專利名稱：光電式生物菌懸液濃度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于檢測液體濃度的光電式生物菌懸液濃度傳感器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生化反應(yīng)處理過程中，液體儲存和使用中對液體及溶液的生物量濃度進(jìn)行測量有著大量的需求，當(dāng)溶液及溶液濃度不同時，其光的折射率不同，光在不同溶液及不同濃度的的溶液中傳輸，其光傳輸參量會發(fā)生變化，從而可對不同溶液及溶液濃度進(jìn)行測量；現(xiàn)有濃度傳感器如專利號88218979.4存在如下缺點接收管將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后，通過一個可調(diào)電阻直接輸出，未將電信號放大；光學(xué)反射棱鏡未將光進(jìn)行2次反射；因此測量靈敏度低，測量不準(zhǔn)確。
實用新型內(nèi)容針對上述已有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種光電式生物菌懸液濃度傳感器。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，根據(jù)本實用新型的一個技術(shù)方案，提供一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼、發(fā)射管、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡、光學(xué)反射三棱鏡、聚焦透鏡、接收管、驅(qū)動電路；發(fā)射管和接收管放置在同一平面上并與光學(xué)反射三棱鏡的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管和接收管的中心位置與光學(xué)反射三棱鏡的棱邊的距離相等，在發(fā)射管與光學(xué)反射三棱鏡之間放置一個光學(xué)準(zhǔn)值透鏡，接收管與光學(xué)反射三棱鏡之間放置一個聚焦透鏡；將驅(qū)動電路連接到發(fā)射管和接收管；同時，將光學(xué)反射三棱鏡、發(fā)射管、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡、接收管、聚焦透鏡放入耐腐蝕的外殼內(nèi)并整體密封；在接收管后連接一個放大電路，所述放大電路由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，調(diào)整電阻R4可調(diào)整差分放大器的放大倍數(shù)，從而使該傳感器有較高靈敏度和準(zhǔn)確性。
其中，發(fā)射管提供光源；光學(xué)準(zhǔn)值透鏡接收發(fā)射管發(fā)出的光線，使光線全部聚焦形成平行光線發(fā)射到光學(xué)反射三棱鏡，可使光線在反射界面處有較大的接觸面；光學(xué)反射三棱鏡接收光學(xué)準(zhǔn)值透鏡發(fā)出的光，光學(xué)反射三棱鏡將接收到的光進(jìn)行2次反射，使光強(qiáng)產(chǎn)生兩次衰減，相當(dāng)于對溶液的濃度信號起到了放大作用，從而使該傳感器有較高靈敏度；聚焦透鏡接收光學(xué)反射棱鏡反射的光并進(jìn)行聚焦，發(fā)射給接收管；接收管接收聚焦透鏡發(fā)出的光線，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并輸入到放大電路；驅(qū)動電路為發(fā)射管和接收管提供驅(qū)動電壓。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述光學(xué)反射三棱鏡是等腰三角形的光學(xué)反射三棱鏡，并在光學(xué)反射三棱鏡的反射界面處進(jìn)行鍍膜，使光線在反射界面處產(chǎn)生振蕩，提高了被測溶液以及溶液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述發(fā)射管是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述接收管是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述驅(qū)動電路由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管的集電極。
本實用新型所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，對待測溶液沒有特殊要求，適應(yīng)范圍廣，可廣泛應(yīng)用于制劑、制酒、微量分析、生化、環(huán)保等行業(yè)。該濃度傳感器采用光學(xué)反射三棱鏡，對接收到的光進(jìn)行了二次反射，使光強(qiáng)產(chǎn)生兩次衰減，相當(dāng)于溶液的濃度(密度)信號起到了放大作用，通過調(diào)整電位器W2而得到不同的基準(zhǔn)電平(調(diào)零)，使傳感器獲得不同測量零點，因此測量準(zhǔn)確、反應(yīng)靈敏；通過在光學(xué)反射三棱鏡的反射界面處進(jìn)行鍍膜，使光線在反射界面處產(chǎn)生振蕩，提高了被測溶液以及溶液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度；通過調(diào)整電位器W1可調(diào)整發(fā)射管的發(fā)光強(qiáng)度；同樣調(diào)整W1可使接收管工作在線性區(qū)，從而使該傳感器有較高靈敏度和較好的線性特性，由于該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，因此使用這種濃度傳感器具有較高的性能價格比。


