[实用新型]浊度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及水质测量仪器，特别是涉及可广泛使用到海洋、江河、湖泊等测量水质混浊度的光学仪器。

背景技术

水体的浊度值是水质生态监测的重要参数。由于水体中存在着各种各样的不溶性悬浮物物质，使得水体呈现一种不透明的光学性质，而浊度测量就是测量水体的不透明程度，即浊度值。

当一束固定波长的入射光射进水中，水中悬浮物表面不同角度出现散射现象。利用与入射光成固定角度上接收统一波长的散射光强度来确定浊度的值，这就是浊度测量的原理。

目前，对水体浊度的测量，主要有现场比色分析、实验室测量、现场在线测量三种方法。现场比色分析方法是将被测水体与提前配置好的标准浊度样品以进行比色的方式确定其浊度值，测量结果受到标准浊度样品的限制。实验室测量需要采取水样，再到实验室或者实验船上进行测量，不能反应水体的现场真实数据。现场在线测量能实时监测水体的浊度变化情况，但是现有的浊度传感器存在体积大、功耗高的缺点，不太适用于在浮标、水质监测仪等仪器装置上集成。

图1显示现有技术的现场在线测量浊度传感器。如图1所示，浊度传感器呈圆柱体结构，圆柱密封壳体前端面上设置玻璃窗，玻璃窗采用K9材质玻璃，玻璃窗的后面设置方形压盖，方形压盖固定在密封壳体前端，玻璃窗罩住方形压盖的圆柱孔，形成透明窗口。光发射器和光电接收器设置在密封壳体前端的方形压盖内，光发射器和光电接收器的光轴成60°夹角，光电接收器与玻璃窗之间设置滤光片。光发射器和光电接收器与密封壳体内的电路板连接，密封壳体内的电路板与密封壳体后端的水密接插件连接。

图1所示的浊度传感器放于水下应用时，光发射器5发出的光照射水中悬浮物后向产生散射，光电接收器3接收部分散射光，接收的散射光信号经转换后通过密封壳体后端的水密接插件和水下电缆传递到水上显示器，显示和记录水下浊度值。

但是，图1所示现有技術的浊度传感器，密封壳体前端采用玻璃窗和压盖的组合结构，光电接收器与玻璃窗之间还设置透镜和滤光片，存在结构复杂、体积大的缺点，不利于在浮标、水质监测仪等仪器設备上集成。而且，单一光源照射下悬浮物散射光强较弱，影响低浊度测量的精确度。

发明内容

针对现有的水体浊度测量以及浊度传感器所存在的问题，本实用新型推出改进结构的现场在线测量浊度传感器，其光学窗口采用特殊材料的玻璃加工而成，能使特定波段的光通过，起到滤光片的作用。光学窗口玻璃加工成凸台形状，体积减小，便于固定安装，更易于传感器的集成。而且，光发射器采用两个光源，增加了光源强度，提高了低浊度测量时的测量精度。

本实用新型所涉及的浊度传感器外壳呈圆柱形，由圆柱壳体、光学窗口固定架和底座组成。圆柱壳体前端有圆形敞口，光学窗口固定架为圆环状，光学窗口固定架通过螺纹连接并紧固在圆柱壳体前端外侧。底座封装在圆柱壳体的后端，圆柱壳体与底座之间通过螺纹连接。

圆柱壳体内有光学测量系统和测量控制系统。光学测量系统包括光源、光电接收器和光学窗口。

光学窗口为凸台形状的玻璃窗口，设置在圆柱壳体的前端，凸台凸出部分伸在圆柱壳体前端的圆形敞口内，凸台凸出部分前端面与圆柱壳体前端面处于同一平面上。凸台圆盘部分卡在圆柱壳体与光学窗口固定架之间，通过光学窗口固定架和壳体前端之间的紧压，使光学窗口固定牢固。凸台圆盘部分与圆柱壳体前端之间由O形圈密封。光学窗口的材质为红外透射可见光吸收玻璃，透过波长大于800nm的红外光，吸收可见光。

光学窗口内侧有光学器件固定架，光学器件固定架上有两个对称的光源孔，光源孔中心线的夹角为60°，光源孔内安装LED光源。光学器件固定架的中心位置开一槽，槽的底部安装光电接收器，光电接收器与两个光源孔的光轴夹角分别为30°。

测量控制系统包括：电源、控制电路、数据采集电路、单片机。电源、控制电路、数据采集电路、单片机固定在圆柱壳体内的电路板上，并有相应的连接。

电路板的一端与光学固定架由螺栓固定，另一端与底座固定连接。光源和光电接收器均与控制电路连接，光源和光电接收器的引脚分别焊接在电路板上。数据采集电路连接密封壳体后端底座上的水密接插件连接。浊度传感器通过密封壳体后端的水密接插件，可直接安装在浮标或者其他测量平台上，也可搭配计算机或掌上机直接进行测量。