一種toc檢測系統的制作方法
【專利摘要】一種TOC檢測系統，涉及一種用于水質監測的傳感系統。解決了現有技術中紫外吸收式TOC檢測設備存在的光散射、弱光信號提取難、量程調節難、限流速的問題。本發明出射綠光和紫光至水樣室，光經水樣室內水吸收后，經反射鏡反射后，入射至相應的探測器，此時入射至探測器將光已十分微弱，探測器將光信號轉化為電信號，又經鎖相放大器放大后，送至相應的處理器，處理器對經水樣室內的水吸收后損失后的數據與標準值進行比較，獲得損失差值，通過對損失差值的處理獲得水中TOC的含量。它主要用于對水質進行監測。
【專利說明】
一種TOC檢測系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于水質監測的傳感系統。
【背景技術】
[0002]目前，水質檢測大多采用化學式方法，但是化學式檢測技術都是基于化學方法氧化，其檢測過程繁瑣，復雜，耗時，體積較大，會造成化學試劑的損耗，還會造成二次化學污染，價格昂貴，且無法進行實時監測。
[0003]紫外吸收法是一種物理方式的檢測方法，不需要化學反應，紫外吸收式監測能夠實現體積小、功耗低、速度快，可以對水質進行在線的監測，適用范圍廣，但針對目前市場上的紫外吸收式TOC檢測設備存在的光散射、弱光信號提取難、量程調節難、限流速的問題，總有機碳(Total Organic Carbon，簡稱TOC)。
【發明內容】
[0004]本發明是為了解決現有技術中紫外吸收式TOC檢測設備存在的光散射、弱光信號提取難、量程調節難、限流速的問題，本發明提供了一種TOC檢測系統。
[0005]—種TOC檢測系統，包括綠光光源、I號反光鏡、2號反光鏡、3號反光鏡、4號反光鏡、綠光探測器、I號鎖相放大器、2號鎖相放大器、綠光處理器、紫光光源、紫光探測器、紫光處理器、自適應流速控制器、水樣室、兩套帶有滑道的光源固定件和兩套帶有滑道的探測器固定件；
[0006]綠光光源、綠光探測器、紫光光源和紫光探測器設置在水樣室的一側，I號反光鏡、2號反光鏡、3號反光鏡和4號反光鏡設置在水樣室的另一側，I號反光鏡和2號反光鏡沿水平方向相互對稱，3號反光鏡和4號反光鏡沿水平方向相互對稱；
[0007]綠光光源出射的光經水樣室透射后入射至I號反光鏡，依次經I號反光鏡和2號反光鏡反射后，又經光經水樣室透射后入射至綠光探測器，綠光探測器的數據信號輸出端與I號鎖相放大器的數據信號輸入端連接，I號鎖相放大器的數據信號輸出端與綠光處理器的數據信號輸入端連接；
[0008]紫光光源出射的光經水樣室透射后入射至3號反光鏡，依次經3號反光鏡和4號反光鏡反射后，又經光經水樣室透射后入射至紫光探測器，紫光探測器的數據信號輸出端與2號鎖相放大器的數據信號輸入端連接，2號鎖相放大器的數據信號輸出端與紫光處理器的數據信號輸入端連接；
[0009]每套帶有滑道的光源固定件包括光源套筒、I號矩形固定件、聚光環和I號滑軌，I號矩形固定件上設有I號通孔，該I號通孔貫穿I號矩形固定件的前后表面，光源套筒嵌入在I號通孔內，聚光環覆蓋I號矩形固定件前表面的I號通孔，并且聚光環與I號矩形固定件前表面固定連接，I號矩形固定件的底部設有I號凹槽，
[0010]I號滑軌嵌入在I號凹槽，I號矩形固定件通過其底部的I號凹槽與I號滑軌滑動連接；
[0011]綠光光源固定在一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒內，且綠光光源的出光方向與該光源套筒的出光口的朝向相同；
[0012]紫光光源固定在另一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒內，且紫光光源的出光方向與該光源套筒的出光口的朝向相同；
[0013]每套帶有滑道的探測器固定件包括圓形套筒、2號矩形固定件和2號滑軌;2號矩形固定件上設有2號通孔，該2號通孔貫穿2號矩形固定件的前后表面，圓形套筒嵌入在2號通孔內，2號矩形固定件的底部設有2號凹槽，
[0014]2號滑軌嵌入在2號凹槽，2號矩形固定件通過其底部的2號凹槽與2號滑軌滑動連接；
