一种水质溶解氧检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及水质检测领域，具体涉及一种水质溶解氧检测装置。


背景技术：

2.溶解于水中的分子态氧称为溶解氧，通常记作do，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧是水体污染与否非常重要的一个条件，是衡量水体自净能力的一个重要指标，也是河流中水生物生存不可缺少的条件。水体溶解氧的高低是评价水生生态系统、水体环境污染程度的重要指标，准确快速获取溶解氧浓度信息，对评价水体环境状况、应对水体污染至关重要。
3.现有技术中的水质溶解氧检测装置通常体积较大，水质检测人员外出对水质进行测量时，携带不便，同时在水质监测过程中，对检测准确度要求较高，因此现阶段需要小型的水质溶解氧检测装置，为水质检测人员的工作提供便利。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有的水质溶解氧检测装置通常体积较大，不便于携带，从而提供一种水质溶解氧检测装置。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.本实用新型提供一种水质溶解氧检测装置，包括：控制器、检测模块、光源、二向色镜和荧光膜；
7.所述二向色镜设置于所述检测模块与所述荧光膜之间，所述光源设置于所述二向色镜的一侧，所述光源发出的光线通过所述二向色镜的反射后照向所述荧光膜，所述荧光膜反射的荧光通过所述二向色镜透射至所述检测模块；
8.所述检测模块与所述控制器连接，用于根据接收的荧光信号生成检测信号，并将所述检测信号发送至所述控制器；
9.所述控制器用于根据所述检测信号生成水质溶解氧检测结果。
10.可选的，所述检测模块包括：信号探测电路和采样电路，其中，
11.所述采样电路的第一端与所述控制器连接、第二端与所述信号探测电路连接；所述信号探测电路用于采集荧光信号并发送至所述采样电路，所述采样电路将所述荧光信号转换为数字信号发送至所述控制器。
12.可选的，所述信号探测电路包括：采光元件和放大电路，其中，
13.所述采光元件采集光线的一端对着所述荧光膜，所述采光元件与所述放大电路连接，所述采光元件采集荧光信号并将所述荧光信号发送至所述放大电路，所述放大电路对所述荧光信号进行放大，并将放大后的荧光信号发送至所述采样电路。
14.可选的，所述采光元件为硅光电二极管。
15.可选的，所述的水质溶解氧检测装置，还包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片设置于所述光源靠近所述二向色镜的一侧，所述第二滤光片设置于所述检测模块靠
近所述二向色镜的一侧；和/或，
16.透镜，所述透镜设置于所述二向色镜和所述荧光膜之间。
17.可选的，所述第一滤光片的中心波长为470nm，所述第二滤光片的中心波长为650nm。
18.可选的，所述光源发射的光线经过所述二向色镜的反射后垂直照向所述荧光膜；和/或，所述二向色镜倾斜角度范围为40-50度，所述光源到所述二向色镜的距离范围为2-6毫米。
19.可选的，所述的水质溶解氧检测装置，还包括：
20.温湿度检测模块，所述温湿度检测模块与所述控制器连接，用于检测水质溶解氧检测装置内部的温度和湿度，并将检测结果发送至所述控制器。
21.可选的，所述的水质溶解氧检测装置，还包括：封盖、壳体和固定组件，所述封盖设置于所述壳体一端，所述固定组件设置于所述壳体内部远离所述封盖的一端，所述固定组件包括固定套和卡接件，所述卡接件设置于所述固定套内部，所述检测模块设置于所述固定套内且与所述固定套固定连接，所述二向色镜和所述光源与所述卡接件卡接固定。
22.可选的，所述卡接件包括：中空腔室，且所述中空腔室朝向所述检测模块的一端设有第一通光孔，所述中空腔室内设有隔板，所述隔板将所述中空腔室分为第一腔室和第二腔室；
23.所述隔板上设有第二通光孔，所述第一腔室内设有第一卡槽，所述二向色镜卡接于所述第一卡槽，所述第二腔室内设有第二卡槽，所述光源卡接于所述第二卡槽，且所述光源的发光侧对着所述第二通光孔设置。
24.本实用新型技术方案，具有如下优点：
