CD-1A型(0-40000PPM)浊度仪。本发明还可与别的微机和记录仪器联接，机箱后面有0-10mA输出信号(已线性化)和乘10开关量信号输出，当乘10信号为高电平时，电流值乘10，为低电平时直读电流值。本发明考虑到成本问题，所以用12位D/A输出，加乘10信号，也可采用16D/A去掉乘10信号，全量程便可直接读0-10mA值了。
附图(1)、附图(2)和附图(3)所示即为本发明的一个实施例。其中矩形水套(6)采用铜锡合金铸造加工制成，其测量孔为30±0.10mm。光源(7)采用150W24V卤钨灯。凸镜(8)为φ50mm，焦距为170mm。光电池(11)采用SR65硅光电池。箱体(13)采用铝合金铸造加工制成。光路框采用25×40mm的不锈钢材料制成计算机部份这一体装于控制室，测量部份这一体用浮筒安装于水面，两体之间用9芯屏蔽电缆联接。
1.测量范围0-40000毫克/升(全自动量程)。
2.不重复性≤1%(用分析纯硅藻土标定)。
3.最小分度值0-999毫克/升时，为0.01毫克/升;1000-9999毫克/升时为0.1毫克/升，10000-40000毫克/升时，为1毫克/升。
4.耗水量0。
5.输出信号0-10mA和乘10开关信号(乘10时为“高”电平，非乘10时为“低”电平)。
6.电源电压220V±10%。
7.耗电量＜2度/日。
8.工作环境温度0-45℃。
9.外形尺寸测量部份370×250×420mm。
计算机部份430×390×130mm。
本发明与国内外现有浊度仪相比，具有以下优点1.量程范围宽(0-40000PPM)，精度高解决了多年来一直未能实现的高浊度水质的测量难题2.输出经计算机处理，线性好、误差小、可直接与其它仪器和计算配套使用，进行连续监测和打印记录或自动控制。
3.安装简便，不择安装场所，长期使用中不需人为调整或标定光源，更无需人工清扫，故操作简便，保证了仪器使用的连续性。
4.节电、不耗水。
权利要求
1.一种监测水质的浊度仪，由测量部份和计算机部份组成。测量部份的水路系统有执行电动机(1)吸排水缸(2)、推拉杆(3)、光路框(4)、牛皮擦垢片(5)和矩形水套(6)，测量部份的光路系统有光源(7)、凸镜(8)、透镜(9)、光衰减板(10)、光电池(11)和电接点温度计12其特征在于测量部份的光路系统光源是全自动动态光源。
2.按权利要求1所述的浊度仪，其特征在于测量部份和计算机部份分别各自为一体，组成两体式结构，两体之间由电缆联接。
3.按权利要求2所述的浊度仪，其特征在于测量部份这一体可用浮筒浮于水平安装，也可在其底部加装吸管安装。
4.按权利要求1所述的浊度仪，其特征在于测量部份的光路系统有一光衰减板(10)。
全文摘要
本发明属于一种测量自来水、工业用水和江湖水等水质浊度的仪器，特别适用于高浊度或浊度变化范围大的水质进行自动监测。同时，本发明也可在改变算式的情况下，用于水文部门监测江河水中泥沙的含量。本发明由测量部分和计算机部分组成两体式结构采用全自动动态光源和透光式测量是本发明的技术关键。
文档编号G01N21/59GK1036832SQ8910585
公开日1989年11月1日 申请日期1989年1月28日 优先权日1989年1月28日
发明者刘 东 申请人:刘 东