[发明专利]一种门限式激光液体浊度测量装置和测量方法

摘要

本发明公开了一种门限式激光液体浊度测量装置和测量方法，测量装置包括光源模块、光路传输及光电转换模块、信号调理模块、信号采集与处理模块、可控信号发生模块，法兰、光纤聚焦器和标准液体；测量方法是利用可控信号发生模块中脉冲发生器对激光器进行高速调制后，计算脉冲光在光纤中的传输时间，然后利用带通滤波电路滤除直流干扰波，利用可调延时器控制门限电路的通断滤除同频不同时干涉信号，选取有用信号，实现了液体浊度的精准测量。本发明结构简单、稳定性高、易于实现，并有效的提高液体浊度测量精度和灵敏度，为进行在线水质监测提供了技术保障。

主权项

一种门限式激光液体浊度测量装置，其特征在于：包括光源模块（100）、光路传输及光电转换模块（200）、信号调理模块（300）、信号采集与处理模块（400）、可控信号发生模块（500），第二法兰（11B）、光纤聚焦器（12）、标准液体（13）；光源模块（100）包括激光器控制系统（101）、激光器（102）；光路传输以及光电转换模块（200）包括三端口光纤环形器（201）、光电探测器（202）、第一法兰（11A）、第三法兰（11C）；信号调理模块（300）包括前置放大电路（301）、二级放大电路（302）、带通滤波电路（303）、门限电路（304）；信号采集与处理模块（400）包括信号采集电路（401）、控制器（402）、数据显示电路（403）、存储电路（404）；可控信号发生模块（500）包括可调延时器（501）、脉冲发生器（502）；光纤聚焦器（12）通过第二法兰（11B）与三端口光纤环形器（201）连接；a.所述激光器控制系统（101）经过脉冲发生器（502）调制后，控制激光器（102）发射出周期和脉宽可调的调制光（20），所述激光器（102）采用高速脉冲调制，最小脉宽要能够达到10ps；b.所述激光器（102）发射光经第一法兰（11A）进入到三端口环形器(201)第一端口（201A），然后从三端口环形器(201)的第二端口（201B）发出并经第二法兰（11B）传输到光纤聚焦器（12），自光纤聚焦器（12）发射的光照到标准液体（13）上，经标准液体（13）内颗粒物散射后的部分后向散射光反射回光纤聚焦器（12），通过第二法兰（11B）进入到三端口光纤环形器（201），并从三端口光纤环行器（201）的第三端口（201C）经第三法兰（11C）进入到光电探测器（202），光电探测器（202）实现光信号到微弱电流信号的转换；c.所述前置放大电路（301）对光电探测器（202）转换的微弱电流信号进行电流到电压的转换和放大，二级放大电路（302）对前置放大电路（301）的输出信号进行二级放大，满足信号采集电路（401）电压范围（30A）‑10V‑＋10V的要求，带通滤波电路（303）实现脉冲发生器（502）产生频率信号的通过，不同于脉冲发生器频率的信号幅值受到大的衰减或抑制（30B）,门限电路（304）能够实现对标准液体（13）后向散射光产生的信号（33）进行选择，对具有同频不同时的交流干扰信号（31、32、35）进行隔离(30C)；d.所述信号采集电路（401）实现模拟信号到数字信号的转换，控制器（402）实现采集电路（401）的控制、数字信号处理、电压值到实际液体浊度的转换，存储电路（404）存储电压值到实际液体浊度转换的系数，数据显示电路（403）显示液体的浊度值；e.所述可调延时器（501）与脉冲发生器（502）信号同步，所述可调延时器（501）在 延时Δt1后发送使能信号启动门限电路（304），门限电路（304）打开，此时来自带通滤波电路（303）的信号开始被选取，在开通Δt2时间后，信号选取完毕，门限电路（304）关闭，门限电路（304）关闭期间，来自带通滤波电路（303）的信号全部被隔离。