本發(fā)明涉及一種水中溶解氧測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

溶解氧作為一項(xiàng)重要的水質(zhì)指標(biāo)，無論在水質(zhì)評(píng)價(jià)還是在科學(xué)研究中，都具有重要作用。如何準(zhǔn)確、連續(xù)快速測(cè)定溶解氧濃度一直是分析化學(xué)的重要課題。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)測(cè)定水中溶解氧通常采用碘量法及其修正法和膜電極法。碘量法缺點(diǎn)是容易受水中的氧化有機(jī)物和硫化物干擾，實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣難以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)；膜電極法的缺點(diǎn)是要求水體有一定流速，電解液和膜片需要頻繁更換和標(biāo)定致使維護(hù)成本高，在線監(jiān)測(cè)性能不穩(wěn)定。

熒光法溶解氧儀是基于物理學(xué)中特定物質(zhì)對(duì)活性熒光的猝熄原理。熒光法測(cè)量具有較高的測(cè)量精度和抗干擾能力，采用其方法的溶解氧儀具有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)研發(fā)熒光法溶解氧儀的廠家很少，并且產(chǎn)品質(zhì)量都不理想，所以涉及到熒光法溶解氧采購的項(xiàng)目基本上都倚賴于進(jìn)口品牌。但是由于進(jìn)口品牌價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)很多用戶現(xiàn)在還是在用膜法溶解氧?；跓晒夥ㄈ苎鮾x的諸多優(yōu)點(diǎn)，很容易受到國(guó)內(nèi)用戶的認(rèn)可，且溶解氧無論是在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)，還是污水處理上又是一個(gè)必不可少的監(jiān)測(cè)參數(shù)，所以熒光法溶解氧在國(guó)內(nèi)有很大的市場(chǎng)有待開發(fā)，并將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污水處理等領(lǐng)域起到保駕護(hù)航的作用。

于2014.10.15公布的第cn104101585a號(hào)的中國(guó)發(fā)明公開了一種用于在線溶氧儀的正弦信號(hào)相位差測(cè)量裝置及方法，其裝置包括信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、熒光膜、熒光接收模塊、編解碼器和信號(hào)處理器，適應(yīng)于熒光法在線溶氧儀的熒光與激發(fā)光相位差的計(jì)算。但該裝置也只是原理上的測(cè)量裝置，還未形成一款真正的儀器產(chǎn)品，而且該裝置只是算出熒光與激發(fā)光的相位差，并不能最終算出水中溶解氧的含量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種水中溶解氧測(cè)量?jī)x，不僅能激發(fā)紅光與補(bǔ)償紅光的相位差，還可通過主cpu根據(jù)該相位差，結(jié)合大氣壓，鹽度，溫度參數(shù)，最終計(jì)算出溶解氧濃度。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種水中溶解氧測(cè)量?jī)x，包括殼體、主板、led藍(lán)光燈、led紅光燈，熒光膜以及光線接收器；所述主板設(shè)在殼體內(nèi)，并布置有驅(qū)動(dòng)電路、dsp芯片和主控芯片；所述led藍(lán)光燈、led紅光燈設(shè)在殼體內(nèi)并對(duì)稱固定在主板的一端部?jī)蓚?cè)且連接所述驅(qū)動(dòng)電路，且led藍(lán)光燈、led紅光燈的光線交匯點(diǎn)落在對(duì)稱軸上；所述熒光膜垂直設(shè)置在該對(duì)稱軸上并安裝于所述殼體的端部，所述光線接收器設(shè)置在殼體內(nèi)并依次連接所述主板上的dsp芯片和主控芯片。

進(jìn)一步的，所述led藍(lán)光燈前設(shè)有460nm濾光片。

進(jìn)一步的，所述led紅光燈前設(shè)有中心孔擋板。

進(jìn)一步的，所述熒光膜和光線接收器之間的光路上依次設(shè)置有透光鏡、650nm濾光片以及聚光凸鏡。

進(jìn)一步的，所述殼體還包括傳感器主殼、光路固定座和熒光帽，所述光路固定座和所述傳感器主殼對(duì)接，所述光路固定座的外端具有一透光窗口，所述熒光膜通過所述熒光帽安裝在透光窗口上，所述光路固定座上還設(shè)有一支架，所述透光鏡、650nm濾光片、聚光凸鏡以及光線接收器均設(shè)在該支架上。從而實(shí)現(xiàn)將光路部件集成為一體，便于維護(hù)安裝，并可以準(zhǔn)確的控制光通量。

