[发明专利]基于选通双光路的水浊度测量系统和测量方法

说明书

技术领域

本发明属于液体浊度测量技术领域，特别涉及了基于选通双光路的水浊度测量系统和测量方法。

背景技术

水的浊度是水样中的一种光学效应，是指水样中悬浮的固体颗粒物以及杂质对光的散射及吸收所引起的水样透明度变化的程度。近年来，水体污染事件时有发生威胁着广大人名群众的生命健康，这无疑引起了大众对水质监测的关心。随之带来的，如何快速地抗干扰地测量出野外水源地的水质状况便成了一个重要的问题。

根据浊度测量国际标准ISO7027，浊度的测量是在90°方向上测量散射光，该测量方法在低浊度区域具有良好的线性关系，但由于散射光在高浊度区域产生了二次散射导致了测量误差。在野外的水体中，水体浊度一般较容易产生二次散射效应，使得测量误差较大。因此市场上普遍是通过测量误差较小的透射光来实现浊度检测。而在另一方面，在实际测量中，单光源单光路类型的浊度仪尽管简单实用，但其显著缺点是随着器件使用时间的增加，光源的稳定性会变差，其发出的光强与理论值会存在差异，以及光电探测器随着温度的变化以及表面的污损使得性能下降，导致测量值与实际值的误差。

在已经公开的发明(公开号：CN103454252A)中，发明人采用了单光源90°散射与测量原本光强相结合的方式，同时采样散射光以及光源的光，以解决由于光源不稳而造成的误差。但由于该测量方法采用了两个探测器，故无法解决因不同电探测器在不同位置所导致的污损状况不同以及多个光电探测器探测性能的不一致所带来的测量误差。同时其选择的散射光法测量浊度在高浊度时，由于二次散射的缘故使得误差较大，因而该方案的测量范围受到了限制。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供基于选通双光路的水浊度测量系统和测量方法，消除由于光源不稳导致的浊度测量的误差以及多个探测器性能不一致所造成的误差。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

基于选通双光路的水浊度测量系统，包括水浊度信号采集模块、信号处理模块、控制模块和显示模块；所述水浊度信号采集模块包括光源发生器、第一分光镜、第二分光镜、第一平面镜、第二平面镜、第一挡板、第二挡板、测量槽、凸透镜和光电探测器；所述第一分光镜、第一挡板、第二分光镜和凸透镜依次排布在同一水平线上，所述第一分光镜、第二挡板和第一平面镜依次排布在同一铅垂线上，所述第一平面镜、测量槽和第二平面镜依次排布在同一水平线上，所述第二分光镜与第二平面镜位于同一铅垂线上，所述测量槽内盛有待测液体；所述控制模块分别连接第一挡板和第二挡板的作动机构以控制第一挡板和第二挡板的转动；所述光源发生器向第一分光镜发射光线，该光线被第一分光镜分成沿水平方向的第一分光以及沿铅垂方向的第二分光；当第一挡板转动到不遮挡第一分光的位置时，第一分光依次入射第二分光镜和凸透镜；当第二挡板转动到不遮挡第二分光的位置时，第二分光依次入射第一平面镜、测量槽、第二平面镜、第二分光镜和凸透镜；所述光电探测器的输入端采集凸透镜射出的光信号，光电探测器的输出端与信号处理模块、控制模块和显示模块依次连接。

其中，上述测量槽的上部开有入水口，测量槽的下部开有出水口；测量槽靠近入水口的内壁上设有至少一对折流板，这一对折流板中的两块折流板分别设置在测量槽两侧内壁上，每块折流板与靠近入水口一侧的内壁所成夹角在45°～75°之间；测量槽靠近出水口的内壁上设有至少一对折流板，这一对折流板中的两块折流板分别设置在测量槽两侧内壁上，每块折流板与靠近出水口一侧的内壁所成夹角在45°～75°之间。

其中，上述光源发生器发出860nm的近红外光。

其中，上述第一分光镜、第二分光镜均为光栅式分光镜。

其中，上述光电探测器采用光电三极管。

其中，上述信号处理模块包括依次连接的放大电路、滤波电路和AD转换器，所述放大电路的输入端连接光电探测器的输出端，AD转换器的输出端连接控制模块。

本发明还包括基于上述水浊度测量系统的水浊度测量方法，包括以下步骤：

(1)打开测量槽的入水口与出水口，在测量槽中缓慢充进待测液体；

(2)启动光电探测器在测量前进行预热，在光电探测器的温度稳定后，进行测量；

(3)光源发生器输出相应频率光束，经过第一分光镜产生第一分光与第二分光，控制模块控制第一挡板挡住第一分光的光路，并控制第二挡板不遮挡第二分光的光路，一段时间之后，控制模块控制第二挡板挡住第二分光的光路，并控制第一挡板不遮挡第一分光的光路，光电探测器将两次操作接收到的光信号转换为电信号，并将电信号经信号处理模块传送给控制模块；