25.本实用新型提供的一种水质溶解氧检测装置，包括控制器、检测模块、光源、二向色镜和荧光膜；二向色镜设置于检测模块与滤光膜之间，光源设置于二向色镜的一侧，光源发出的光线通过二向色镜的反射后照向荧光膜，荧光膜反射的荧光通过二向色镜透射至检测模块；检测模块与控制器连接，用于根据接收的荧光信号生成检测信号，并将检测信号发送至控制器；控制器用于根据检测信号生成水质溶解氧检测结果。通过设置二向色镜，使检测装置的光学器件以同轴光路的方式排布，减小了检测装置的体积，同时采用此方式可以使光线更加集中，提高了检测的准确度，小巧便携精度高，符合现阶段检测人员的工作需求。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型一种水质溶解氧检测装置的一个具体示例的结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例提供的水质溶解氧检测装置检测端的器件排布示意图；
29.图3为本实用新型提供的一种水质溶解氧检测装置的结构示意图；
30.图4为本实用新型中卡接件内部的结构示意图；
31.图5为本实用新型激发光-时间曲线图。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
36.本实用新型实施例提供一种水质溶解氧检测装置，如图1-2所示，包括：控制器1、检测模块2、光源3、二向色镜12和荧光膜4；
37.二向色镜12设置于检测模块2与荧光膜4之间，光源3设置于二向色镜12的一侧，光源3发出的光线通过二向色镜12的反射后照向荧光膜4，荧光膜4反射的荧光通过二向色镜12透射至检测模块2；
38.检测模块2与控制器1连接，用于根据接收的荧光信号生成检测信号，并将检测信号发送至控制器1；
39.控制器1用于根据检测信号生成水质溶解氧检测结果。具体的，此处根据检测信号生成检测结果的过程为现有技术荧光猝灭法在此处的应用，此处不对其过程做详细描述。
40.具体的，现有技术中，光源3与检测模块2并排放置，光源3向下方的荧光膜4发射光线，荧光膜4反射荧光后，检测模块2再接收荧光进行检测，这种情况下，首先并排放置使检测装置的直径变大、体积变大，其次，检测模块2采集的荧光比较分散，影响检测精度，同时光源3的光容易对检测模块2造成影响，从而影响检测结果；本方案中二向色镜12设置于检测模块2与滤光膜之间的光路上，光源3设置于光路的一侧，二向色镜12的设置位置使其可以反射光源3发出的光线并使反射光照向荧光膜4，荧光膜4根据光线反射的荧光可以透过二向色镜12至检测模块2，光源3的光线不会对检测模块2造成影响。
41.本实用新型提供的一种水质溶解氧检测装置，通过设置二向色镜，使检测装置的光学器件以同轴光路的方式排布，减小了检测装置的体积，同时采用此方式可以使光线更加集中，提高了检测的准确度，小巧便携精度高，符合现阶段检测人员的工作需求。
42.在一具体实施例中，如图1所示，上述的检测模块2包括：信号探测电路和采样电路
5，其中，
43.采样电路5的第一端与控制器1连接、第二端与信号探测电路连接；信号探测电路用于采集荧光信号并发送至采样电路5，采样电路5将荧光信号转换为数字信号发送至控制器1。
44.具体的，信号探测电路负责采集由荧光膜4反射的荧光信号，采样电路5对荧光信号进行转换然后发送至控制器1。
45.在一具体实施例中，上述的信号探测电路包括：采光元件6和放大电路7，其中，
46.采光元件6采集光线的一端对着荧光膜4，采光元件6与放大电路7连接，采光元件6采集荧光信号并将荧光信号发送至放大电路7，放大电路7对荧光信号进行放大，并将放大后的荧光信号发送至采样电路5。
47.具体的，采光元件6采集荧光后，将荧光信号转化为电信号，此时的电信号需要发送至放大电路7进行放大，放大电路7将信号条例调理放大后发送至采样电路5。
48.在一具体实施例中，上述的采光元件6为硅光电二极管。
49.具体的，此处的采光元件6还可以为其他能够采集荧光信号的电子元器件，在此不做限制。
50.在一具体实施例中，如图2所示，上述的水质溶解氧检测装置，还包括第一滤光片13和第二滤光片14，第一滤光片13设置于光源3靠近二向色镜12的一侧，第二滤光片14设置于检测模块2靠近二向色镜12的一侧。和/或，
51.上述的水质溶解氧检测装置，还包括透镜，透镜设置于二向色镜和所述荧光膜之间。具体的，通过设置透镜15，可起到增加光强的作用。
52.即本实用新型提供的一种可选的实施方式中，水质溶解氧检测装置包括：第一滤光片和第二滤光片；又一种可选的实施方式中，水质溶解氧检测装置包括：透镜，再一种可选的实施方式中，水质溶解氧检测装置即包括：第一滤光片和第二滤光片，又包括透镜。在一具体实施例中，上述的第一滤光片13的中心波长为470nm，上述的第二滤光片14的中心波长为650nm。
53.具体的，通过设置第一滤光片13，可以控制光源3发射中心波长为470nm的脉冲激发光，激发光照射在荧光物质上，产生中心波长为650nm的荧光，通过设置第二滤光片14可以有效过滤杂光，使检测模块2仅检测荧光膜4反射的荧光，通过设立滤光片可有效提高检测精度。
