本发明专利技术公开一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法。检测装置包括比色传感器与光电采集板；比色传感器包括特征光路、参考光路与判断光路，各光路均采用LED灯作为光源，特征光路与参考光路均设有透射检测器与参比检测器，用于计算液体吸光度并反演液体浓度，比色传感器采集的信号由光电采集板进行处理与传输。通过本发明专利技术的检测装置与方法，简化仪器结构，利用双波长法测量被测液浓度，并对各检测光路通过准双光束法进行优化用于消除光源波动带来的误差，同时采用一束独立判断光源，对是否通入被测物进行判断，既消除光源波动带来的影响，又消除环境等不随溶液浓度变化的误差影响，从而对水质参数实现快速、准确的测量。测量。测量。
【技术实现步骤摘要】
一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及环境检测
，特别涉及一种用于水质检测的双波长准双光束检测装置及方法。
技术介绍
[0002]水质优劣对于人类的生活与生产具有十分重要的影响，而随着人类活动以及工业生产的不断增加，水质有机物或无机物含量通常难以控制，因此需要引起人们的重视。对水质的保护与管理需要通过水质监测加以支撑，而传统采用的化学分析等方法，时效性较差并且如果操作不当容易造成二次污染，难以实时进行水质参数监测。
[0003]采用分光光度法进行水质检测可以减少检测器与被测液的接触，并且通过软件对数据进行处理解算，是较为重要的一种水质检测方法。目前，多波长法主要用于减小其它溶剂等因素对结果的影响，但常见的多种波长的单色光通常是由复合光经过滤光片形成，仪器结构复杂且光强会被减弱，而若采用不同波长单色光会存在光源波动等因素影响检测结果的准确性。
[0004]为解决上述问题，如申请号为201920883146.3的技术专利公开了一种用于河长制的单光源水质在线监测装置，包括悬浮组件、太阳能电池板、控制组件、光源组件、水样流通池和光电检测组件。该装置同时监测透过水体的直射光和散射光，能够提高检测精度，减小数据误差，但该装置仅采用单波长光源进行检测，当被测液中存在其它物质时，将会对测量结果产生一定的影响。又如申请号为201710803951.6的专利技术专利公开了一种基于发光二极管的在线监测装置，包括若干组LED光源发射器、控制器以及与所述LED光源发射器数量相同的参考光接收器、分光折返装置以及透射光接收器。该装置根据接收信号调节相应LED光源发射器的光功率，但是参考光发射器信号仅用于监测，测量结果仍存在一定偏差。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的主要在于提供一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法，以解决上述
技术介绍
中对检测结构优化的前提下，由于使用单波长光源导致其它物质对检测的影响，以及采用双波长光源时光源不稳定等因素导致的测量误差的问题。
[0006]基于上述目的，本专利技术提供了一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置，包括比色传感器与光电采集板，比色传感器采集的信号由光电采集板进行处理与传输，利用双波长法测量被测液浓度，并对各检测光路通过准双光束法进行优化用于消除光源波动带来的误差，同时采用一束独立光，对是否通入被测物进行判断；
[0007]所述比色传感器包括设于比色传感器一侧的光源组件，所述光源组件包括并列布设的特征光源λ1、判断光源与参考光源λ2,所述特征光源λ1为被测液吸收峰值波长，该波长光在透过被测液时被多种物质吸收；参考光源λ2为无吸收波长，该波长光在透过被测液时不被所测物质吸收，但被其它物质吸收；三种光源并列布设，均使用LED草帽灯珠，分别与光电采集板的光源驱动模块连接进行驱动，所述特征光路与参考光路的有效光程相同；
[0008]进一步的，所述比色传感器还包括用于液体流通并进行光强吸收的比色装置，所述比色装置主要包括装置外壳、比色皿与液体导管，比色皿安装于比色传感器中心，由装置外壳进行固定并与外部液体导管相通，仪器与蠕动泵连接，控制被测液经过比色皿进行光强检测；
[0009]进一步的，所述比色传感器还包括用于检测光强信号的光电转换组件，所述光电转换组件包括特征光参比检测器、参考光参比检测器、特征光透射检测器、参考光透射检测器与用于接收判断光源透射光强的判断光检测器，所述特征光参比检测器用于对λ1波长处不经过吸收的光源光强I'(λ1)进行直接测量，在吸光度解算时作为特征光的入射光强；所述参考光参比检测器用于对λ2波长处不经过吸收的光源光强I'(λ2)进行直接测量，在吸光度结算时作为参考光的入射光强；所述特征光透射检测器用于对λ1波长光经被测液吸收后的透射光强I(λ1)进行测量；所述参考光透射检测器用于对λ2波长透射光强I(λ2)进行测量；所述判断光检测器用于接收判断光源的透射光强，当判断光检测器的测量光强发生变化时，代表比色皿中已通入被测液，此时可以对被测液进行浓度解算。