[0015]綠光探測器固定在一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒內，
[0016]紫光探測器固定在另一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒內，
[0017]自適應流速控制器包括水箱、供水馬達和分流閥；所述的水箱的出水口和分流閥的入水口之間設有供水馬達，供水馬達用于將水箱內的水栗入到分流閥入水口，分流閥的出水口通過低壓水管與水樣室的入水口連通，分流閥的回流口通過高壓泄水管與水箱的入水口連通。
[0018]所述的I號反光鏡、2號反光鏡、3號反光鏡和4號反光鏡的結構完全相同。
[0019]所述的光源套筒和圓形套筒內均固定有恒溫控制器；
[0020]所述的恒溫控制器包括溫度傳感器、中央控制器和恒溫裝置，溫度傳感器用于進行溫度檢測，溫度傳感器的數據信號輸出端與中央控制器的數據信號輸入端連接，中央控制器的數據信號輸出端與恒溫裝置的控制信號輸入端連接。
[0021]所述的聚光環上設有凸透鏡，用于將入射的光變為平行光。
[0022]所述的水樣室采用石英材料制成。
[0023]所述的綠光光源和紫光光源采用LED實現。
[0024]所述的一種TOC檢測系統，它還包括溫度采集器，該溫度采集器固定在水樣室內，用于采集水樣室內的水樣溫度。
[0025]本發明出射綠光和紫光至水樣室，光經水樣室內水吸收后，經反射鏡反射后，入射至相應的探測器，此時入射至探測器將光已十分微弱，探測器將光信號轉化為電信號，又經鎖相放大器放大后，送至相應的處理器，處理器對經水樣室內的水吸收后損失后的數據與標準值進行比較，獲得損失差值，通過對損失差值的處理獲得水中TOC的含量。
[0026]本發明針對限流速的問題，提出采用在水樣室進水口增加自適應流速控制結構，從而解決限流速問題。通過上述方案，本發明達到了高精度、自適應流速、快速進行水質有機物在線檢測的目的，具有很高的實用價值。
[0027]本發明帶來的有益效果是，本發明采用的光源為非激光，會發生散射，為了盡量避免光強損失，采用聚光環防止光散射，使光源發出的光全部發送到探測器接收窗口上，通過增加反光鏡增加光程，提高分辨率。滑軌上可以安裝光源套筒，通過更換不同陣列的光源套可以快速使得光源數目增加達到增加光強的效果。在水樣室的進水口設置有分流閥，實現流速的自適應控制。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明所述的一種TOC檢測系統的原理示意圖。
[0029]圖2為本發明所述的自適應流速控制器的結構示意圖；
[0030]圖3為帶有滑道的光源固定件的結構示意圖；
[0031 ]圖4為帶有滑道的探測器固定件的結構示意圖；
[0032]圖5為恒溫控制器的原理示意圖；
[0033]圖6為不同陣列的光源套筒的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0034]【具體實施方式】一:參見圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述的一種TOC檢測系統，包括綠光光源1、I號反光鏡2-1、2號反光鏡2-2、3號反光鏡2-3、4號反光鏡2-4、綠光探測器3、1號鎖相放大器4-1、2號鎖相放大器4-2、綠光處理器5、紫光光源6、紫光探測器7、紫光處理器8、自適應流速控制器9、水樣室10、兩套帶有滑道的光源固定件和兩套帶有滑道的探測器固定件；
[0035]綠光光源1、綠光探測器3、紫光光源6和紫光探測器7設置在水樣室10的一側，I號反光鏡2-1、2號反光鏡2-2、3號反光鏡2-3和4號反光鏡2-4設置在水樣室10的另一側，I號反光鏡2-1和2號反光鏡2-2沿水平方向相互對稱，3號反光鏡2-3和4號反光鏡2-4沿水平方向相互對稱；
[0036]綠光光源I出射的光經水樣室10透射后入射至I號反光鏡2-1，依次經I號反光鏡2-1和2號反光鏡2-2反射后，又經光經水樣室10透射后入射至綠光探測器3，綠光探測器3的數據信號輸出端與I號鎖相放大器4-1的數據信號輸入端連接，I號鎖相放大器4-1的數據信號輸出端與綠光處理器5的數據信號輸入端連接；
