專利名稱：化學需氧量檢測方法及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液體分析檢測技術領域，具體涉及一種化學需氧量檢測方法及檢測裝置。
背景技術：
水質化學需氧量(COD)是我國頒布的環境水質標準的主要監測指標之一，它反映了水體受還原性物質污染的程度。水中有機物和還原性物質被化學氧化劑氧化所消耗的氧化劑量，折算成每升水樣消耗氧的毫克數，用mg/L表示。由于有機物是主要的還原性污染物，所以化學需氧量(COD)可作為衡量水質受有機物污染程度的綜合指標，被廣泛地應用于污水中有機物含量的測定，是評價水體污染程度的重要參數。目前化學需氧量的測量主要是基于重鉻酸鹽法，以重鉻酸鉀為氧化劑，硫酸銀為催化劑，硫酸汞為氯離子的掩蔽劑，在高溫高壓下反應，使六價鉻離子被還原成三價鉻離子，冷卻后通過光電比色法檢測三價鉻離子的吸光度，根據朗伯比爾定律計算出水樣的化學需氧量值。然而，影響化學需氧量測量精度的因素很多，容易受到環境光、水體的色度、消解管的污染、加藥的精度、光電器件的溫漂、噪聲等因素的影響。現有技術基于重鉻酸鹽法，對于高濃度化學需氧量和寬量程的化學需氧量的測量，只采用調制的恒流光源驅動方式難以獲得高的分辨率和測量精度。由于上述方法采用的是調制的恒流光源驅動方式，入射光的強度是恒定的，對于寬量程的化學需氧量的測量， Img的化學需氧量對應的信號分度值很小，對于高量程的化學需氧量的測量，對應的信號值很小，從而影響了測量的分辨率和測量精度。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的是提供一種化學需氧量檢測裝置及檢測方法，可以提高化學需氧量的測量分辨率和測量精度，提高信噪比。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的化學需氧量檢測方法，包括如下步驟1)光源驅動電路控制光源輸出恒定強度光，消解器中被測溶液反應前透射光強度 Ref ；2)消解器中被測溶液進行化學需氧量反應，反應完成后，由信號處理電路根據反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅動電路控制光源輸出光的強度，使光檢測器輸出的信號強度處于信號處理電路允許的范圍內；3)光檢測器檢測反應完成后的透射光強度Val ；4)通過下式獲得被測溶液化學需氧量的吸光度值A3m，然后獲得對應的水質需氧
量值Am= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強調節系數。
進一步，步驟2)中進行的化學需氧量反應為重鉻酸鹽法化學需氧量反應。本發明的另一目的是提供一種可實現上述方法的化學需氧量檢測裝置，可以提高化學需氧量的測量分辨率和測量精度。本發明的這一目的是這樣實現的化學需氧量檢測裝置，包括消解器、光源、光源驅動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設置于消解器兩側，所述信號處理電路包括信號調理電路，對光檢測器輸出的信號進行調理后輸出到處理器；處理器，對調理后的信號進行處理，獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，向光源驅動電路輸出控制信號，以控制光源發出所需強度的光。進一步，所述信號調理電路包括依次電連接的IV轉換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路。進一步，所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅動算法模塊，所述光源驅動算法模塊獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，傅里葉算法模塊為光源驅動算法模塊提供反饋。本發明的有益效果是1、采用反饋比例調節光源驅動的方式，可以提高化學需氧量的測量分辨率和測量精度，提高了信噪比；2、采用帶通濾波電路及其串聯的低通濾波器對信號進行處理，能夠削減疊加在有效信號上的各種干擾信號；3、采用傅立葉算法對檢測信號進行處理，從頻域上進行分析，能夠提高信號的抗干擾性。本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
圖1示出了化學需氧量檢測裝置的結構示意圖。
具體實施例方式以下將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。參見圖1，本實施例的化學需氧量檢測裝置，包括消解器、光源、光源驅動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設置于消解器兩側，所述信號處理電路包括信號調理電路，對光檢測器輸出的信號進行調理后輸出到處理器，所述信號調理電路包括依次電連接的IV(電流/電壓)轉換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路；處理器，所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅動算法模塊，所述光源驅動算法模塊對調理后的信號進行處理，獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，傅里葉算法模塊為光源驅動算法模塊提供反饋，處理器根據光源驅動算法模塊的運算結果，向光源驅動電路輸出控制信號，以控制光源發出所需強度的光。