一種激光光纖式液體濁度測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種激光光纖式液體濁度測量裝置，主要應用于環境檢測、水產養殖、生物發酵工程等領域。
【背景技術】
[0002]濁度是反映水樣中細菌、病原體、以及某些固體懸浮微粒等雜質對光散射程度的一種度量，是水的一種光學性質。近年來，隨著人們對生命健康、自然環境可持續發展的日益關注，水質濁度的監測愈來愈受到重視。一方面，水中含有的泥土、砂礫以及有機物等各類懸浮物質的含量直接影響飲用水、工業用水的質量。另一方面，這些水中的懸浮物還會吸附細菌、病原體等有害物質，并對其起到一定的保護作用，嚴重影響消毒、凈化等常規水處理的效果。因此，不管是在工業生產還是在飲用水或水產品加工過程中，對水體的濁度監控都必不可少。
[0003]目前，傳統濁度儀有兩種類型:一種是實驗室型濁度儀，這種類型的濁度儀通常需要標準的測試瓶或測試槽，測量時先取適量待測液體放入標準測試瓶或測試槽中，然后在進行測量，在實際應用中就顯得很不方便，只能應用于抽樣測量，不能連續測量流動的液體的濁度，應用領域較窄；另一種是在線流通式濁度儀，國際上的通常做法是將發光器件、接受器件以及信號放大部分密封在一個探頭內，探頭投入到待測液體中進行測量，這種做法因電路部分浸沒在液體中，對探頭的密封性要求較高，工作穩定性和測量體積都會受到大大限制。
[0004]針對這些問題，近年來出現了光纖式濁度測量裝置，例如我國發明專利CN201210401753.4公開了一種光纖式激光液體濁度測量裝置，包括激光器、光纖、光纖環行器、光纖準直器、光電探測器及信號解調和處理系統構成，在測量系統中采用光纖環行器和準直器的全光纖結構，基于后向散射光測量原理，可以實現遠距離及復雜環境下的濁度測量。但這種結構所測量的散射光強很小，對電路設計要求較高。根據朗伯-比爾定律可知，接收光強不僅跟液體濁度本身相關，同時也跟測量光程有關。為了適應不同液體的測量需求，有時要選擇不同的測量光程，以提高測量精度，這就大大降低了儀器的使用效率。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的，在于提供一種激光光纖式液體濁度測量裝置，實現在不同場合、不同濁度范圍和要求下液體濁度的準確在線檢測。
[0006]為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0007]一種激光光纖式液體濁度測量裝置，包括裝有待測液體的測試瓶、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器、信號放大與解調模塊、單片機、信號調制模塊、激光器，所述凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置待測液體中，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置于玻璃管內，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器連接；單片機通過指令控制信號調制模塊對激光器進行方波調制，使激光器輸出調制光強，經第一光纖發射到待測液體并到達凹面鏡，凹面鏡進行反射后回饋到第二光纖束并傳輸到光電探測器，光電探測器將回饋的光信號轉變為電信號，信號放大與解調模塊接收到的電信號放大解調后送入單片機，得到信號的電壓幅值，單片機將得到的電壓幅值和標準濁度與電壓值變化關系比對，得出液體濁度的大小。
[0008]進一步的，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。
[0009]進一步的，所述第一光纖采用單模光纖。
[0010]進一步的，所述第二光纖束采用單模光纖。
[0011]進一步的，所述光電探測器采用高靈敏度雪崩光電探測器。
[0012]采用上述方案后，本實用新型采用后向散射式測量原理，同時增加對反射光的測量，增大了接收光強，提高了系統的測量精度，而且對光傳輸介質，即第一光纖和第二光纖束均的改進，能實現遠距離實時在線監測。本實用新型適應不同液體的測量需求，大大提高儀器的使用效率。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的結構原理圖。
[0014]圖2是本實用新型的第一光纖和第二光纖束的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0015]以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種激光光纖式液體濁度測量裝置包括裝有待測液體的測試瓶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器8、信號放大與解調模塊9、單片機1、信號調制模塊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的一端設置于玻璃管5內，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器8連接。
[0017]所述單片機I通過指令控制信號調制模塊2對激光器3進行方波調制，使激光器3輸出調制光強，避免背景光及環境變化對信號的干擾。
[0018]所述激光器3發射光經第一光纖4發射到待測液體并到達凹面鏡6，凹面鏡6進行反射后回饋到第二光纖束7并傳輸到光電探測器8。所述光電探測器8采用高靈敏度雪崩光電探測器，實現微弱光信號到電信號的轉換。
[0019]所述光電探測器8將回饋的光信號轉變為電信號，信號放大與解調模塊9接收到的電信號，將調制信號轉換為低頻直流信號，放大后送入單片機1，最終得到信號的電壓幅值。單片機I將得到的電壓幅值和標準濁度與電壓值變化關系比對，得出液體濁度的大小。
[0020]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。將發射光纖和接收光纖放在一起，簡化了探頭結構，目的在于增大接收面積，增強接收光強，從而提高測量精度。
[0021]本實用新型采用后向散射式測量原理，同時增加對反射光的測量，增大了接收光強，提高了系統的測量精度。而且光傳輸介質，即第一光纖和第二光纖束均采用單模光纖，抗干擾性強、能遠距離傳輸、損耗低，能實現遠距離實時在線監測。
[0022]以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內。
【主權項】
1.一種激光光纖式液體濁度測量裝置，其特征在于:包括裝有待測液體的測試瓶、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器、信號放大與解調模塊、單片機、信號調制模塊、激光器，所述凹面鏡放置瓶底，玻璃管豎直放置待測液體中，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置于玻璃管內，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器連接；單片機通過指令控制信號調制模塊對激光器進行方波調制，使激光器輸出調制光強，經第一光纖發射到待測液體并到達凹面鏡，凹面鏡進行反射后回饋到第二光纖束并傳輸到光電探測器，光電探測器將回饋的光信號轉變為電信號，信號放大與解調模塊接收到的電信號放大解調后送入單片機，得到信號的電壓幅值，單片機將得到的電壓幅值和標準濁度與電壓值變化關系比對，得出液體濁度的大小。
2.如權利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測量裝置，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.如權利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測量裝置，其特征在于:所述第一光纖采用單模光纖。
4.如權利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測量裝置，其特征在于:所述第二光纖束采用單模光纖。
5.如權利要求1所述的一種激光光纖式液體濁度測量裝置，其特征在于:所述光電探測器采用高靈敏度雪崩光電探測器。
【專利摘要】本實用新型公開一種激光光纖式液體濁度測量裝置包括裝有待測液體的測試瓶、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器、信號放大與解調模塊、單片機、信號調制模塊、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置于玻璃管內，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器連接；激光器發射光經第一光纖發射到待測液體并到達凹面鏡，凹面鏡進行反射后回饋到第二光纖束并傳輸到光電探測器，光電探測器將光信號轉為電信號，經放大解調送入單片機，得到信號的電壓幅值。所述裝置適應不同液體的測量需求，提高儀器的使用效率。
【IPC分類】G01N21-39
【公開號】CN204575533
【申請號】CN201520191076
【發明人】常建華, 王志丹, 郭躍, 朱成剛, 桂詩信
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月1日