54.在一具体实施例中，上述的二向色镜倾斜角度范围为40-50度，光源到二向色镜的距离范围为2-6毫米。
55.在一具体实施例中，上述的光源发射的光线经过二向色镜的反射后垂直照向荧光膜。过此设置，检测模块2检测到的是光线垂直照向荧光膜4后反射的荧光，光线更加集中，检测效果更好。
56.在一具体实施例中，如图1所示，上述的水质溶解氧检测装置，还包括：
57.温湿度检测模块8，温湿度检测模块8与控制器1连接，用于检测水质溶解氧检测装置内部的温度和湿度，并将检测结果发送至控制器1。
58.具体的，控制器1可以将检测的温度和湿度发送至工作人员，使工作人员可以更好的了解到检测装置所处的环境状态。
59.在一具体实施例中，如图3所示，上述的水质溶解氧检测装置还包括：封盖16、壳体17和固定组件，封盖16设置于壳体17一端，固定组件设置于壳体17内部远离封盖16的一端，固定组件包括固定套18和卡接件19，卡接件19设置于固定套18内部，检测模块2设置于固定套18内且与固定套18固定连接，二向色镜12和光源3与卡接件19卡接固定。具体的，通过封盖16、壳体17和固定组件使整个装置内部处于密封防水状态，同时通过固定组件固定端部的光路结构，使整体结构更加稳定。
60.上述卡接间的具体结构可以又多种，在一具体实施例中，如图4所示，卡接件包括：中空腔室，且中空腔室朝向检测模块2的一端设有第一通光孔20，中空腔室内设有隔板21，隔板将中控腔室分为第一腔室22和第二腔室23；
61.隔板上设有第二通光孔24，第一腔室22内设有第一卡槽25，二向色镜12卡接于第一卡槽25，第二腔室23内设有第二卡槽26，光源3卡接于第二卡槽26，且光源3的发光侧对着第二通光孔24设置第二卡槽。通过本装置的设置方式，减小了整个装置的体积。
62.在一具体实施例中，如图1所示，上述的水质溶解氧检测装置，还包括：
63.通信模块9，通信模块9第一端与控制器1连接，第二端与外部终端设备连接，用于建立控制器1与外界的通信。
64.具体的，此处的通信模块9可以通讯接口建立通信，也可以通过无线的方式通信，控制器1可以通过通信模块9将检测结果发送至检测人员的设备上，便于检测人员查看。
65.在一具体实施例中，如图1所示，上述的水质溶解氧检测装置，还包括：
66.电源模块10，电源模块10分别与控制器1和光源3连接，用于为控制器1和光源3供电。
67.具体的，此处电源模块10可以通过外接蓄电池的方式供电。
68.在一具体实施例中，如图1所示，上述的水质溶解氧检测装置，还包括：
69.光驱动模块11，光驱动模块11第一端与控制器1连接，第二端与光源3连接，控制器1想光驱动模块11发送控制指令，使光驱动模块11根据控制指令控制光源3的发光强度和发光时间，此处的控制指令为现有技术的应用，通过改变脉冲信号占空比和调节驱动电路的输出电流控制发光，在此不做详细描述。
70.如图5所示，上述水质溶解氧检测装置通过脉冲光信号激发产生荧光，测量荧光猝灭生命周期曲线上的信号强度，由强度之比直接计算得到荧光寿命，对寿命补偿后通过stern－volmer方程可以得到氧气浓度与荧光寿命的关系：
[0071][0072][0073]
其中：τ0为无氧条件下荧光寿命；τ为在某个溶解氧浓度时的荧光寿命；ksυ为stern－volmer荧光猝灭常数；[o2]是溶解氧浓度。
[0074]
荧光寿命溶解氧检测原理是基于氧气对荧光物质的猝灭效应：在荧光物质受激自发辐射产生荧光的过程中，激发态分子的部分能量将转移到氧气分子上，使得产生的荧光强度降低，寿命缩短。
[0075]
上述水质溶解氧检测装置通过控制器1控制光驱动模块11发出的脉冲信号控制光
源3产生中心波长为470nm的脉冲激发光，激发光经过二向色镜12反射后照射在荧光膜4的荧光物质上，产生中心波长为650nm的荧光，荧光被采光元件6采集后经放大电路7放大，放大后荧光信号被采样电路5转换成数据后发送至控制器1。
[0076]
在光驱动模块11中，通过控制器1改变脉冲信号占空比控制激发光激励持续时间，通过调节光驱动模块11输出电流大小控制激发光强度；采光元件为硅光电二极管(photo-diode)，可以将荧光信号转换为电信号，并通过放大电路7对电信号进行放大，放大后的电信号通过采样电路发送至控制器1，控制器1将采集到的数据通过最小二乘法求拟合曲线的斜率，从而得出荧光寿命，此处所运用的控制方法及数据处理过程均为现有技术，在此不做详细描述。
[0077]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。