[实用新型]浊度传感器及浊度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种浊度传感器，尤其涉及一种基于散射光测量法的浊度传感器，属于液体参数测量技术领域。

背景技术

水的浊度是水中不同形状、大小、比重的悬浮物、微生物和胶体物质等杂质对光的吸收和散射作用的一种反映，是水样的一种光学性质。随着人们生活水平的日益提高，以及对生命健康、自然环境的日益关注，对于水质浊度的监测越来越受到人们的重视。浊度不仅是衡量水质良好程度的重要指标之一，而且也是考察水处理效果的重要依据。因此，对水体浊度的在线检测具有非常重要的现实意义。

根据浊度的测量原理，浊度的检测方法可分为两种，一种是透射光测量法，另一种是散射光测量法。其中散射光测量法又可分为样品内散射法及样品表面散射法。浊度测量国际标准ISO7027和美国环保标准EPA180.1就是利用样品内散射法测量与入射光方向成90^。角的散射光强度来确定浊度值。这种浊度测量方法其线性度好，测量精度高，但由于在高浊度测量时会产生二次散射，90^。方向上的散射光已不能正确反映其浊度，进入测量盲区，所以这种测量方法的范围一般在0~200NTU。表面散射法只需测量样品浅表面的散射光，入射光无需在样品内长时间传输，因而有着更大的测量范围，可以达到1000NTU以上，并在整个范围内线性度也较好。一般认为，散射光浊度测量仪从原理上更符合浊度的定义，而且在应用上其对低浊度情况下的测量更加精准，散射光浊度测量仪相对于透射光浊度测量仪更为合理。

近年来，表面散射法因其优点受到了人们的重视。现有技术中也有借助表面散射法进行检测的浊度传感器。例如中国专利CN1087425A公开了一种浊度仪，就是利用表面散射法进行浊度检测，其包括水取样器、清洗装置、光源、聚光镜、光电接收器、信号处理与显示电路，水取样器是一个直立圆桶，在此圆桶上半截有一个带出水口的套桶，圆桶底的中央安装一个密封轴承，与自动清洗装置的主轴相配合。测量时，待测液体经进水口流入直立圆桶并在桶口形成一个光滑的镜面，而后溢出圆桶进入套桶再由出水口流出。光源和光电探测器安装在直立圆桶上方，两者成90^。角。这种结构设计的优点是光源和光电接收模块和待测液体是非接触式的，可以避免光学接收窗的污染现象，但是对待测液体的流速有要求，流速太快会导致形成的液体平面产生波动，散射光的位置会发生改变，这样光电探测器接收到的散射光强就会发生改变，影响测量准确性。整个装置的结构安装比较复杂，不能满足小型化、便携性的要求。并且，上述缺陷在现有的基于表面散射法设计的浊度仪中普遍存在。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种浊度传感器及浊度测量装置，采用样品内散射法和样品表面散射法相结合的测量方式，具有结构设计简单、精度准确、测量范围宽的优点。

本实用新型的浊度传感器包括壳体、光源、光电接收模块，所述壳体为具有一个平面状底面的桶状壳体；所述光源设置于靠近所述底面的壳体侧壁内侧，可向所述底面发射与所述底面的夹角为20°的平行光；所述底面上嵌设有沿光源出射光方向依次排布的两个透明窗镜：第一窗镜、第二窗镜，其中第一窗镜位于光源所发射光线与底面的交点处；所述光电接收模块包括设置于所述壳体内部空间中的两个光电探测器：第一光电探测器、第二光电探测器，分别用于检测从第一窗镜、第二窗镜射入的与光源所发射平行光垂直的光线强度。

优选地，光源所在的壳体侧壁与所述底面间的夹角为70°，光源所发射的平行光垂直于光源所在的壳体侧壁。

进一步地，在光源与第一窗镜之间光路和第一窗镜与第一光电检测器之间光路的中间，以及第一窗镜与第一光电检测器之间光路和第二窗镜与第二光电检测器之间光路的中间，分别设置有防止光串扰的挡板。

本实用新型的浊度测量装置，包括浊度传感器及信号处理模块，所述浊度传感器为以上任一技术方案所述浊度传感器，所述第一光电探测器、第二光电探测器分别与所述信号处理模块电连接，所述信号处理模块可利用样品表面散射法对第一光电探测器输出的信号进行处理，得到第一浊度值，同时，利用样品内散射法对第二光电探测器输出的信号进行处理，得到第二浊度值。

优选地，所述信号处理模块可按照以下方法从第一浊度值、第二浊度值中选择一个作为最终输出的浊度值：如第一浊度值、第二浊度值均小于200NTU，则以第二浊度值作为最终输出的浊度值，否则，以第一浊度值作为最终输出的浊度值。

相比现有技术，本实用新型技术方案及其进一步改进技术方案具有以下有益效果：