[0010]优选的，所述光电采集板包括以嵌入式MCU为核心的控制模块、用于获取光电转换组件信号的信号采集模块、用于驱动LED的光源驱动模块以及电源模块，所述光电采集板对比色传感器的光强数据进行处理与传输。
[0011]进一步的，用于环境检测的双波长准双光束检测装置的应用方法，包括以下步骤：
[0012]S1：调节特征光强I0(λ1)、参考光强I0(λ2)与判断光强I0至设定值，对判断光检测器的测量信号I'进行判断，当判断信号I'变化量超出设定阈值ΔI0，则判断比色皿中已通入被测物质，进行后续浓度检测步骤，具体信号判断标准为：I'＜I0‑
ΔI0；
[0013]S2：使用蠕动泵将被测液通入比色皿并保持流量稳定，对特征光检测器测量信号I(λ1)、I'(λ1)与参考光检测器I(λ2)、I'(λ2)进行光强信号提取，通过公式获得特征吸光度A(λ1)，通过公式获得参考吸光度A(λ2)，对特征光路吸光度A(λ1)与参考光路吸光度A(λ2)进行处理，得到被测物质排除其它物质影响后的真实吸光度A具体为：
[0014][0015]通过上述算法，实现对被测液的吸光度解算功能。
[0016]S3：选取不同浓度C1、C2…
C
n
的被测液，分别求取被测液吸光度A1、A2…
A
n
，拟合浓度预测直线A(C)＝kC+b，以拟合直线作为浓度反演的解算依据；
[0017]S4：将比色皿中通入未知浓度的待测液，重复步骤S2，求取待测液吸光度A
c
，根据浓度预测曲线反演待测液的浓度，具体为：
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法，具备以下有益效果：
[0019]1、该用于环境检测的双波长准双光束检测装置及方法，通过在双波长法中采用不同波长的LED灯代替复合光，简化传感器结构；各光路采用准双光束法进行改进，用于消除
LED灯信号波动对测量带来的影响，提高液体浓度检测的准确性；浓度解算过程中，同时使用透射光路与参比光路的信号进行计算，将参比光路信号应用于算法中，能够提高浓度检测的实时性与检测精度。
[0020]2、该用于环境监测的双波长准双光束检测装置及方法，通过对判断光源的透射信号进行检测，当判断光的透射信号发生超出阈值的变化时，说明仪器中已通入被测物，系统开始进行浓度解算过程，防止仪器中未通入液体或当光源发生波动时带来的误判。
附图说明
[0021]图1为本专利技术所述的一种用于环境监测的双波长准双光束检测装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术所述的检测装置功能模块拓扑图；
[0023]图3为本专利技术所述的一种用于环境监测的方法流程图；
[0024]图中标记为：1、比色传感器；101、特征光源λ1；102、判断光源；103、参考光源λ2；104、特本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于环境检测的双波长准双光束检测装置，包括比色传感器(1)与光电采集板(2)，其特征在于，比色传感器(1)采集的信号由光电采集板(2)进行处理与传输，利用双波长法测量被测液浓度，并对各检测光路通过准双光束法进行优化用于消除光源波动带来的误差，同时采用一束独立光，对是否通入被测物进行判断；所述比色传感器(1)包括：设于比色传感器(1)一侧的光源组件，所述光源组件包括并列布设的特征光源λ1(101)、判断光源(102)与参考光源λ2(103),所述特征光源λ1(101)为被测液吸收峰值波长，参考光源λ2(103)为无吸收波长，三种光源并列布设，均使用LED草帽灯珠，分别与光电采集板(2)的光源驱动模块(203)连接进行驱动，所述特征光路与参考光路有效光程相同；用于液体流通并进行光强吸收的比色装置，所述比色装置主要包括装置外壳(109)、比色皿(110)与液体导管(111)，比色皿(110)安装于比色传感器(1)中心，由装置外壳(109)进行固定并与外部液体导管(111)相通，仪器与蠕动泵连接，控制被测液经过比色皿进行光强检测；用于检测光强信号的光电转换组件，所述光电转换组件包括用于测量λ1光源光强I'(λ1)的特征光参比检测器(104)、用于测量λ2光源光强I'(λ2)的参考光参比检测器(105)、用于测量λ1波长透射光强I(λ1)的特征光透射检测器(106)、用于接收判断光源(102)透射光强的判断光检测器(107)与用于测量λ2波长透射光强I(λ2)的参考光透射检测器(108)；所述光电采集板(2)包括：以嵌入式MCU为核心的控制模块(201...
【专利技术属性】
技术研发人员：周翟和，王允，游霞，田祥瑞，
申请(专利权)人：南京航空航天大学秦淮创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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