本實(shí)用新型專利技術(shù)公開一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶、第一光纖、第二光纖束、玻璃管、凹面鏡和依次連接的光電探測(cè)器、信號(hào)放大與解調(diào)模塊、單片機(jī)、信號(hào)調(diào)制模塊、激光器，凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置液體中與凹面鏡不接觸，第一光纖的一端和第二光纖束的一端設(shè)置于玻璃管內(nèi)，第一光纖與凹面鏡的中心共線，第一光纖的另一端與激光器連接，第二光纖束的另一端與光電探測(cè)器連接；激光器發(fā)射光經(jīng)第一光纖發(fā)射到待測(cè)液體并到達(dá)凹面鏡，凹面鏡進(jìn)行反射后回饋到第二光纖束并傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)放大解調(diào)送入單片機(jī)，得到信號(hào)的電壓幅值。所述裝置適應(yīng)不同液體的測(cè)量需求，提高儀器的使用效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，主要應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物發(fā)酵工程等領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
濁度是反映水樣中細(xì)菌、病原體、以及某些固體懸浮微粒等雜質(zhì)對(duì)光散射程度的一種度量，是水的一種光學(xué)性質(zhì)。近年來，隨著人們對(duì)生命健康、自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的日益關(guān)注，水質(zhì)濁度的監(jiān)測(cè)愈來愈受到重視。一方面，水中含有的泥土、砂礫以及有機(jī)物等各類懸浮物質(zhì)的含量直接影響飲用水、工業(yè)用水的質(zhì)量。另一方面，這些水中的懸浮物還會(huì)吸附細(xì)菌、病原體等有害物質(zhì)，并對(duì)其起到一定的保護(hù)作用，嚴(yán)重影響消毒、凈化等常規(guī)水處理的效果。因此，不管是在工業(yè)生產(chǎn)還是在飲用水或水產(chǎn)品加工過程中，對(duì)水體的濁度監(jiān)控都必不可少。目前，傳統(tǒng)濁度儀有兩種類型:一種是實(shí)驗(yàn)室型濁度儀，這種類型的濁度儀通常需要標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試瓶或測(cè)試槽，測(cè)量時(shí)先取適量待測(cè)液體放入標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試瓶或測(cè)試槽中，然后在進(jìn)行測(cè)量，在實(shí)際應(yīng)用中就顯得很不方便，只能應(yīng)用于抽樣測(cè)量，不能連續(xù)測(cè)量流動(dòng)的液體的濁度，應(yīng)用領(lǐng)域較窄；另一種是在線流通式濁度儀，國際上的通常做法是將發(fā)光器件、接受器件以及信號(hào)放大部分密封在一個(gè)探頭內(nèi)，探頭投入到待測(cè)液體中進(jìn)行測(cè)量，這種做法因電路部分浸沒在液體中，對(duì)探頭的密封性要求較高，工作穩(wěn)定性和測(cè)量體積都會(huì)受到大大限制。針對(duì)這些問題，近年來出現(xiàn)了光纖式濁度測(cè)量裝置，例如我國專利技術(shù)專利CN201210401753.4公開了一種光纖式激光液體濁度測(cè)量裝置，包括激光器、光纖、光纖環(huán)行器、光纖準(zhǔn)直器、光電探測(cè)器及信號(hào)解調(diào)和處理系統(tǒng)構(gòu)成，在測(cè)量系統(tǒng)中采用光纖環(huán)行器和準(zhǔn)直器的全光纖結(jié)構(gòu)，基于后向散射光測(cè)量原理，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離及復(fù)雜環(huán)境下的濁度測(cè)量。但這種結(jié)構(gòu)所測(cè)量的散射光強(qiáng)很小，對(duì)電路設(shè)計(jì)要求較高。根據(jù)朗伯-比爾定律可知，接收光強(qiáng)不僅跟液體濁度本身相關(guān)，同時(shí)也跟測(cè)量光程有關(guān)。為了適應(yīng)不同液體的測(cè)量需求，有時(shí)要選擇不同的測(cè)量光程，以提高測(cè)量精度，這就大大降低了儀器的使用效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的，在于提供一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)在不同場(chǎng)合、不同濁度范圍和要求下液體濁度的準(zhǔn)確在線檢測(cè)。