專利名稱：在線cod水質(zhì)測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水質(zhì)測試領(lǐng)域，特別涉及采用光譜法測試水中COD含量的相關(guān)技術(shù)。
本實用新型目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
一種在線COD水質(zhì)測試儀，其特征在于所述測試儀包括機體、光學(xué)部分及電路部分，其中光學(xué)部分光源1設(shè)于光連接件A7中，光源被光連接件A7分成三個方向的光，分別為U1、U2、U3；U1光通過設(shè)于主體部分A2中的比色皿10及出光連接件A8中的半鏡11，使其分成兩束，一速為直射光U10，另一束為折射光U11。折射光U11經(jīng)紫外光濾鏡12使其成為紫外光，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器13將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號放大后輸送至UV放大器22。直射光U10經(jīng)設(shè)于出光連接件A8中的可見光濾鏡14，濾除其它成份后再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器15將可見光轉(zhuǎn)化為電信號，放大后輸送至VIS放大器32。
U2光經(jīng)設(shè)于光連接件A7中紫外濾鏡20使其成為紫外光，該紫外光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器21將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號并給予放大后得一補償紫外光電信號，輸送至UV放大器22用于提供補償信號；U3光經(jīng)設(shè)于光連接件A7中可見光濾鏡30使其成可見光，該光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換為電信號，并給予放大后得一補償可見光電信號輸送至VIS放大器32用于補償信號的提供；電路部分將由UV放大器22、VIS放大器32放大的UV及VIS電信號分別輸至微分放大器2、UV電信號輸出頭3及VIS電信號輸出頭4，微分放大器2測定紫外吸光度和可見光吸光度的差值，并將該差值還源成電信號后輸出至顯示器5或V/I轉(zhuǎn)換器6或標準輸出端7。
機體部分包括機械清洗部分8，主體部分A2、可見光進光部分A3，可見光出光部分A4，紫外光進光部分A5及紫外光出光部分A6；比色器10設(shè)于主體部分A2中，機械清洗部分8通的清洗頭與主體部分A2的清洗孔A22相對應(yīng)后用螺絲固接?？梢姽膺M光部分A3包括密封圈A30、濾鏡30。光電轉(zhuǎn)換器及殼體A34，依次通過螺絲與光連接件A7相接?？梢姽獬龉獠糠职芊馊40、濾鏡14、光電轉(zhuǎn)換器15及殼體A43，依次通過螺絲與出光連接件A8相接；紫外光進光部分5包括密封圈A50、濾鏡61、光電轉(zhuǎn)換器13及殼體A53，依次通過螺絲與入光連接件A7相接；紫外光出光部分A6包括密封圈A50、濾鏡A61、測試儀A62及外殼A63，依次通過螺絲與出光連接件A8相接；光連接件A7與出光接件A8分別與主體部分的入光口A24及出光口A23對應(yīng)相接。
在線COD水質(zhì)測試儀中所述測試儀的主體部分A2上，設(shè)有供化學(xué)清洗入口A20及化學(xué)清洗出口A21。
在線COD水質(zhì)測試儀中所述光學(xué)部分中光源1與比色器10之間設(shè)有一聚光鏡16。
在線COD水質(zhì)測試儀中所述光學(xué)部分中比色器10的光線輸入處和光線輸出處設(shè)有使光線聚集的凸透鏡17、18。
本發(fā)明技術(shù)進步在于，利用光對有機物的吸收特性，可在不添加任何藥劑的情況下快速、準確的得到監(jiān)測數(shù)據(jù)，使用簡單，不易產(chǎn)生二次污染。