本實施例的化學需氧量檢測方法，包括如下步驟1)光源驅動電路控制光源輸出恒定強度光，消解器中被測溶液反應前透射光強度 Ref ；2)消解器中被測溶液進行重鉻酸鹽法化學需氧量反應，反應完成后，由信號處理電路根據反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅動電路控制光源輸出光的強度，使光檢測器輸出的信號強度處于信號處理電路允許的范圍內；3)光檢測器檢測反應完成后的透射光強度Val ；4)通過下式獲得被測溶液化學需氧量的吸光度值A3r然后獲得對應的水質需氧
量值Am= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強調節系數。上式的推導過程如下基于朗伯比爾定律，可知A = lg(l/T) = Kbc(1)其中A為吸光度；T為透射比，即透射光強度與入射光強度之比；c為吸光物質的濃度，單位mol/L ；b為吸收層厚度，單位cm ；K為固定系數。對于同一種溶液，其吸光度是恒定的。因此水體化學需氧量的吸光度值A31^I于系統總的吸光度值減去其它干擾因素的吸光度值Aa，即如下公式A測=A總-A擾(2)測量任何濃度化學需氧量的水體反應前信號時，保持光源輸出強度不變，即入射光強度I保持不變，得到反應前透射光強度Ref，根據式(1)可以得出其它干擾因素的吸光度值Αα。Aa= lg(I/Ref)(3)而入射光的強度與相對應的透射光強度應成比例關系，即當入射光強度變化時， 透射光強度也隨著比例變化，根據式(1)得到Ai6= Ig(al/Val)(4)上式中a為信號處理電路輸出的光強調節系數。根據式O)，將式(4)減去式(3)可得到Am= lg(aI/Val)-lg(I/Ref)(5)簡化得到Asj= log(aRef/Val)(6)最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.化學需氧量檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)光源驅動電路控制光源輸出恒定強度光，消解器中被測溶液反應前透射光強度Ref ；2)消解器中被測溶液進行化學需氧量反應，反應完成后，由信號處理電路根據反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅動電路控制光源輸出光的強度，使光檢測器輸出的信號強度處于信號處理電路允許的范圍內；3)光檢測器檢測反應完成后的透射光強度Val；4)通過下式獲得被測溶液化學需氧量的吸光度值A3m，然后獲得對應的水質需氧量值 Am= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強調節系數。
2.根據權利要求1所述的化學需氧量檢測方法，其特征在于步驟2)中進行的化學需氧量反應為重鉻酸鹽法化學需氧量反應。
3.化學需氧量檢測裝置，其特征在于包括消解器、光源、光源驅動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設置于消解器兩側，所述信號處理電路包括信號調理電路，對光檢測器輸出的信號進行調理后輸出到處理器； 處理器，對調理后的信號進行處理，獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，向光源驅動電路輸出控制信號，以控制光源發出所需強度的光。
4.根據權利要求3所述的化學需氧量檢測裝置，其特征在于所述信號調理電路包括依次電連接的IV轉換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路。
5.根據權利要求4所述的化學需氧量檢測裝置，其特征在于所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅動算法模塊，所述光源驅動算法模塊獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，傅里葉算法模塊為光源驅動算法模塊提供反饋。
全文摘要
本發明涉及液體分析檢測技術領域，具體涉及一種化學需氧量檢測方法及檢測裝置，可以提高化學需氧量的測量分辨率和測量精度，提高信噪比；所述方法在反應完成后，由信號處理電路根據反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅動電路控制光源輸出光的強度，使光檢測器輸出的信號強度處于信號處理電路允許的范圍內；所述裝置包括消解器、光源、光源驅動電路、光檢測器和信號處理電路通過光檢測器獲取的信號，獲得與被測溶液濃度相適應的光強度，向光源驅動電路輸出控制信號，以控制光源發出所需強度的光。
文檔編號G01N21/59GK102384901SQ20111033561
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月29日 優先權日2011年10月29日
發明者孫澤春, 寧偉杰, 黃永年 申請人:重慶川儀分析儀器有限公司