[0037]紫光光源6出射的光經水樣室10透射后入射至3號反光鏡2-3，依次經3號反光鏡2-3和4號反光鏡2-4反射后，又經光經水樣室10透射后入射至紫光探測器7，紫光探測器7的數據信號輸出端與2號鎖相放大器4-2的數據信號輸入端連接，2號鎖相放大器4-2的數據信號輸出端與紫光處理器8的數據信號輸入端連接；
[0038]每套帶有滑道的光源固定件包括光源套筒15_1、1號矩形固定件15-2、聚光環15-4和I號滑軌15-6，I號矩形固定件15-2上設有I號通孔15-3，該I號通孔15-3貫穿I號矩形固定件15-2的前后表面，光源套筒15-1嵌入在I號通孔15-3內，聚光環15-4覆蓋I號矩形固定件
15-2前表面的I號通孔15-3，并且聚光環15-4與I號矩形固定件15-2前表面固定連接，I號矩形固定件15-2的底部設有I號凹槽15-5，
[0039]I號滑軌15-6嵌入在I號凹槽15-5，I號矩形固定件15-2通過其底部的I號凹槽15-5與I號滑軌15-6滑動連接；
[0040]綠光光源I固定在一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒15-1內，且綠光光源I的出光方向與該光源套筒15-1的出光口的朝向相同；
[0041]紫光光源6固定在另一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒15-1內，且紫光光源6的出光方向與該光源套筒15-1的出光口的朝向相同；
[0042]每套帶有滑道的探測器固定件包括圓形套筒16_1、2號矩形固定件16-2和2號滑軌
16-6;2號矩形固定件16-2上設有2號通孔16-3，該2號通孔16-3貫穿2號矩形固定件16-2的前后表面，圓形套筒16-1嵌入在2號通孔16-3內，2號矩形固定件16-2的底部設有2號凹槽16-5，
[0043]2號滑軌16-6嵌入在2號凹槽16-5，2號矩形固定件16-2通過其底部的2號凹槽16-5與2號滑軌16-6滑動連接；
[0044]綠光探測器3固定在一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒16-1內，
[0045]紫光探測器7固定在另一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒16-1內，
[0046]自適應流速控制器9包括水箱9-1、供水馬達9-2和分流閥9-3;所述的水箱9_1的出水口和分流閥9-3的入水口之間設有供水馬達9-2，供水馬達9-2用于將水箱9-1內的水栗入到分流閥9-3入水口，分流閥9-3的出水口通過低壓水管與水樣室1的入水口連通，分流閥9-3的回流口通過高壓泄水管與水箱9-1的入水口連通。
[0047]本實施方式，光源套筒15-1為現有技術，光源套筒15-1可分為不同陣列的光源套筒。
[0048]本發明所述的一種TOC檢測系統結構簡單，通過I號反光鏡2-1、2號反光鏡2_2、3號反光鏡2-3和4號反光鏡2-4增加了光程，簡化了 TOC檢測系統的體積，通過帶有滑道的光源固定件和帶有滑道的探測器固定件可實時的調節光程，通過聚光環15-4解決光源發出的光匯聚，解決光散射問題，I號滑軌15-6上可設置有不同陣的光源套筒調節光強，參見圖6，通過鎖相放大器提取光被水樣室10內的水吸收后的微弱信號，并采用了自適應的緩流結構設計，實現了流速的在線監測。
[0049]滑軌上可以安裝不同陣列的光源套筒，通過更換光源套可以快速使得光源數目增加達到增加光強的效果。在水樣室的進水口設置有分流閥9-3，實現流速的自適應控制。
[0050]從供水馬達9-2處流出的液體具有一定的流速，當此時的液體流速在限定流速范圍內時液體全部從低壓水管流向水樣室10。當從供水馬達處流出的液體流速大于限定值時，分流閥9-3閥芯右移，高壓泄水管通路，一部分水回流到水箱中，從而達到保證低壓水管中的水的流速在限定的范圍內。