圖1為本實用新型的立體示意圖；圖2為本實用新型的爆炸示意圖；圖3為本發(fā)明的原理示意圖；圖4為UV、VIS放大器22、32電路圖；圖5為微分放大器電路圖；圖6為電源電路圖。
具體實施方法一種在線COD水質(zhì)測試儀，包括機體、光學(xué)部分及電路部分，其中光源1設(shè)于光連接件A7中，光源被光連接件A7分成三個方向的光，分別為U1、U2、U3U1光通過設(shè)于主體部分A2中的比色皿10及出光連接件A8中的半鏡11，使其分成兩束，一速為直射光U10，另一束為折射光U11設(shè)于出光接件A8中的。折射光U11經(jīng)紫外光濾鏡12使其成為紫外光，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器13將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號放大后輸送至UV放大器22；直射光U10經(jīng)設(shè)于出光連接件A8中的可見光濾鏡14濾除其它成份后再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器15將可見光轉(zhuǎn)化為電信號，放大后輸送至VIS放大器32。
U2光經(jīng)設(shè)于光連接件A7中紫外濾鏡20使其成為紫外光，該紫外光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器21將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號并給予放大后得一補償紫外光電信號，輸送至UV放大器22用于提供補償信號；U3光經(jīng)設(shè)于光連接件A7中可見光濾鏡30使其成可見光，該光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換為電信號，并給予放大后得一補償可見光電信號輸送至VIS放大器32用于補償信號的提供。
電路部分將由UV放大器22、VIS放大器32放大的UV及VIS電信號分別輸至微分放大器2、UV電信號輸出頭3及VIS電信號輸出頭4，微分放大器2測定紫外吸光度和可見光吸光度的差值，并將該差值還源成電信號后輸出至顯示器5或V/I轉(zhuǎn)換器6或標準輸出端7。
機體部分機械清洗部分A1，主體部分A2、可見光進光部分A3，可見光出光部分A4，紫外光進光部分A5及紫外光出光部分A6；比色器10設(shè)于主體部分A2中，機械清洗部分8通的清洗頭與主體部分A2的清洗孔A22相對應(yīng)后用螺絲固接?？梢姽膺M光部分A3包括密封圈A30、濾鏡30。光電轉(zhuǎn)換器31及殼體A34，依次通過螺絲與光連接件A7相接；可見光出光部分包括密封圈A40、濾鏡14、光電轉(zhuǎn)換器15及殼體A43，依次通過螺絲與出光連接件A8相接。紫外光進光部分5包括密封圈A50、濾鏡20、光電轉(zhuǎn)換器21及殼體A53，依次通過螺絲與入光連接件A7相接。紫外光出光部分A6包括密封圈A50、濾鏡12、光電轉(zhuǎn)換器13及外殼A63，依次通過螺絲與出光連接件A8相接。光連接件A7與出光接件A8分別與主體部分的入光口A24及出光口A23對應(yīng)相接。在線COD水質(zhì)測試儀，所述測試儀的主體部分A2上，設(shè)有供化學(xué)清洗入口A20及化學(xué)清洗出口A21。在線COD水質(zhì)測試儀，所述光學(xué)部分中光源1與比色器10之間設(shè)有一聚光鏡16。
在線COD水質(zhì)測試儀，所述光學(xué)部分中比色器10的光線輸入處和光線輸出處設(shè)有使光線聚集的凸透鏡17、18。
光源1(低壓水銀光柱燈)發(fā)出的輻射光分成三個方向，其中一條方向的光U1通過比色皿10，然后經(jīng)過半鏡11分成兩束光。U11(紫外光)和U10(可見光)，其它兩個方向的光分別形成U2光(參考紫外光)和U3光(參考可見光)，U2光和U3光的作用是為了補償由于光源的強度而引起的波動提供信號。
