一种超声波污泥浓度在线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种超声波污泥浓度在线监测装置，包括超声波发射电路、超声波发射换能器、超声波接收换能器、超声波接收电路、温度传感器、温度测量电路、微处理器、串行通信电路、电流信号输出电路、3G通信模块以及固定架；所述3G通信模块与微处理器连接；本发明专利技术采用超声波监测方法，其具有较强的抗干扰性能，能够准确的获取相关监测数据，并通过微处理器进行分析和运算得出污泥浓度，该污泥浓度经过3G通信模块将微处理器的测试结果及时有效地传输至监测中心进行分析及作出相应的决策，全面连续地对污泥浓度的动态变化进行实时监测；所采用的3G通信模块为无线通信网络系统，便于现场布设和远程传输；并能够直观的表达监测结果。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波污泥浓度在线监测装置
本专利技术涉及智能监测设备
，尤其是指一种超声波污泥浓度在线监测装置。
技术介绍
污泥浓度是给水厂、污水厂等运行中的一个重要工艺控制参数。传统的人工取样化学烘干分析方法，效率低、测量周期长，难以在工艺控制中发挥作用。为此，人们开发了以光学法、射线法、振动法、超声波法为基础的污泥浓度测量仪器，特别是超声波衰减法污泥浓度测量仪在污水处理领域应用较多。由于实际应用中环境条件变化大，被测污泥温度变化范围较宽等原因，现有的污泥浓度测量仪器很难取得满意的测量精度。便携式超声波污泥计可以通过测量前进行标定来提高测量精度，而实时在线监测用超声波污泥浓度计则很难频繁进行人工标定，因此测量误差较大，难以发挥作用。目前，国内外城市污水处理厂80%均采用活性污泥处理方案。因此，监控污水处理的质量效果，首先应监测污水中活性污泥的特性指标:SV，MLSS，SVI, SDI。按当前国际规范的手工检测技术途径，无法实现昼夜连续监控的技术目标。在活性污泥法处理过程的运行管理上和活性污泥净化反应的各项试验中，作为活性污泥浓度指标而广泛使用的是活性污泥混合液悬浮物浓度(MLSS)和30min沉淀容积的百分比(SV3o)。污泥MLSS是很重要的参数，工程上往往以MLSS作为间接计量活性污泥微生物量的指标，它是运行管理的一个重要控制参数。如果MLSS超出特定范围，必须设法使其恢复正常，否则势必造成生物处理系统出水水质发生变化，甚至导致包括悬浮物在内的各种排放指标超标。另外，通过测定MLSS，还可以监测混合液的污泥体积指数，从而了解活性污泥及其他生物悬浮液的沉降特性和活性。SV值的测定可用于监控活性污泥混合液的性能。常常用SV来指导活性污泥系统的运行。如果当活性污泥的凝聚、沉降性能良好时，SV的大小可以反映活性污泥池正常运行的污泥量(国际标准为2~-4g/L)。所以在很多污水厂中往往用SV来控制剩余污泥的排放量。污泥指数SVI能比较准确的反映出活性污泥沉降性能的好坏。相对SV来说，SVI的概念中排除了污泥浓度对沉降体积的影响，能较好的反映出活性污泥的松散程度和凝聚、沉淀性能，是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。目前，国内外对MLSS的测量还采用耗时费力的重量分析方法，往往要花费几个小时才能检测出结果。国外进口的光学浊度探测头，价格较贵，且灵敏度教低，它只能粗略地判断MLSS，其误差极大，此外光电比色法仅能检测MLSS单指标。另外，国内外对SV和SVI还没有形成一套较完整的自动监测路线，这两个指标的监测都是靠人工方式进行的，因此昼夜连续运转的处理过程无法实现高效率，一天三班制的人力资源的浪费，造成信息自动汇集不及时，造成污水处理自动化机制的落后。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种智能化监测、抗干扰性强、精准度高、能够及时分析及处理相关实验数据的超声波污泥浓度在线监测装置。为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案:一种超声波污泥浓度在线监测装置，包括超声波发射电路、超声波发射换能器、超声波接收换能器、超声波接收电路、温度传感器、温度测量电路、微处理器、串行通信电路、电流信号输出电路、3G通信模块以及固定架；所述超声波发射换能器和超声波接收换能器相对间隔布置，中间通过固定架固定；所述微处理器包括有微处理器扩展电路和装有编写好的微处理器控制软件；所述3G通信模块与微处理器连接； 所述超声波发射电路是在微处理器扩展电路的控制下，按程序设定的工作频率为超声发射波换能器提供激励脉冲信号，超声波接收电路把超声波接收换能器产生的信号经放大、检波后送给微处理器扩展电路采样，同时，温度测量电路将所测温度信号放大后送给微处理器扩展电路采样，微处理器控制软件根据采样到的超声波接收信号幅值计算出超声波的衰减比，再根据采样到的温度值按照衰减比随温度的变化规律对衰减比进行温度修正，进而根据衰减比按照污泥浓度与衰减比的关系计算出污泥浓度值；所述3G通信模块将将分析结果通过图形和曲线的方式输出至监测中心进行数据的进一步分析并作出相应的决策。