一种高精度高准确性的浊度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水处理技术领域，特别涉及一种高精度高准确性的浊度测量装置。
【背景技术】
[0002]水中含有泥土、粉砂、微细有机物、无机物、浮游生物等悬浮物和胶体物都可以使水质变的浑浊而呈现一定浊度，通常浊度越高，溶液越浑浊。常用的浊度测量方法有透射法和散射法2种。其中，测量装置发出光线，使之穿过待测样品，并从与入射光呈90°的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射，这种散射光测量方法称作散射法；通过测量光透过样品后光强的衰减程度来测量浊度的方法叫做透射法。
[0003]目前常用的浊度测装置是使用二极管作为发射器和探测器，可以使用LED光源或者是将钨灯结合滤光片使用，以产生处于适用波长范围的测量光束。例如860nm左右的红外线辐射，光源的光谱带宽必须是860±10nm;在散射法中，发射光与散射光的光轴之间夹角为90±2.5度；因此，一般采用光电二极管作为接受器，接受散射光信号并转为光电流或光电压，经过运算后得到待测介质的浊度值。
[0004]目前的透射法存在颜色吸收或颗粒物吸收等干扰的问题，测量结果准确性和精度较差；而传统的散射法在检测浊度较低的水时，如自来水，膜过滤水，由于这些水体散射光强度极其弱，一般淹没在电路的噪声中，尤其是在户外水域，测量的信号会容易受到阳光等周围光线的干扰，存在低浊度介质的测量准确性和抗干扰能力差的问题。
[0005]因此，水处理技术领域急需一种能够检测出与参考信号相关的微弱信号，而将与参考信号无关的信号滤除，以克服在线浊度传感器易受环境光干扰进而导致精度低、最低检测限高的问题，提高低浊介质浊度测量的精度、准确性的高精度高准确性的浊度测量装置。
【发明内容】
[0006]本实用新型提供了一种高精度高准确性的浊度测量装置和方法，技术方案如下:
[0007]一种高精度高准确性的浊度测量装置，包括:LED光源单元、棱镜组单元、光电信号接收单元、单片机单元，并且依次相连接，单片机单元再与LED光源单元相连接，构成回路。
[0008]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，LED光源单元还包括:LED光源、准直透镜、硅光二极管和脉冲恒流电源，并且LED光源前端与脉冲恒流电源连接，后端安装在准直透镜的焦点位置上，硅光二极管安装于准直透镜后端。
[0009]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，LED光源为860±10nm、10~20mff的LED发光二极管。
[0010]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，棱镜组单元还包括:发射棱镜和接收棱镜，并且发射棱镜和接收棱镜呈对称放置，横截面均为梯形，斜面表面为镀银膜或铝膜，用于增强入射光或散射光的反射效果；并且发射棱镜置于LED光源单元的准直透镜后端O
[0011]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，发射棱镜和接收棱镜均为采用石英玻璃制成的棱镜，梯形斜面为镀银膜，梯形斜面夹角为70°。
[0012]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，光电接收单元还包括:聚光透镜、滤光片、光电二极管和测温元件；并且聚光透镜置于接收棱镜后端，光电二极管置于聚光透镜的焦点上，滤光片设置于聚光透镜和光电二极管中间，测温元件紧贴于光电二极管；聚光透镜一方面用于调制散射光进入滤光片的角度，用于获得更好的滤光效果，另一方面用于将平行的散射光聚集在光电二极管上。
[0013]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，滤光片为镀膜干涉窄带滤光片，用于滤除860nm以外的环境光。
[0014]优选的，在一种高精度高准确性的浊度测量装置中，单片机单元还包括单片机、IV转换器、锁相放大器、电压放大电路和AD转换器；并且IV转换器的输入端与光电接收单元的光电二极管相连接，输出端连接锁相放大器的输入端，锁相放大器输入端还与单片机连接，用于接收单片机产生的参考信号，锁相放大器的输出端连接电压放大电路的输入端，电压放大电路的输出端连接AD转换器的输入端，AD转换器的输出端与单片机相连接。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]1、本实用新型通过在光电接收单元内设置滤光片，对光进行过滤，进而有效的滤除外界环境光，降低在水等低浊度液体的浊度测量时的环境光的干扰，提高精确度和准确度。
