CN109358025A - 一种基于漫反射的污泥检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于漫反射的污泥检测装置，包括壳体、固定基座、探头、第一光电探测器、光源、第二光电探测器、第一光学窗口、第二光学窗口和电路板，固定基座的一端设有开口；探头设于壳体上，其接收的光通过所述固定基座上的开口进入固定基座内；第一光电探测器设于固定基座上，其入光方向与探头的出光方向相同；光源和第二光电探测器分别位于第一光电探测器的两侧，三者的光路相交于一点；第一光学窗口和第二光学窗口分别设于第一光电探测器和第二光电探测器的入光光路上；电路板设于壳体内，分别与第一光电探测器、第二光电探测器和光源相连。本发明能够快速、直接地完成污泥浓度检测，对检验技术人员专业知识几乎无特别要求，大大节约了人力成本。
Description
技术领域
本发明属于污水检测仪器仪表技术领域，具体涉及一种基于漫反射的污泥检测装置。
背景技术
污泥浓度即活性污泥法中曝气区单位体积悬浮混合的干污泥净重的毫克数，是污水处理和水资源再利用系统的重要参数，不仅影响有机物的去除能力，还对膜通量产生影响。许多研究都表明污泥浓度与溶解性微生物产物是影响膜通量的重要参数。现有技术中的常规测量是利用水份快速测定仪中红外线灯饱强有力的快速干燥性能，进行干燥至恒重，测出污泥中悬浮物的重量，最后计算出污泥浓度。这种检验方法存在步骤繁多的缺陷，且对检验技术人员的专业水平有很大的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于漫反射的污泥检测装置，可实现快速、直接地完成污泥浓度检测，同时对检验技术人员专业知识几乎无特别要求，大大节约了人力成本。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于漫反射的污泥检测装置，包括：
壳体；
固定基座，所述固定基座设于所述壳体内，其内部设有空腔，且一端设有开口；
探头，所述探头设于所述壳体与固定基座之间，探头接收的光通过所述固定基座上的开口进入固定基座内；
第一光电探测器，所述第一光电探测器设于所述固定基座上，其入光方向与所述探头的出光方向相同；
光源和第二光电探测器，所述光源和第二光电探测器均设于所述固定基座上，二者分别位于所述第一光电探测器的两侧，所述光源的出光方向和第二光电探测器的入光方向均与所述第一光电探测器的入光方向之间存在夹角；
第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口和第二光学窗口分别设于所述第一光电探测器以及第二光电探测器的入光光路上；
电路板，所述电路板设于所述壳体内，其输入端分别与所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出端相连，其输出端与所述光源的输入端相连。
优选地，所述光源的出射光首先经过所述第一光学窗口的底部污泥的漫反射后入射至所述第一光电探测器表面，从第一光学窗口透射的透射光线入射至水中固定距离处的悬浮物上产生漫反射，经过所述第二光学窗口，入射至与透射光线成90°的第二光电探测器的表面。
优选地，所述壳体包括：
顺次设置的前固定框、前框和后框；
所述前固定框上设有开口；
所述前固定框和前框相连，二者共同构成用于容纳腔；所述固定基座、第一光电探测器、第二光电探测器和光源均设有所述容纳腔内；
所述探头设于前固定框上的开口和固定基座的开口之间。
优选地，所述壳体还包括后座，所述后座与所述后框上远离前框的一端相连。
优选地，所述电路板包括第一电路板以及第二电路板；
所述第一电路板锁附在所述前框上，其包括：顺次相连的光源驱动电路和光电池，所述光电池的输出端与所述光源相连；
所述第二电路板锁附在所述固定基座上，与第一电路板通过导线相连，其包括：单片机芯片、A/D转换器、放大滤波整形单元和485通信接口；
所述单片机芯片的数据传输端与所述485通信接口相连，其输出端与所述光源驱动电路相连；
所述放大滤波整形单元的输入端分别与所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出端相连，其输出端与所述A/D转换器的输入端相连；所述A/D转换器的输出端与所述单片机芯片的输入端相连。
优选地，所述前框与固定基座之间设有第一O型密封圈；所述前框和后框之间设有第二O型密封圈。
优选地，所述前固定框与前框采用螺纹连接；所述前框和后座均与所述后框之间通过螺纹连接。
优选地，所述探头为石英玻璃。
优选地，所述基于漫反射的污泥检测装置还包括准直透镜，所述准直透镜设于所述光源的出光光路上，其延伸方向垂直于所述出光光路。
本发明的有益效果：
本发明的基于漫反射的污泥检测装置，不仅可实现快速测量，同时对检验技术人员专业知识几乎无特别要求，大大节约了人力成本，还可以实时连续监测污泥和悬浮物浓度的变化。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的整体结构的剖视图；
