一種水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型目的是提供一種水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置，該裝置能夠克服傳統(tǒng)定點水質檢測而無法實時監(jiān)測的缺陷，可實時在線監(jiān)測水質。
【背景技術】
[0002]水與人類的生產、生活息息相關，因此需要實時在線監(jiān)測水質安全?，F(xiàn)有的物理化學監(jiān)測儀器檢測方法具有耗時長、檢測費用高、無法實現(xiàn)實時連續(xù)監(jiān)測等缺陷。
[0003]CN204255961U公開了一種水質監(jiān)測設備，水樣流通池內設置有探頭電極、水栗、檢測儀和探頭電極分別與控制系統(tǒng)連接，可實現(xiàn)探頭電極的快速直接檢測，也可實現(xiàn)檢測儀的具體分析監(jiān)測。但自動化的精密儀器對水質要求嚴格，在線檢測設備的傳感器極易被污染或產生流路堵塞，使儀器故障頻發(fā)。
[0004]CN203909029U公開了一種水質安全在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的伺服裝置，以在線精密分析儀表需求為目標，排除影響易污染、易堵塞儀表運行穩(wěn)定性和測量準確性的因素，為在線精密分析儀及時提供具有代表性和可靠性的樣品。雖然在一定程度上降低了儀器故障發(fā)生的概率，但仍不能避免流路堵塞的故障。
[0005]魚類行為檢測是一種有效的水質生物監(jiān)測和預警手段，目前已有研究者在水廠取水口放養(yǎng)青鏘魚，通過微型攝像機的跟蹤，觀察魚的游動特性監(jiān)控水體污染。然而，采用視覺傳感器(即攝像方式)捕獲魚類游泳異常行為的方法，其圖像處理和識別較為復雜，而且在光線不足時，影響檢測效果，誤判時有發(fā)生。因此，本實用新型提出一種通過采集生物聲波信號并進行分析來監(jiān)測水質的裝置。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置，包括水樣貯存裝置，聲波信號接收裝置，第一級信號放大裝置、第二級信號放大裝置，信號采集裝置，信號處理裝置。
[0007]水樣貯存裝置內含受試生物，并有進水管道和出水管道，管道閥門可在某時刻同時關閉，間歇地檢測水質，也可一直開啟，實時在線監(jiān)測流過的水質狀況；
[0008]聲波信號接收裝置可采用聲發(fā)射檢測探頭、水聽器、導波桿、麥克風等檢測設備，其安裝位置可以是水樣貯存裝置邊界壁面處或待測水體內部、待測水體表面；
[0009]第一級信號放大裝置與聲波信號接收裝置連接，對接收到的聲波信號進行放大以保證信號的長距離輸送；
[0010]第二級信號放大裝置與第一級信號放大裝置連接，將信號放大至所需的倍數；
[0011]信號采集裝置與第二級信號放大裝置連接，將獲取的聲波模擬信號轉換成數字信號，并采集轉換成數據，輸入信號處理裝置(計算機)；
[0012]信號處理裝置(計算機)分析處理所采集的聲波信號，判斷水質狀況。
[0013]本實用新型與現(xiàn)有技術相比所具有的有益效果是:
[0014](I)采用水質生物監(jiān)測技術，相比于物理化學儀器監(jiān)測，成本低，檢測耗時少。
[0015](2)基于聲波傳感器，克服傳統(tǒng)生物監(jiān)測技術中視覺傳感器在光線強度不足情況下，檢測精度不足的問題。
[0016](3)可實現(xiàn)水質實時在線監(jiān)測。
【附圖說明】
[0017]圖1為水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置的示意圖；