圖1是本實用新型所述的濃度傳感器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型所述的濃度傳感器的光路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，由外殼6、發(fā)射管D1、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡4、光學(xué)反射三棱鏡1、聚焦透鏡5、接收管Q1、驅(qū)動電路2、放大電路3構(gòu)成，將光學(xué)反射棱鏡1、發(fā)射管D1、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡4、接收管Q1、聚焦透鏡5放入耐腐蝕的外殼6內(nèi)并整體密封后放入待測溶液中，光學(xué)反射三棱鏡1可以選用等腰三角形的光學(xué)反射三棱鏡，并在光學(xué)反射三棱鏡的反射界面處進(jìn)行鍍膜，其中如圖2所示，發(fā)射管D1和接收管Q1放置在同一平面上并與光學(xué)反射三棱鏡1的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管D1和接收管Q1的中心位置與光學(xué)反射三棱鏡1的棱邊的距離相等，在發(fā)射管D1與光學(xué)反射三棱鏡1之間放置一個光學(xué)準(zhǔn)值透鏡4，接收管Q1與光學(xué)反射三棱鏡1之間放置一個聚焦透鏡5；發(fā)射管D1發(fā)射的光線經(jīng)過光學(xué)準(zhǔn)值透鏡4后變成平行光線，照射到光學(xué)反射三棱鏡1，光學(xué)反射三棱鏡1經(jīng)過兩次反射，使光強(qiáng)產(chǎn)生兩次衰減后發(fā)射給聚焦透鏡5，聚焦透鏡5接收后并進(jìn)行聚焦，照射到接收管Q1；接收管Q1將收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并送入放大電路；將驅(qū)動電路2連接到發(fā)射管D1和接收管Q1，為發(fā)射管、接收管提供驅(qū)動電壓；在接收管Q1后連接一個放大電路3；所述放大電路3由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管Q1的輸出并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，改變電阻R4可改變差分放大器的放大倍數(shù)；當(dāng)待測溶液及溶液的濃度發(fā)生變化時，光學(xué)反射棱鏡1反射的光強(qiáng)也要發(fā)生變化，放大電路3輸出的電信號也要發(fā)生變化，由此測試出溶液及溶液的濃度。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述發(fā)射管D1可以是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路2，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述接收管Q1可以是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路2，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述驅(qū)動電路2由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，電位器W1的另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管Q1的集電極，通過調(diào)整電位器W1，調(diào)整發(fā)射光強(qiáng)度同時使光敏三極管Q1工作在線性區(qū)。
權(quán)利要求1.一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼(6)、發(fā)射管(D1)、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡(4)、光學(xué)反射三棱鏡(1)、聚焦透鏡(5)、接收管(Q1)、驅(qū)動電路(2)；發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)放置在同一平面上并與光學(xué)反射三棱鏡(1)的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)的中心位置與光學(xué)反射三棱鏡(1)的棱邊的距離相等，在發(fā)射管(D1)與光學(xué)反射三棱鏡(1)之間放置一個光學(xué)準(zhǔn)值透鏡(4)，接收管(Q1)與光學(xué)反射三棱鏡(1)之間放置一個聚焦透鏡(5)；將驅(qū)動電路(2)連接到發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)；同時，將光學(xué)反射三棱鏡(1)、發(fā)射管(D1)、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡(4)、接收管(Q1)、聚焦透鏡(5)放入耐腐蝕的外殼(6)內(nèi)并整體密封；其特征在于在接收管(Q1)后連接一個放大電路(3)，所述放大電路(3)由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于光學(xué)反射三棱鏡(1)是等腰三角形的光學(xué)反射三棱鏡，并在光學(xué)反射三棱鏡的反射界面處進(jìn)行鍍膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生光電式物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述發(fā)射管(D1)是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路(2)，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述接收管(Q1)是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路(2)，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述驅(qū)動電路(2)由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，電位器W1的另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管(Q1)的集電極。
專利摘要一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼(6)、發(fā)射管(D1)、光學(xué)準(zhǔn)值透鏡(4)、光學(xué)反射三棱鏡(1)、聚焦透鏡(5)、接收管(Q1)、驅(qū)動電路(2)；在接收管(Q1)后連接一個放大電路(3)，所述放大電路(3)由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“－”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，可廣泛應(yīng)用于制劑、制酒、微量分析、生化、環(huán)保等行業(yè)。
文檔編號G01D5/58GK2819214SQ20052003325
公開日2006年9月20日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者趙明富, 廖強(qiáng), 朱恂, 羅松 申請人:重慶工學(xué)院