图3为本发明一种实施例的电路板的原理示意图；
图4为本发明一种实施例的光信号生成和传播示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
现有技术中的常规测量是利用水份快速测定仪中红外线灯饱强有力的快速干燥性能，进行干燥至恒重，测出污泥中悬浮物的重量，最后计算出污泥浓度。这种检验方法存在步骤繁多的缺陷，且对检验技术人员的专业水平有很大的要求，为此，本发明提出了基于漫反射的污泥检测装置，不仅可实现快速测量，同时对检验技术人员专业知识几乎无特别要求，大大节约了人力成本，还可以实时连续监测污泥和悬浮物浓度的变化。
实施例1
如图1-4所示，本发明提供了一种基于漫反射的污泥检测装置，包括：
壳体1；
固定基座3，所述固定基座3设于所述壳体1内，其内部设有空腔，且一端设有开口；
探头2，所述探头2设于所述壳体1与固定基座3之间，探头2接收的光通过所述固定基座3上的开口进入固定基座3内；在本实施例的一种具体实施方式中，所述探头2可以选用石英玻璃，与固定基座3胶合，能够实现防水，且不影响光信号传输。
第一光电探测器5，所述第一光电探测器5设于所述固定基座3上，其入光方向与所述探头2的出光方向相同；
光源7和第二光电探测器6，所述光源7和第二光电探测器6均设于所述固定基座3上，二者分别位于所述第一光电探测器5的两侧，所述光源7的出光方向和第二光电探测器6的入光方向均与所述第一光电探测器5的入光方向之间存在夹角；所述的第一光电探测器5为对测量光源7信号敏感的探测器，可以与检测仪器仪表所用的探测器相同，选型原则上可与第一光电探测器5相同，也可以用其他对测量光源7信号敏感的探测器；
准直透镜8，所述准直透镜8设于所述光源7的出光光路上，且延伸方向垂直于所述光源7的出光光路；所述的准直透镜8可以采用凸透镜，比如可以选用平凸透镜或者双凸透镜，用于将光源7发出的发散光准直；
第一光学窗口9和第二光学窗口10；所述第一光学窗口9和第二光学窗口10分别设于所述第一光电探测器5以及第二光电探测器6的入光光路上；
所述光源7的出射光首先经过所述第一光学窗口9的底部污泥的漫反射后入射至所述第一光电探测器5表面，从第一光学窗口9透射的透射光线入射至水中固定距离处的悬浮物11上产生漫反射，经过所述第二光学窗口10，入射至与透射光线成90°的第二光电探测器6的表面，具体参见图4；
电路板4，所述电路板4设于所述壳体1内，其输入端分别与所述第一光电探测器5和第二光电探测器6的输出端相连，其输出端与所述光源7的输入端相连。
在本实施例的一种具体实施方式中，如图2所示，所述壳体1包括：
顺次设置的前固定框101、前框102和后框103；
所述前固定框101上设有开口；
所述探头2设于所述前固定框101上的开口和固定基座3的开口之间；
所述前固定框101和前框102相连，二者共同构成用于容纳腔，优选地，所述前框102 与固定基座3之间设有第一O型密封圈12；所述固定基座3、第一光电探测器5、第二光电探测器6和光源7均设有所述容纳腔内；优选地，所述前固定框101与前框102采用螺纹连接；所述前框102和后座均与所述后框103之间通过螺纹连接，选用螺纹连接比用侧面螺丝锁附更为牢固可靠。进一步地，所述前框102和后框103之间设有第二O型密封圈 13；
所述电路板4包括第一电路板401以及第二电路板402；
所述第一电路板401锁附在所述前框102上，其包括：顺次相连的光源驱动电路和光电池，所述的光源驱动电路采用的是现有技术来实现，可以从市面上直接购买得到；所述光电池的输出端与所述光源7的输入端相连，所述光源7可以选用红外光源；
所述第二电路板402锁附在所述固定基座3上，与第一电路板401通过导线相连，其包括：单片机芯片、A/D转换器、放大滤波整形单元和485通信接口；所述单片机芯片的数据传输端与所述485通信接口相连，其输出端与所述光源驱动电路相连；所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出端分别与所述放大滤波整形单元的输入端相连，所述放大滤波整形单元的输出端与所述A/D转换器的输入端相连；所述A/D转换器的输出端与所述单片机芯片的输入端相连，具体参见图2-3，所述的放大滤波整形单元指的就是能够实现放大、滤波和整形的电路，可以采用顺次相连的放大电路、滤波电路和整形电路来实现，前述的三个电路均为现有技术中的电路。
综上所述，本实施例中的基于漫反射的污泥检测装置的工作原理为：
利用单片机芯片发出方波信号至光源驱动电路，由所述光源驱动电路驱动光电池为光源供电，光源发出的光线经过漫反射分别被第一光电探测器和第二光电探测器接收，第一光电探测器和第二光电探测器接收将接收到的光信号转化为电信号后送入放大滤波整形单元中，经放大滤波整形单元处理过的信号被送入A/D转换单元，最后由A/D转换单元送入单片机芯片中，得出测量值，其中，第二探测器的测量值为水的浊度值，第一探测器的测量值为污泥浓度值。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
