專利名稱：數字式濁度儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種濁度儀，特別是一種數字式濁度儀。
現有濁度儀一般原理是將一穩定光束照射被測水樣，用光敏元件將透射光信號轉為電信號后(經放大)再用顯示器(如微安表等)反映出來，從而顯示出被測水樣的濁度大小。
目前一般濁度儀使用硒或硅光電池控測透射光信號，該透射光信號J與光電池輸出電壓U一般(負載電阻較小時)成正比例關系，即U∝J－－(1)而J與原照射光信號Jo、水樣濁度C的關系近似服從朗伯－－比爾定律，即ln J／Jo＝－kbc，或J＝J.e－kbc－－(2)式中b為光束在水樣的長度，k為常數。
由(1)、(2)式得ln U／Uo＝－k′bc或U＝U.e－k bc－－(3)式中Uo為C＝Co時的輸出信號電壓。
為了能使到達顯示器的電壓U′∝C，一般廠家采用對數放大器或縮小光電池工作范圍，使其近似作線性使用。部分廠家則按U與C的對數關系將顯示表的表面按對數分格來反映U、C關系。
用對數放大器實現U′∝C，將使儀器電路復雜化，且帶來較大的儀器零漂，造成儀器的穩定性差及調整困難。而將指數曲線作直線近似使用，則縮小了光電池的工作范圍，而為要達到額定量程則必須設置多檔；同時還因為要使b、c值變化不大，在測量高濃度(c值較大時)，就要縮短光路b，即改到較短的水樣，這又帶來操作的不便。
本實用新型的目的在于避免上述現有技術的不足之處而提供一種線路簡單、性能穩定、調整操作簡便、精度高的數字式濁度儀。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到本實用新型包括燈泡、信號硅光電池、平衡硅光電池、箱體、面板、遮光板、箱蓋板，其特征在于還有平衡調整電路、數字顯示表、隔板，信號硅光電池及平衡硅光電池的輸出都送到平衡調整電路，平衡調整電路輸出的信號送到數字顯示表，箱體內被遮光板分為兩部分，信號硅光電池及平衡硅光電池裝于箱體的一側，它們之間置有隔板。信號硅光電池及平衡硅光電池都采用兩只硅光電池串聯，成為電池組。信號硅光電池的輸出端并接有電阻R1，平衡硅光電池的輸出端并接有電阻R2及電位器W1、W2，W2的中點接電阻R1，R1、R2的一端與電位器W3、電阻R3串接，W3的中點接數字顯示表中集成電路IC1的31腳。數字顯示表中，集成電路IC1的型號為ICL7106，平衡調整電路中的R1的阻值大于40KΩ，泡為前端帶聚焦晶體的晶泡。
本實用新型中，信號硅光電池及平衡硅光電池均采用兩只硅光電池串聯成電池組，以提高輸出電壓的幅值；另R1為高阻值(大于40kΩ)，以便利用信號硅光電池2的非線性部分，即可使光電池進入非線性范圍，近似得U＝k1LnJ－－(4)將(4)代入(2)式可得U＝U－K″bc－－(5)即U與C成正比關系，經實驗測定，濁度在0～200度范圍內變化時，硅光電池輸出電壓可線性地變化，其范圍均為△U／Uo＝40％，工作范圍相當寬。另本實用新型還采用雙光束平衡光路，即用另一組同型號平衡硅光電池經一光束直接照射，取出其輸出電壓作平衡光電壓，與信號硅光電池上的信號光電壓的差作為濁度的電壓。即U＝U平－U信＝U平－Uo＋k″bc－－(6)令U平＝Uo，k″b＝1，則U＝C，從而達到濁度濃度的線性直讀。
圖1為本實用新型的原理方框圖；圖2為本實用新型的結構示意圖；圖3為本實用新型的電原理圖；圖4為數字顯示表的電路原理圖。
本實用新型下面將結合附圖(實施例)作進一步詳述參照圖1、圖2，本實用新型由燈泡1、信號硅光電池2、平衡硅光電池3、平衡調整電路4、數字顯示表5、面板6、遮光板7、隔板8、箱體9、箱蓋板10等組成。箱體9內被遮光板7分為兩部分，一部分為光源室11，另一部分為試樣室12，遮光板中間開有透光孔13，光源室內裝有燈泡1，試樣室內裝有信號硅光電池2及平衡硅光電池3，它們之間置有隔板8，光線一部分經試樣后射到信號硅光電池2上，另一部分直接射到平衡硅光電池3上。箱體9上還裝有面板6，面板6上裝有平衡調整電路里的電位器W、W3及開關K，并裝有數字顯示表5，箱蓋板10蓋于箱體9上。