[0051 ]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，所述的I號反光鏡2-1、2號反光鏡2-2、3號反光鏡2-3和4號反光鏡2-4的結構完全相同。
[0052]【具體實施方式】三:參見圖5說明本實施方式，本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，所述的光源套筒15-1和圓形套筒16-1內均固定有恒溫控制器17 ；
[0053]所述的恒溫控制器17包括溫度傳感器17-1、中央控制器17-2和恒溫裝置17-3，溫度傳感器17-1用于進行溫度檢測，溫度傳感器17-1的數據信號輸出端與中央控制器17-2的數據信號輸入端連接，中央控制器17-2的數據信號輸出端與恒溫裝置17-3的控制信號輸入端連接。
[0054]本實施方式，恒溫控制器17可控制綠光光源1、綠光探測器3、紫光光源6和紫光探測器7的工作溫度，當其溫度過高時，可通過恒溫裝置17-3對綠光光源1、綠光探測器3、紫光光源6和紫光探測器7進行散熱。
[0055]【具體實施方式】四:參見圖5說明本實施方式，本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，所述的聚光環15-4上設有凸透鏡，用于將入射的光變為平行光。
[0056]本實施方式，本發明采用的光源為非激光，會發生散射，為了盡量避免光強損失，可采用石英凸透鏡使發散光變為平行光，使光源發出的光全部發送到探測器接收窗口上，通過增加光鏡增加光程，提高分辨率。
[0057]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，所述的水樣室10采用石英材料制成。
[0058]本實施方式中，水樣室10采用石英材料制成，增強了光的透射性和光損失，提高檢測精度。
[0059]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，所述的綠光光源I和紫光光源6采用LED實現。
[0060]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種TOC檢測系統的區別在于，它還包括溫度采集器，該溫度采集器固定在水樣室10內，用于采集水樣室10內的水樣溫度。
【主權項】
1.一種TOC檢測系統，其特征在于，包括綠光光源(I)、1號反光鏡(2-1)、2號反光鏡(2-2)、3號反光鏡(2-3)、4號反光鏡(2-4)、綠光探測器(3)、I號鎖相放大器(4_1)、2號鎖相放大器(4-2)、綠光處理器(5)、紫光光源(6)、紫光探測器(7)、紫光處理器(8)、自適應流速控制器(9)、水樣室(10)、兩套帶有滑道的光源固定件和兩套帶有滑道的探測器固定件；綠光光源(I)、綠光探測器(3)、紫光光源(6)和紫光探測器(7)設置在水樣室(10)的一側，I號反光鏡(2-1)、2號反光鏡(2-2)、3號反光鏡(2-3)和4號反光鏡(2-4)設置在水樣室(10)的另一側，I號反光鏡(2-1)和2號反光鏡(2-2)沿水平方向相互對稱，3號反光鏡(2-3)和4號反光鏡(2-4)沿水平方向相互對稱； 綠光光源(I)出射的光經水樣室(10)透射后入射至I號反光鏡(2-1)，依次經I號反光鏡(2-1)和2號反光鏡(2-2)反射后，又經光經水樣室(10)透射后入射至綠光探測器(3)，綠光探測器(3)的數據信號輸出端與I號鎖相放大器(4-1)的數據信號輸入端連接，I號鎖相放大器(4-1)的數據信號輸出端與綠光處理器(5)的數據信號輸入端連接； 紫光光源(6)出射的光經水樣室(10)透射后入射至3號反光鏡(2-3)，依次經3號反光鏡(2-3)和4號反光鏡(2-4)反射后，又經光經水樣室(10)透射后入射至紫光探測器(7)，紫光探測器(7)的數據信號輸出端與2號鎖相放大器(4-2)的數據信號輸入端連接，2號鎖相放大器(4-2)的數據信號輸出端與紫光處理器(8)的數據信號輸入端連接； 