所述壳体1还包括后座104，所述后座104与所述后框103上远离前框102的一端相连，用于实现后端固定密封。
其余部分均与实施例1相同。
综上所述：
本发明公开了一种基于漫反射的污泥检测装置，包括壳体、固定基座、探头、第一光电探测器、光源、第二光电探测器、第一光学窗口、第二光学窗口和电路板，固定基座的一端设有开口；探头设于壳体上，其接收的光通过所述固定基座上的开口进入固定基座内；第一光电探测器设于固定基座上，其入光方向与探头的出光方向相同；光源和第二光电探测器均设于固定基座上，分别位于第一光电探测器的两侧，三者的光路相交于一点；第一光学窗口和第二光学窗口分别设于第一光电探测器和第二光电探测器的入光光路上；电路板设于壳体内，分别与第一光电探测器、第二光电探测器和光源相连。本发明能够快速、直接地完成污泥浓度检测，对检验技术人员专业知识几乎无特别要求，大大节约了人力成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于，包括：
壳体；
固定基座，所述固定基座设于所述壳体内，其内部设有空腔，且一端设有开口；
探头，所述探头设于所述壳体与固定基座之间，探头接收的光通过所述固定基座上的开口进入固定基座内；
第一光电探测器，所述第一光电探测器设于所述固定基座上，其入光方向与所述探头的出光方向相同；
光源和第二光电探测器，所述光源和第二光电探测器均设于所述固定基座上，二者分别位于所述第一光电探测器的两侧，所述光源的出光方向和第二光电探测器的入光方向均与所述第一光电探测器的入光方向之间存在夹角；
第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口和第二光学窗口分别设于所述第一光电探测器以及第二光电探测器的入光光路上；
电路板，所述电路板设于所述壳体内，其输入端分别与所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出端相连，其输出端与所述光源的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述光源的出射光首先经过所述第一光学窗口的底部污泥的漫反射后入射至所述第一光电探测器表面，从第一光学窗口透射的透射光线入射至水中固定距离处的悬浮物上产生漫反射，经过所述第二光学窗口，入射至与透射光线成90°的第二光电探测器的表面。
3.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述壳体包括：顺次设置的前固定框、前框和后框；
所述前固定框上设有开口；
所述前固定框和前框相连，二者共同构成用于容纳腔；所述固定基座、第一光电探测器、第二光电探测器和光源均设有所述容纳腔内；
所述探头设于所述前固定框上的开口和固定基座的开口之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述壳体还包括后座，所述后座与所述后框上远离前框的一端相连。
5.根据权利要求3所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述电路板包括第一电路板以及第二电路板；
所述第一电路板锁附在所述前框上，其包括：顺次相连的光源驱动电路和光电池，所述光电池的输出端与所述光源相连；
所述第二电路板锁附在所述固定基座上，与第一电路板通过导线相连，其包括：单片机芯片、A/D转换器、放大滤波整形单元和485通信接口；
所述单片机芯片的数据传输端与所述485通信接口相连，其输出端与所述光源驱动电路相连；
所述放大滤波整形单元的输入端分别与所述第一光电探测器和第二光电探测器的输出端相连，其输出端与所述A/D转换器的输入端相连；所述A/D转换器的输出端与所述单片机芯片的输入端相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述前框与固定基座之间设有第一O型密封圈；所述前框和后框之间设有第二O型密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述前固定框与前框采用螺纹连接；所述前框和后座均与所述后框之间通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述探头为石英玻璃。
9.根据权利要求1所述的一种基于漫反射的污泥检测装置，其特征在于：所述基于漫反射的污泥检测装置还包括准直透镜，所述准直透镜设于所述光源的出光光路上，其延伸方向垂直于所述出光光路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190219 |