通過光學(xué)濾鏡檢測到U2和U11，它只允許波長為254nm的紫外光通過。同時，UV放大器22作為一個電信號支持過濾器輸出；同理，通過光學(xué)過濾鏡檢測U3和U10，它也只允許波長546nm的可見光通過。同時VIS放大器32作為一個電信號過濾器輸出支持。UV放大器22和VIS放大器32，它們?yōu)橛捎诠庠吹膹姸榷鸬牟▌犹峁┲匾难a償信號，發(fā)送到微分放大器。
微分放大器2測定紫外吸光度和可見光吸光度的差值，并將他們還原成信號，從而不有受無機物影響，然后再輸入顯示器5；同時這些信號通過V/1轉(zhuǎn)換器6，標準輸出儀7將提供輸出信號。當(dāng)樣品溶液有大量的有機物時，如上所說，允許這些信號通過微分放大器，因此僅有紫外光度可以直接讀出和輸出。
一種在線COD水質(zhì)測試方法，所述測試方法包括a、使光源1發(fā)出的輻射光分成三個方向的光，分別為U1、U2、U3。
b、使U1光通過比色器10及半鏡11，使其分成兩束，一速為直射光UI0，另一束為折射光U11；折射光U11經(jīng)紫外光濾鏡12使其成為紫外光，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器13將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號放大后輸送至UV放大器22；直射光U10經(jīng)可見光濾鏡14濾除其它成份后再經(jīng)VIS轉(zhuǎn)換器15將可見光轉(zhuǎn)化為電信號，放大后輸送至VIS放大器32。
c、使U2光經(jīng)紫外濾鏡20使其成為紫外光，該紫外光再經(jīng)轉(zhuǎn)換器21將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號并給予放大后得一補償紫外光電信號輸送至UV放大器22。
d、使U3光經(jīng)可見光濾鏡30使其成為可見光，該光再經(jīng)轉(zhuǎn)換器31轉(zhuǎn)換為電信號，并給予放大后得一補償可見光電信號輸送至VIS放大器32。
e、將由UV放大器22、VIS放大器32放大的UV及VIS電信號分別輸致微分放大及UV電信號輸出頭3及VIS電信號輸出關(guān)4，微分放大器2測定紫外吸光度和可見光吸光度的差值，并將該差值還源成電信號后輸出至顯示器5V/I轉(zhuǎn)換器6或標準輸出端7。
在線COD水質(zhì)測試方法，所述光源1與比色器10之間設(shè)有一使光線U1聚集的聚光鏡16。比色器10的光線輸入處和光線輸出處設(shè)有使光線聚集的凸透鏡17、18。
也可與比色器10相配合，設(shè)一比色器清洗裝置8。本發(fā)明的實施例如圖1所示，其具體電路為COD采用水泵把要測試的水標本送至光路中的標本測試容器(比色皿)中，然后使用特定頻率光源透射過容器，再使用光電管感應(yīng)已衰減了光信號，轉(zhuǎn)換成水質(zhì)電信號，送多路選擇開關(guān)4066；選通光電管轉(zhuǎn)換過來的水質(zhì)信號，通過AD574將模擬量轉(zhuǎn)成數(shù)字量，經(jīng)89C51處理，用AT24C64對歷史數(shù)據(jù)存儲，同時由ICL7106轉(zhuǎn)發(fā)送液晶顯示，由通全雙工串行通訊口送RS232。
紫外光波對COD高靈敏度吸收后射向無極性駐極體光電管轉(zhuǎn)換成電信號。再由運放OP15構(gòu)成三極放大電路，送AD574。精心調(diào)整相關(guān)外圍元件參數(shù)，可使其幅頻特性與權(quán)曲線相近，其輸出直流電平反映了COD含量的多少。
該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出電流范圍在4-20MA變化，其變化比達103，再送12位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換最大時間為25μs，完全滿足測量精度要求。并在其轉(zhuǎn)換并對信號作了采樣保持處理之前加一采樣/保持電路LF398，該芯片具有采樣速率高，保持電壓下降慢和精度高等特點，電壓信號送至a/d轉(zhuǎn)換器ad574，其間以跟隨器隔離，這樣整個電路系統(tǒng)避免了采樣的孔徑時間以及器件間影響引起的偏差。