參照圖3，實際使用時，接通電源預熱，將盛有純水的比色皿置于試樣室12并蓋好箱蓋板10，調整W2，使U信＝U平，此時流過W3上的電流為零，因而W3上的電壓降為零，數字顯示表輸入端30、31無信號輸入，顯示為“0”。測量時，取出比色皿，倒去純水換上待測體，由于濃度的作用使透射光減弱，信號硅光電池2的輸出電壓降即下降，此時U信＜U平，因而在W3上產生電流，U3上有電壓降，數字顯示表輸入端30、31有信號電壓，數字顯示表即可顯示濃度值。配合調整W3及數字顯示表內的W4，可使濃度值與顯示表顯示讀數相同，實現濁度值濃度數字直讀。
由于信號、平衡硅光電池2、3都使用兩只硅光電池串聯輸出，其電壓基本滿足高靈敏度數字電壓表的要求，故無需增加放大電路。
參照圖4，數字顯示表5內采用了集成電路IC1(型號為ICL7106)，信號電壓輸入IC1的30、31端，經IC1內部A／D轉換器、譯碼器輸到顯示器上顯示十進制數字，IC1的35(REFLO)、36(REFHL)端為基準電壓輸入，通過W4調整此電壓值可改變輸入信號電壓的顯示讀數，達到使濁度液濃度值與顯示器讀數值相一致的目的。IC1包含雙積分模數變換器，BCD七段譯碼器、顯示驅動器、時鐘和參考源，具有自動調零和自動定極性的性能。
本實用新型相比現有技術具有如下優點1. 采用了高靈敏度的數字電壓表，讀數方便，可消除視覺誤差，且調整、操作簡便。
2. 采用了適當的負載使光電池輸出處于非線性范圍，即能線性反映濁度，減少了因使用其它非線性元件所引起的零漂及其不穩定因素。
3. 由于使用兩只硅光電池串聯輸出，其電壓基本滿足高靈敏度數字電壓表的要求，無需增加放大電路，降低了成本，便于推廣應用。
4. 因采用同一光束照射同型號硅光電池作平衡，可有效地抵消因電壓、光源及溫度等帶來的零漂，使儀器的零漂達到極小。
權利要求1.一種數字式濁度儀，包括燈泡1、信號硅光電池2、平衡硅光電池3、箱體9、面板6、遮光板7、箱蓋板10，其特征在于還有平衡調整電路4、數字顯示表5、隔板8，信號硅光電池2及平衡硅光電池3的輸出都送到平衡調整電路4，平衡調整電路4輸出的信號送到數字顯示表5，箱體9內被遮光板7分為兩部分，信號硅光電池2及平衡硅光電池3裝于箱體的一側，它們之間置有隔板8。
2.根據權利要求1所述的濁度儀，其特征在于信號硅光電池2及平衡硅光電池3都采用兩只硅光電池串聯，成為電池組。
3.根據權利要求1所述的濁度儀，其特征在于信號硅光電池2的輸出端并接有電阻R1，平衡硅光電池3的輸出端并接有電阻R2及電位器W1、W2，W2的中點接電阻R1，R1、R2的一端與電位器W3、電阻R3串接，W3的中點接數字顯示表5中集成電路IC1的31腳。
4.根據權利要求1所述的濁度儀，其特征在于數字顯示表5中，集成電路IC1的型號為ICL7106，平衡調整電路4中的R1的阻值大于40KΩ，燈泡1為前端帶聚焦晶體的晶泡。
專利摘要本實用新型涉及一種數字式濁度儀，它由燈泡、信號、平衡硅光電池、平衡調整電路、數字顯示表、面板、遮光板、隔板、箱體、箱蓋板等組成。由于采用了高靈敏度數字電壓表，故讀數方便，可消除視覺誤差，且調整、操作簡便；另由于采用適當的負載使光電池輸出處于非線性范圍，故能線性反映濁度，減少了因使用其它非線性元件引起的零漂及其它不穩定因素。本實用新型無需增加放大電路，成本較低，還可有效地抵消因電壓、光源及溫度等帶來的零漂，是一種較理想的濁度測量儀。
文檔編號G01N21/59GK2081093SQ9022328
公開日1991年7月17日 申請日期1990年11月5日 優先權日1990年11月5日
發明者蕭鉅鈞 申請人:蕭鉅鈞