[0018]圖1中I為水樣貯存裝置，2為聲波信號接收裝置，3為第一級信號放大裝置，4為第二級信號放大裝置，5為信號采集裝置，6為信號處理裝置(計算機)。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置包括水樣貯存裝置I，聲波信號接收裝置2，第一級信號放大裝置3、第二級信號放大裝置4，信號采集裝置5，信號處理裝置6。
[0020]水樣貯存裝置I內含受試生物，并有進水管道和出水管道，管道閥門可在某時刻同時關閉，間歇地檢測水質，也可一直開啟，實時在線監(jiān)測流過的水質狀況；
[0021]聲波信號接收裝置2可采用聲發(fā)射檢測探頭、水聽器、導波桿、麥克風等檢測設備，其安裝位置可以是水樣貯存裝置邊界壁面處或待測水體內部、待測水體表面；
[0022]信號放大裝置3與聲波信號接收裝置2連接，對接收到的聲波信號進行放大以保證信號的長距離輸送；
[0023]信號放大裝置4與信號放大裝置3連接，將信號放大至所需的倍數；
[0024]信號采集裝置5與信號放大裝置4連接，將獲取的聲波模擬信號轉換成數字信號，并采集轉換成數據，輸入信號處理裝置(計算機)6;
[0025]信號處理裝置(計算機)6分析處理所采集的聲波信號，判斷水質狀況。
[0026]具體操作步驟為:
[0027]a、采用聲波信號接收裝置接收內含生物的待測水體內部、邊界壁面處或水體表面的聲波信號；
[0028]b、結合圖像采集設備標定水樣中受試生物的不同應激狀態(tài)在聲波信號能量圖上對應的特征峰；
[0029]c、分析接收到的聲波信號，利用特征峰確定生物不同的應激狀態(tài)，對比不同應激狀態(tài)內聲波信號的能量，選取聲波信號能量最大的應激狀態(tài)，計算該應激狀態(tài)時間內聲波信號振幅A、能量E、各頻率段i內的能量與總能量之比的能量分率Pi作為聲波信號特征值；
[0030]d、將計算得到的聲波信號特征值m與無污染水質下聲波信號特征值no對比，定義為水質因子:
[0031]Cd = n1-n()
[0032]當水質因子大于設定值時表明水樣受到污染，并且污染程度隨水質因子增大而增大。
【主權項】
1.一種水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置，包括水樣貯存裝置，聲波信號接收裝置，第一級信號放大裝置、第二級信號放大裝置，信號采集裝置，信號處理裝置: a.水樣貯存裝置內含受試生物，并有進水管道和出水管道，進出水管道閥門可在某時刻同時關閉，間歇地檢測水質，也可一直開啟，實時在線監(jiān)測流過的水質狀況； b.聲波信號接收裝置安裝在水樣貯存裝置邊界壁面處或待測水體內部、待測水體表面，接收聲波信號； c.第一級信號放大裝置與聲波信號接收裝置連接，對接收到的聲波信號進行放大以保證信號的長距離輸送； d.第二級信號放大裝置與第一級信號放大裝置連接，將信號放大至所需的倍數； e.信號采集裝置與第二級信號放大裝置連接，將獲取的聲波模擬信號轉換成數字信號，并采集轉換成數據，輸入信號處理裝置； f.信號處理裝置分析處理所采集的聲波信號，判斷水質狀況。2.根據權利要求1所述的水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置，其特征在于，聲波檢測探頭可采用聲發(fā)射檢測探頭、水聽器、導波桿或麥克風。
【專利摘要】本實用新型國內公開了一種水質安全的生物聲波監(jiān)測裝置，包括水樣貯存裝置，聲波信號接收裝置，第一級信號放大裝置、第二級信號放大裝置，信號采集裝置，信號處理裝置。基于聲波傳感器，克服傳統(tǒng)生物監(jiān)測技術中視覺傳感器在光線強度不足情況下，檢測精度不足的問題，并可實現(xiàn)水質實時在線監(jiān)測。
【IPC分類】G01N29/02
【公開號】CN205353005
【申請?zhí)枴緾N201521139886
【發(fā)明人】王涵青, 趙駿, 曹紡平
【申請人】杭州市大成岳家灣實驗學校
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月31日