由AD574送到89C51的編碼，即反映了所測吸光率(ABS)變化和COD的多少。經(jīng)軟件處理后，ABS、COD顯示值由P1口輸出，經(jīng)ICL7106(三位半AD轉(zhuǎn)換LCD驅(qū)動)送液晶顯示。
COD整機采用了模塊化結(jié)構(gòu)；89C51、AD5749、MAX232、AT24C64組成主控電路；由TC5043、AE555、OP15四運放，光路及光電傳感器組成COD檢測模塊；由CN2-F60，7805、7815、7905、7915組成的電源板，由水泵，電機及其驅(qū)動電路組成的機電動力模塊。
附圖4為主控電路，由89C51、LF398、AD574、MAX232、AT24C64組成。系統(tǒng)的核心部分是AT89C51單片機，89C51是一個八位(8-bit)的CMOS單晶片微處理器，符合MCS-51工業(yè)標準。89C51內(nèi)含4K-byte的快閃記憶體(Flash Memor)，可重復(fù)燒錄程式達1000次以上；128-byte-RAM的程式記憶體，作為數(shù)據(jù)存儲器；并提供32條I/O信號線，2個16-bit的定時器(Timer)、或計數(shù)器(Counter)，一個雙向串行口(RS-232 Serial Port)，和五個中斷向量功能；其指令系統(tǒng)與MCS-51完全兼容。在89C51/52單片機構(gòu)成數(shù)智能處理單元中，一般不需要外部擴展ROM和RAM。但為了保存歷史數(shù)據(jù)，擴展了一64K的串行EEPROM AT24C64。另一方向，數(shù)據(jù)系統(tǒng)通過串口將采集到的信息發(fā)送給RS232。由于采用了串行通信，智能處理單元的接口是標準的，而操作面板的信息處理基本上不占用數(shù)據(jù)系統(tǒng)CPU的時間，而且面板智能處理單元本身成為一個標準化模塊。所以，可以配備調(diào)制器或無線電收發(fā)機，實現(xiàn)遠距離的有線或無線的監(jiān)控。
附圖5為本高性能COD測量電路，由TC5043、OP15、AE555組成。由于傳感器的輸出信號電流I不足以A/D處理，需對信號進行轉(zhuǎn)換和放大。本系統(tǒng)采用高速低噪聲精度運放OP15/16作為信號放大和轉(zhuǎn)換，op15是具有高速JFET輸入具有低飄移與溫度補償超低補償電壓運算放大器。OP15的輸入失調(diào)電壓溫漂dU/dT和輸入失調(diào)電流溫漂dA/dT都很小，分別為0.15mV/℃和12pA/℃，精度比較高，適用于直流及低速的微弱信號放大，轉(zhuǎn)換速率低(0.017V/μs)，內(nèi)附相位補償線路。在輸入用1匝母線作為輸入線圈，當(dāng)輸入電流II變化時，在運算放大器輸出端可得到相應(yīng)的電壓變化?；ジ衅骶€性范圍寬，精度高，非線性度可達到≤0.1％，角差≤5°。
附圖6為穩(wěn)壓電源電路。由由CN2-F60，7805，7815，7905，7915組成的電源電路。具有輸入電壓范圍寬、交直流兩用，能排除干擾，可靠性高，功率大等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種在線COD水質(zhì)測試儀，其特征在于所述測試儀包括機體、光學(xué)部分及電路部分，其中光學(xué)部分包括光源(1)設(shè)于光連接件(A7)中，光源被光連接件(A7)分成三個方向的光，分別為U1、U2、U3；U1光通過設(shè)于主體部分(A2)中的比色皿(10)及出光連接件(A8)中的半鏡(11)，使其分成兩束，一速為直射光U10，另一束為折射光U11設(shè)于出光接件(A8)中的；折射光U11經(jīng)紫外光濾鏡(12)使其成為紫外光，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器(A62)將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號放大后輸送至UV放大器(22)；直射光U10經(jīng)設(shè)于出光連接件(A8)中的可見光濾鏡(14)濾除其它成份后再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