作为一种优选方案，所述超声波发射电路是采用直接数字合成技术DDS的发射电路； 作为一种优选方案，所述微处理器扩展电路中有储存水温对超声波衰减的影响数据的存储器。作为一种优选方案，所述温度传感器固定在超声波发射或接收换能器的壳体的内壁上。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体如下: 1、本专利技术采用超声波监测方法，其具有较强的抗干扰性能，能够准确的获取相关监测数据，并通过微处理器进行分析和运算得出污泥浓度，该污泥浓度经过3G通信模块将微处理器的测试结果及时有效地传输至监测中心进行分析及作出相应的决策，全面连续地对污泥浓度的动态变化进行实时监测；所采用的3G通信模块为无线通信网络系统，便于现场布设和远程传输；并能够直观的表达监测结果。2、该超声波发射电路是采用直接数字合成技术的发射电路，直接数字合成技术(DDS)是用数字控制的方法从一个频率参考源产生多种频率，由于用做频率参考源的石英晶体振荡器具有极高的温度稳定性，且数字合成电路精度很高，所以由此得到的正弦波频率非常稳定，极大地提高了发射频率的稳定性，解决了频率漂移的问题。将直接数字合成频率技术引入超声波发射电路，大大提高了仪表的测量稳定性和测量精度。3、该微处理器扩展电路的存储器中储存有水温对超声波衰减的影响数据。污泥对超声波的衰减由两部分组成，一是水的吸收，二是与污泥浓度有关的污泥颗粒的散射。通过试验我们得到了 0-40°C水温对超声波衰减的影响规律，并将相关参数存储到存储器中，微处理器根据检测到的被测液体的温度值按此规律进行温度补偿，计算出污泥的实际浓度。4、该超声波发射换能器和超声波接收换能器相对间隔布置，中间通过固定架固定。这样确保超声波发射换能器发出的超声波穿过被测污泥之后，能稳定地到达超声波接收换能器，带动超声波接收换能器振动，提高了测量精度。5、该超声波发射电路采用DDS直接数字合成频率技术，极大提高发射频率的稳定性，从而提高了测量精度和稳定性。6、该温度传感器和超声波传感器装在同一个探头内，能同时检测被测液体的浓度和温度，应用方便。【附图说明】图1是本专利技术之较佳实施例中的流程示意图。【具体实施方式】请参照图1所示，一种超声波污泥浓度在线监测装置，包括超声波发射电路、超声波发射换能器、超声波接收换能器、超声波接收电路、温度传感器、温度测量电路、微处理器、串行通信电路、电流信号输出电路、3G通信模块以及固定架；所述超声波发射换能器和超声波接收换能器相对间隔布置，中间通过固定架固定；所述微处理器包括有微处理器扩展电路和装有编写好的微处理器控制软件；所述3G通信模块与微处理器连接。其中，该超声波发射电路是在微处理器扩展电路的控制下，按程序设定的工作频率为超声发射波换能器提供激励脉冲信号，超声波接收电路把超声波接收换能器产生的信号经放大、检波后送给微处理器扩展电路采样，同时，温度测量电路将所测温度信号放大后送给微处理器扩展电路采样，微处理器控制软件根据采样到的超声波接收信号幅值计算出超声波的衰减比，再根据采样到的温度值按照衰减比随温度的变化规律对衰减比进行温度修正，进而根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波污泥浓度在线监测装置，其特征在于：包括超声波发射电路、超声波发射换能器、超声波接收换能器、超声波接收电路、温度传感器、温度测量电路、微处理器、串行通信电路、电流信号输出电路、3G通信模块以及固定架；所述超声波发射换能器和超声波接收换能器相对间隔布置，中间通过固定架固定;?所述微处理器包括有微处理器扩展电路和装有编写好的微处理器控制软件；所述3G通信模块与微处理器连接；所述超声波发射电路是在微处理器扩展电路的控制下，按程序设定的工作频率为超声发射波换能器提供激励脉冲信号，超声波接收电路把超声波接收换能器产生的信号经放大、检波后送给微处理器扩展电路采样，同时，温度测量电路将所测温度信号放大后送给微处理器扩展电路采样，微处理器控制软件根据采样到的超声波接收信号幅值计算出超声波的衰减比，再根据采样到的温度值按照衰减比随温度的变化规律对衰减比进行温度修正，进而根据衰减比按照污泥浓度与衰减比的关系计算出污泥浓度值；所述3G通信模块将将分析结果通过图形和曲线的方式输出至监测中心进行数据的进一步分析并作出相应的决策。

【技术特征摘要】
1.一种超声波污泥浓度在线监测装置，其特征在于:包括超声波发射电路、超声波发射换能器、超声波接收换能器、超声波接收电路、温度传感器、温度测量电路、微处理器、串行通信电路、电流信号输出电路、3G通信模块以及固定架；所述超声波发射换能器和超声波接收换能器相对间隔布置，中间通过固定架固定；所述微处理器包括有微处理器扩展电路和装有编写好的微处理器控制软件；所述3G通信模块与微处理器连接； 所述超声波发射电路是在微处理器扩展电路的控制下，按程序设定的工作频率为超声发射波换能器提供激励脉冲信号，超声波接收电路把超声波接收换能器产生的信号经放大、检波后送给微处理器扩展电路采样，同时，温度测量电路将所测温度信号放大后送给微处理器扩展电路采样，微处理器控制软件根...

【专利技术属性】
技术研发人员：石冰鑫，李景云，
申请(专利权)人：中山欧麦克仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：