[0017]2、本实用新型通过在单片机单元内设置锁相放大器，进而能够根据参考信号，仅提取与参考信号相同的信号，排除其他不同波段信号的干扰，在测量低浊度水体时，改善了由于水体散射光强度极其弱而导致信号淹没在电路噪声中的情况，提高测量的精度和准确性。
[0018]3、本实用新型通过单片机接收电信号、参考信号、测温值、参考光强信息，测得精确的浊度值，在长期运行连续测量时，能够弥补光源不稳定造成的测量误差，以及外界温度变化造成的测量偏差，提高了浊度测量的精度性和准确性。
[0019]4、本实用新型棱镜组单元的梯形斜面夹角依据棱镜材料折射率计算，使入射光以垂直于待测液体方向入射，经发射棱镜反射、待测液体折射后以45°进入待测液体；与水体内部入射光成90°的散射光，以45°入射角进入接收棱镜，经过折射和接收棱镜反射后，得到平行于入射光的散射光束。根据棱镜材质和待测介质不同，优选角度为65~75°，所述梯形斜面均进行镀银膜或铝膜处理，用于增强入射光/散射光的反射效果。
[0020]5、本实用新型通过将测温元件贴近光电二极管放置，用于测量光电二极管温度，降低周围环境对温度的影响，测量的温度更加精确，并根据与标定温度比较，补偿由于温度变化造成光电二级管增益带来的测量偏差，提高测量精度和准确性。
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本实用新型:
[0022]图1是本实用新型一种高精度高准确性的浊度测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型技术实现的措施、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0024]图1是本实用新型一种高精度高准确性的浊度测量装置的结构示意图。
[0025]如图1所示，一种高精度高准确性的浊度测量装置，包括:LED光源单元1、棱镜组单元2、光电信号接收单元3、单片机单元4，并且依次相连接，单片机单元4再与LED光源单元I相连接，构成回路。
[0026]优选的，本实施例中的LED光源单元I还包括:LED光源11、准直透镜12、硅光二极管13和脉冲恒流电源14，并且LED光源11前端与脉冲恒流电源14连接，后端安装在准直透镜12的焦点位置上，娃光二极管13安装于准直透镜12后端。
[0027]LED 光源 11 为 860± 10nm、10~20mW 的 LED 发光二极管。
[0028]优选的，本实施例中的棱镜组单元2还包括:发射棱镜21和接收棱镜22，并且发射棱镜21和接收棱镜22呈对称放置，横截面均为梯形，斜面表面进行镀银膜或铝膜处理，用于增强入射光或散射光的反射效果；并且发射棱镜21置于LED光源单元I的准直透镜12
后端O
[0029]优选的，本实施例中的发射棱镜21和接收棱镜22均为石英玻璃材质的棱镜，梯形斜面表面均进行镀银膜处理，梯形斜面夹角为70°。
[0030]优选的，本实施例中的光电接收单元3还包括:聚光透镜31、滤光片32、光电二极管33和测温元件34 ;并且聚光透镜31置于接收棱镜22后端，光电二极管33置于聚光透镜31的焦点上，滤光片32设置于聚光透镜31和光电二极管33中间，测温元件34紧贴于光电二极管33 ;聚光透镜31—方面用于调制散射光进入滤光片的角度，用于获得更好的滤光效果，另一方面用于将平行的散射光聚集在光电二极管33上。
[0031]优选的，本实施例中的滤光片32为镀膜干涉窄带滤光片，截止深度〈0.01%，带宽10nm，通带透过率80%，用于滤除860nm以外的环境光，排除环境光的干扰，提高测量精度。
[0032]优选的，本实施例中的单片机单元4还包括单片机41、IV转换器42、锁相放大器43、电压放大电路44和AD转换器45 ;并且IV转换器42的输入端与光电接收单元3的光电二极管33相连接，输出端连接锁相放大器43的输入端，锁相放大器43输入端还与单片机41连接，用于接收单片机41产生的参考信号，锁相放大器43的输出端连接电压放大电路44的输入端，电压放大电路44