為了達(dá)成上述目的，本技術(shù)的解決方案是:一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶、第一光纖、第二光纖束、玻璃管、凹面鏡和依次連接的光電探測(cè)器、信號(hào)放大與解調(diào)模塊、單片機(jī)、信號(hào)調(diào)制模塊、激光器，所述凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置待測(cè)液體中，且與凹面鏡不接觸，第一光纖的一端和第二光纖束的一端設(shè)置于玻璃管內(nèi)，第一光纖與凹面鏡的中心共線，第一光纖的另一端與激光器連接，第二光纖束的另一端與光電探測(cè)器連接；單片機(jī)通過指令控制信號(hào)調(diào)制模塊對(duì)激光器進(jìn)行方波調(diào)制，使激光器輸出調(diào)制光強(qiáng)，經(jīng)第一光纖發(fā)射到待測(cè)液體并到達(dá)凹面鏡，凹面鏡進(jìn)行反射后回饋到第二光纖束并傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，光電探測(cè)器將回饋的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，信號(hào)放大與解調(diào)模塊接收到的電信號(hào)放大解調(diào)后送入單片機(jī)，得到信號(hào)的電壓幅值，單片機(jī)將得到的電壓幅值和標(biāo)準(zhǔn)濁度與電壓值變化關(guān)系比對(duì)，得出液體濁度的大小。進(jìn)一步的，所述第二光纖束由六根光纖組成，六根光纖均勻分布在第一光纖的外圍。進(jìn)一步的，所述第一光纖采用單模光纖。進(jìn)一步的，所述第二光纖束采用單模光纖。進(jìn)一步的，所述光電探測(cè)器采用高靈敏度雪崩光電探測(cè)器。采用上述方案后，本技術(shù)采用后向散射式測(cè)量原理，同時(shí)增加對(duì)反射光的測(cè)量，增大了接收光強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度，而且對(duì)光傳輸介質(zhì)，即第一光纖和第二光纖束均的改進(jìn)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。本技術(shù)適應(yīng)不同液體的測(cè)量需求，大大提高儀器的使用效率。【附圖說明】圖1是本技術(shù)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本技術(shù)的第一光纖和第二光纖束的截面示意圖。【具體實(shí)施方式】以下將結(jié)合附圖，對(duì)本技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示，一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶10、第一光纖4、第二光纖束7、玻璃管5、凹面鏡6和依次連接的光電探測(cè)器8、信號(hào)放大與解調(diào)模塊9、單片機(jī)1、信號(hào)調(diào)制模塊2、激光器3，所述凹面鏡6放置瓶底，玻璃管5豎直放置待測(cè)液體中，且與凹面鏡6不接觸，第一光纖4的一端和第二光纖束7的一端設(shè)置于玻璃管5內(nèi)，第一光纖4與凹面鏡6的中心共線，第一光纖4的另一端與激光器3連接，第二光纖束7的另一端與光電探測(cè)器8連接。所述單片機(jī)I通過指令控制信號(hào)調(diào)制模塊2對(duì)激光器3進(jìn)行方波調(diào)制，使激光器3輸出調(diào)制光強(qiáng)，避免背景光及環(huán)境變化對(duì)信號(hào)的干擾。所述激光器3發(fā)射光經(jīng)第一光纖4發(fā)射到待測(cè)液體并到達(dá)凹面鏡6，凹面鏡6進(jìn)行反射后回饋到第二光纖束7并傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器8。所述光電探測(cè)器8采用高靈敏度雪崩光電探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)微弱光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。所述光電探測(cè)器8將回饋的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，信號(hào)放大與解調(diào)模塊9接收到的電信號(hào)，將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為低頻直流信號(hào)，放大后送入單片機(jī)1，最終得到信號(hào)的電壓幅值。單片機(jī)I將得到的電壓幅值和標(biāo)準(zhǔn)濁度與電壓值變化關(guān)系比對(duì)，得出液體濁度的大小。如圖2所不，所述第二光纖束由六根光纖組成，六根光纖均勾分布在第一光纖的外圍。將發(fā)射光纖和接收光纖放在一起，簡化了探頭結(jié)構(gòu)，目的在于增大接收面積，增強(qiáng)接收光強(qiáng)，從而提高測(cè)量精度。本技術(shù)采用后向散射式測(cè)量原理，同時(shí)增加對(duì)反射光的測(cè)量，增大了接收光強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的測(cè)量精度。