進(jìn)一步的，所述主板的一端部具有兩支腳和一中心凹口，該兩支腳和中心凹口構(gòu)成u字型結(jié)構(gòu)，所述led藍(lán)光燈、led紅光燈設(shè)在該兩支腳的末端，所述650nm濾光片、聚光凸鏡以及光線接收器均設(shè)在所述中心凹口處，這樣使結(jié)構(gòu)更為緊湊，更有利于裝置小型化。

進(jìn)一步的，所述主板還布置有音頻電路，所述驅(qū)動(dòng)電路為恒流源驅(qū)動(dòng)電路，所述音頻電路分別與所述驅(qū)動(dòng)電路及dsp芯片連接，即可通過dsp芯片控制音頻電路發(fā)射波形，經(jīng)過恒流源驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述led藍(lán)光燈、led紅光燈閃爍，發(fā)出光波。

進(jìn)一步的，所述光線接收器包括依次連接的硅光電池、i/v轉(zhuǎn)換電路以及放大濾波電路，該放大濾波電路還連接所述音頻電路。硅光電池接收閃爍光傳回來的波形，經(jīng)過i/v轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過后級(jí)放大濾波后傳給音頻電路。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的水中溶解氧測(cè)量?jī)x具有殼體、主板(布置有dsp芯片和主控芯片)、led藍(lán)光燈、led紅光燈，熒光膜以及光線接收器，測(cè)量時(shí)可通過dsp芯片根據(jù)一定的頻率切換led藍(lán)光燈和led紅光燈的亮暗，光線接收器把收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為ad模擬信號(hào)傳遞給dsp芯片。dsp芯片對(duì)收到的模擬信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到激發(fā)紅光與補(bǔ)償紅光的相位差，并把得到的相位差傳給主cpu，最后由主cpu結(jié)合大氣壓，鹽度，溫度參數(shù)，最終計(jì)算出溶解氧濃度。

2、本發(fā)明的水中溶解氧測(cè)量?jī)x已經(jīng)形成具體的儀器產(chǎn)品，設(shè)置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，可長(zhǎng)時(shí)間在線監(jiān)測(cè)溶解氧，無需更換膜片和電解液，基本免維護(hù)，使用成本低；不消耗氧氣，沒有流速和攪動(dòng)要求；不受水中各種化合物影響，精度高值穩(wěn)定。

附圖說明

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明水中溶解氧測(cè)量?jī)x的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明水中溶解氧測(cè)量?jī)x的原理連接框圖。

圖3為本發(fā)明音頻處理led發(fā)射和接收區(qū)的電路圖。

圖4為本發(fā)明led輪回發(fā)射區(qū)的電路圖。

圖5為本發(fā)明信號(hào)處理的電路圖。

圖6為本發(fā)明水中溶解氧測(cè)量?jī)x的dsp主控電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的水中溶解氧測(cè)量?jī)x，包括殼體1、主板2、led藍(lán)光燈3、led紅光燈4，熒光膜5以及光線接收器6；所述主板2設(shè)在殼體1內(nèi)，并布置有驅(qū)動(dòng)電路21、dsp芯片22和主控芯片23；所述led藍(lán)光燈3、led紅光燈4設(shè)在殼體1內(nèi)并對(duì)稱固定在主板2的一端部?jī)蓚?cè)且連接所述驅(qū)動(dòng)電路21，且led藍(lán)光燈3、led紅光燈4的光線交匯點(diǎn)落在對(duì)稱軸o上；所述熒光膜5垂直設(shè)置在該對(duì)稱軸o上并安裝于所述殼體1的端部，所述光線接收器6設(shè)置在殼體1內(nèi)并依次連接所述主板2上的dsp芯片22和主控芯片23。