器(A42)將可見光轉(zhuǎn)化為電信號，放大后輸送至VIS放大器(32)；U2光經(jīng)設(shè)于光連接件(A7)中紫外濾鏡(20)使其成為紫外光，該紫外光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器(A52)將紫外光轉(zhuǎn)化為電信號并給予放大后得一補償紫外光電信號，輸送至UV放大器(22)用于提供補償信號；U3光經(jīng)設(shè)于光連接件(A7)中可見光濾鏡(30)使其成可見光，該光再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器(A33)轉(zhuǎn)換為電信號，并給予放大后得一補償可見光電信號輸送至VIS放大器(32)用于補償信號的提供；電路部分將由UV放大器(22)、VIS放大器(32)放大的UV及VIS電信號分別輸至微分放大器(2)、UV電信號輸出頭(3)及VIS電信號輸出頭(4)，微分放大器(2)測定紫外吸光度和可見光吸光度的差值，并將該差值還源成電信號后輸出至顯示器(5)或V/I轉(zhuǎn)換器(6)或標準輸出端(7)；機體部分包括機械清洗部分A1，主體部分A2、可見光進光部分A3，可見光出光部分A4，紫外光進光部分A5及紫外光出光部分A6；比色器10設(shè)于主體部分A2中，機械清洗部分A1通的清洗頭與主體部分A2的清洗孔A22相對應(yīng)后用螺絲固接；可見光進光部分A3包括密封圈A30、濾鏡A31。檢測儀A33及殼體A34，依次通過螺絲與光連接件A7相接；可見光出光部分包括密封圈(A40)、濾鏡A41、檢測儀A42及殼體A43，依次通過螺絲與出光連接件A8相接；紫外光進光部分5包括密封圈A50、濾鏡A51、檢測儀A52及殼體A53，依次通過螺絲與入光連接件A7相接；紫外光出光部分A6包括密封圈A50、濾鏡A61、測試儀A62及外殼A63，依次通過螺絲與出光連接件A8相接；光連接件A7與出光接件A8分別與主體部分的入光口A24及出光口A23對應(yīng)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線COD水質(zhì)測試儀，其特征在于所述測試儀的主體部分A2上，設(shè)有供化學(xué)清洗入口A20及化學(xué)清洗出口A21。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線COD水質(zhì)測試儀，其特征在于所述光學(xué)部分中光源1與比色器103間設(shè)有一聚光鏡(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線COD水質(zhì)測試儀，其特征在于所述光學(xué)部分中比色器(10)的光線輸入處和光線輸出處設(shè)有使光線聚集的凸透鏡(17)、(18)。
專利摘要一種在線COD水質(zhì)測試儀，涉及采用光譜法測試水中COD含量的相關(guān)技術(shù)；本技術(shù)包括機體、光學(xué)部分及電路部分；光學(xué)部分光源被分成三個方向，各方向分別經(jīng)過透鏡、電路部分由光電轉(zhuǎn)換器、放大器對所提信號進行補償放大，測定紫外吸收光度和可見光吸光度的差值，并將差值還原成為電信號后輸出至顯示輸出；機械部分包括清洗部分A1，主體部分A2，可見光進光部分A3，可見光出光部分A4。紫外光進光部分A5及紫外光出部分A6，各透鏡、光源光電轉(zhuǎn)換器、放大器均設(shè)于各機械部分中。本技術(shù)采用光譜法原理，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精確度高，不產(chǎn)生二次污染，反應(yīng)時間短，可實現(xiàn)實時監(jiān)測。
文檔編號G01N21/25GK2597983SQ0322342
公開日2004年1月7日 申請日期2003年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月26日
發(fā)明者常舂, 舂 常 申請人:常舂, 舂 常