而且光傳輸介質(zhì)，即第一光纖和第二光纖束均采用單模光纖，抗干擾性強(qiáng)、能遠(yuǎn)距離傳輸、損耗低，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。以上實(shí)施例僅為說明本技術(shù)的技術(shù)思想，不能以此限定本技術(shù)的保護(hù)范圍，凡是按照本技術(shù)提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本技術(shù)保護(hù)范圍之內(nèi)。【主權(quán)項(xiàng)】1.一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于:包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶、第一光纖、第二光纖束、玻璃管、凹面鏡和依次連接的光電探測(cè)器、信號(hào)放大與解調(diào)模塊、單片機(jī)、信號(hào)調(diào)制模塊、激光器，所述凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置待測(cè)液體中，且與凹面鏡不接觸，第一光纖的一端和第二光纖束的一端設(shè)置于玻璃管內(nèi)，第一光纖與凹面鏡的中心共線，第一光纖的另一端與激光器連接，第二光纖束的另一端與光電探測(cè)器連接；單片機(jī)通過指令控制信號(hào)調(diào)制模塊對(duì)激光器進(jìn)行方波調(diào)制，使激光器輸出調(diào)制光強(qiáng)，經(jīng)第一光纖發(fā)射到待測(cè)液體并到達(dá)凹面鏡，凹面鏡進(jìn)行反射后回饋到第二光纖束并傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，光電探測(cè)器將回饋的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，信號(hào)放大與解調(diào)模塊接收到的電信號(hào)放大解調(diào)后送入單片機(jī)，得到信號(hào)的電壓幅值，單片機(jī)將得到的電壓幅值和標(biāo)準(zhǔn)濁度與電壓值變化關(guān)系比對(duì)，得出液體濁度的大小。2.如權(quán)利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于:所述第二光纖束由六根光纖組成，六根光纖均勻分布在第一光纖的外圍。3.如權(quán)利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于:所述第一光纖采用單模光纖。4.如權(quán)利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于:所述第二光纖束采用單模光纖。5.如權(quán)利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于:所述光電探測(cè)器采用高靈敏度雪崩光電探測(cè)器。【專利摘要】本技術(shù)公開一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶、第一光纖、第二光纖束、玻璃管、凹面鏡和依次連接的光電探測(cè)器、信號(hào)放大與解調(diào)模塊、本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種激光光纖式液體濁度測(cè)量裝置，其特征在于：包括裝有待測(cè)液體的測(cè)試瓶、第一光纖、第二光纖束、玻璃管、凹面鏡和依次連接的光電探測(cè)器、信號(hào)放大與解調(diào)模塊、單片機(jī)、信號(hào)調(diào)制模塊、激光器，所述凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置待測(cè)液體中，且與凹面鏡不接觸，第一光纖的一端和第二光纖束的一端設(shè)置于玻璃管內(nèi)，第一光纖與凹面鏡的中心共線，第一光纖的另一端與激光器連接，第二光纖束的另一端與光電探測(cè)器連接；單片機(jī)通過指令控制信號(hào)調(diào)制模塊對(duì)激光器進(jìn)行方波調(diào)制，使激光器輸出調(diào)制光強(qiáng)，經(jīng)第一光纖發(fā)射到待測(cè)液體并到達(dá)凹面鏡，凹面鏡進(jìn)行反射后回饋到第二光纖束并傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，光電探測(cè)器將回饋的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，信號(hào)放大與解調(diào)模塊接收到的電信號(hào)放大解調(diào)后送入單片機(jī)，得到信號(hào)的電壓幅值，單片機(jī)將得到的電壓幅值和標(biāo)準(zhǔn)濁度與電壓值變化關(guān)系比對(duì)，得出液體濁度的大小。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：常建華，王志丹，郭躍，朱成剛，桂詩信，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京信息工程大學(xué)，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。