所述led藍(lán)光燈3前設(shè)有460nm濾光片32，使460nm的光可以透過濾光片。所述led紅光燈4前設(shè)有中心孔擋板42，從而可以將光強(qiáng)調(diào)節(jié)在合適的范圍內(nèi)。所述熒光膜5和光線接收器6之間的光路上依次設(shè)置有透光鏡7、650nm濾光片8以及聚光凸鏡9。透光鏡7既可透光還可防水，650nm濾光片8可有效防止環(huán)境光干擾光線接收器6，以保證最終測(cè)試出的溶解氧值穩(wěn)定可靠。

在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述殼體1包括傳感器主殼11、光路固定座12和熒光帽13，所述光路固定座12和所述傳感器主殼11對(duì)接，所述光路固定座12的外端具有一透光窗口(未圖示)，所述熒光膜5通過所述熒光帽13安裝(如螺紋連接)在透光窗口上，所述光路固定座12上還設(shè)有一支架122，所述透光鏡7、650nm濾光片8、聚光凸鏡9以及光線接收器6均設(shè)在該支架上。從而實(shí)現(xiàn)將光路部件集成為一體，便于維護(hù)安裝，并可以準(zhǔn)確的控制光通量。

所述主板2的一端部具有兩支腳25和一中心凹口26，該兩支腳25和中心凹口26構(gòu)成u字型結(jié)構(gòu)，所述led藍(lán)光燈3、led紅光燈4設(shè)在該兩支腳25的末端，所述650nm濾光片8、聚光凸鏡9以及光線接收器6均設(shè)在所述中心凹口26處，這樣使結(jié)構(gòu)更為緊湊，更有利于裝置小型化。

如圖3和圖4所示，所述主板2還布置有音頻電路27，所述驅(qū)動(dòng)電路21為恒流源驅(qū)動(dòng)電路，所述音頻電路27分別與所述驅(qū)動(dòng)電路21及dsp芯片22連接，即可通過dsp芯片22控制音頻電路27發(fā)射波形，經(jīng)過恒流源驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)所述led藍(lán)光燈2、led紅光燈3閃爍，發(fā)出光波。

如圖5所示，所述光線接收器6包括硅光電池61、i/v轉(zhuǎn)換電路62以及放大濾波電路63，該放大濾波電路63還連接所述音頻電路27。硅光電池61接收閃爍光傳回來的波形，經(jīng)過i/v轉(zhuǎn)換電路62的i/v轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過后級(jí)放大濾波電路63放大濾波后傳給音頻電路27。

再如圖6所示，dsp芯片22控制音頻電路27發(fā)射波形，控制所述led藍(lán)光燈3、led紅光燈4閃爍，先點(diǎn)亮led紅光燈4，發(fā)出650nm波段的補(bǔ)償紅光，紅光經(jīng)過熒光膜片5反射回來后，使用硅光電池61接收反射光并把轉(zhuǎn)換后的電流轉(zhuǎn)換成電壓發(fā)給送dsp芯片，然后點(diǎn)亮led藍(lán)光燈3，當(dāng)led藍(lán)光燈3點(diǎn)亮?xí)r光線穿過濾光片使460nm波段的藍(lán)光照射到熒光膜片5后，熒光物質(zhì)受到激發(fā)后產(chǎn)生紅光，使用硅光電池61接收反射光并把轉(zhuǎn)換后的電流轉(zhuǎn)換成電壓發(fā)給送dsp芯片；如此周而復(fù)始閃亮led藍(lán)光燈3、led紅光燈4；dsp芯片22實(shí)時(shí)接收光強(qiáng)的變化，每個(gè)周期dsp芯片22采集不同時(shí)刻反射回來的兩束紅光(即激發(fā)紅光和補(bǔ)償紅光)的正弦波形，使用帶濾波機(jī)制的傅里葉算法和加權(quán)求均值算法，得到兩束光的波形的相位差，并由主控芯片23通過相位差再結(jié)合大氣壓，鹽度，溫度參數(shù)，最后計(jì)算出溶解氧濃度。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。