每套帶有滑道的光源固定件包括光源套筒(15-1)、1號矩形固定件(15-2)、聚光環(15-4)和I號滑軌(15-6)，1號矩形固定件(15-2)上設有I號通孔(15-3)，該I號通孔(15-3)貫穿I號矩形固定件(15-2)的前后表面，光源套筒(15-1)嵌入在I號通孔(15-3)內，聚光環(15-4)覆蓋I號矩形固定件(15-2)前表面的I號通孔(15-3)，并且聚光環(15-4)與I號矩形固定件(15-2)前表面固定連接，I號矩形固定件(15-2)的底部設有I號凹槽(15-5)， I號滑軌(15-6)嵌入在I號凹槽(15-5)，I號矩形固定件(15-2)通過其底部的I號凹槽(15-5)與I號滑軌(15-6)滑動連接；綠光光源(I)固定在一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒(15-1)內，且綠光光源(I)的出光方向與該光源套筒(15-1)的出光口的朝向相同； 紫光光源(6)固定在另一套帶有滑道的光源固定件中的光源套筒(15-1)內，且紫光光源(6)的出光方向與該光源套筒(15-1)的出光口的朝向相同； 每套帶有滑道的探測器固定件包括圓形套筒(16-1)、2號矩形固定件(16-2)和2號滑軌(16-6) ;2號矩形固定件(16-2)上設有2號通孔(16-3)，該2號通孔(16-3)貫穿2號矩形固定件(16-2)的前后表面，圓形套筒(16-1)嵌入在2號通孔(16-3)內，2號矩形固定件(16-2)的底部設有2號凹槽(16-5)， 2號滑軌(16-6)嵌入在2號凹槽(16-5)，2號矩形固定件(16-2)通過其底部的2號凹槽(16-5)與2號滑軌(16-6)滑動連接； 綠光探測器(3)固定在一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒(16-1)內， 紫光探測器(7)固定在另一套帶有滑道的探測器固定件中的圓形套筒(16-1)內， 自適應流速控制器(9)包括水箱(9-1)、供水馬達(9-2)和分流閥(9-3);所述的水箱(9-1)的出水口和分流閥(9-3)的入水口之間設有供水馬達(9-2)，供水馬達(9-2)用于將水箱(9-1)內的水栗入到分流閥(9-3)入水口，分流閥(9-3)的出水口通過低壓水管與水樣室(10)的入水口連通，分流閥(9-3)的回流口通過高壓泄水管與水箱(9-1)的入水口連通。2.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，所述的I號反光鏡(2-1)、2號反光鏡(2-2)、3號反光鏡(2-3)和4號反光鏡(2-4)的結構完全相同。3.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，所述的光源套筒(15-1)和圓形套筒(16-1)內均固定有恒溫控制器(17); 所述的恒溫控制器(17)包括溫度傳感器(17-1)、中央控制器(17-2)和恒溫裝置(17-3)，溫度傳感器(17-1)用于進行溫度檢測，溫度傳感器(17-1)的數據信號輸出端與中央控制器(17-2)的數據信號輸入端連接，中央控制器(17-2)的數據信號輸出端與恒溫裝置(17-3)的控制信號輸入端連接。4.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，所述的聚光環(15-4)上設有凸透鏡，用于將入射的光變為平行光。5.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，所述的水樣室(10)采用石英材料制成。6.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，所述的綠光光源(I)和紫光光源(6)采用LED實現。7.根據權利要求1所述的一種TOC檢測系統，其特征在于，它還包括溫度采集器，該溫度采集器固定在水樣室(10)內，用于采集水樣室(10)內的水樣溫度。
【文檔編號】G01N21/31GK105954217SQ201610343850
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】付士民, 陳麗潔, 黃輝, 齊娜, 張鵬, 桂永雷, 夏露
【申請人】中國電子科技集團公司第四十九研究所