一种水衰减长度测量装置及方法与流程

1.本发明涉及测量领域，具体涉及一种水衰减长度测量装置及方法。


背景技术：

2.可见光在水体介质中的衰减情况被多种因素所影响，例如其溶质、电导率、水色、浊度等，利用光学方法实现水体探测，通过对水衰减长度值的测量，可以研究水质的固有光学性质，分析水质周围的环境因素。
3.在相关技术中，基于紫外-可见分光光度装置可以间接获取水衰减长度值，但得到的水衰减长度值精度低。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种水衰减长度测量装置及方法。
5.本技术提供一种水衰减长度测量装置，其包括：
6.储液组件，所述储液组件包括储液件及连接于所述储液件的进液通道和出液通道，所述储液件竖直设置，所述进液通道用于将待测液样导入所述储液件，所述出液通道用于将所述待测液样排出所述储液件；
7.光源装置，所述光源装置设有发光部；
8.光电转换装置，所述光电转换装置设有接收部，所述光电转换装置的接收部和所述光源装置的发光部相对设置，所述待测液样位于所述光电转换装置的接收部和所述光源装置的发光部之间。
9.采用本实施例的水衰减长度测量装置进行测量时，通过进液通道将液样导入储液件内，故水衰减长度测量装置可以放置于待测液样之外，这样可以减小用于承载待测液样的容器的尺寸，方便搬运容器，便于进行检测作业。
10.作为可选的方案，还包括控制系统，所述控制系统控制所述进液通道和所述出液通道的流量以调整所述待测液样在所述储液件内的高度，根据所述高度和所述高度当前时刻对应的电信号幅值获得水衰减长度值。
11.作为可选的方案，通过电磁阀控制所述进液通道、所述出液通道的流量，通过压力传感器获取所述高度。
12.作为可选的方案，所述储液件为储液管，所述储液管内设有挡光板，所述挡光板开设透光孔，所述光源装置、所述透光孔及所述光电转换装置同轴设置，以使所述光源装置射出的光线经所述透光孔至所述光电转换装置的接收部。作为可选的方案，
13.作为可选的方案，所述储液管内设有多个所述挡光板，多个所述挡光板等间隔布置。
14.作为可选的方案，还包括支撑组件，所述支撑组件包括多个支撑件，所述储液管竖直设置，所述支撑件环绕所述储液管设置，所述支撑件一端抵靠于所述储液管。
15.作为可选的方案，所述光源装置安装于所述储液管上开口，所述光电转换装置安
装于所述储液管下开口，所述进液通道和所述出液通道均连接于所述下开口处。
16.作为可选的方案，所述光源装置通过第一法兰件安装于所述上开口，所述光源装置设有光源保护罩，所述光源保护罩开口安装于于所述第一法兰件；
17.所述光电转换装置通过第二法兰件安装于所述下开口，所述光电转换装置设有光电保护罩，所述光电保护罩的开口安装于第二法兰件，所述第二法兰件的中部开设有第二通孔，所述光电转换装置安装于第二通孔处，在所述光电转换装置和所述第二通孔之间设有密封圈。
18.本技术还提供一种水衰减长度测量方法，应用于所述的水衰减长度测量装置，包括：
19.获取待测液样在储液件内的至少两个高度；
20.获取各个所述高度当前时刻对应的电信号幅值；
21.根据所述高度和所述电信号幅值的自然对数建立线性映射曲线；
22.基于所述线性映射曲线获得水衰减长度值。
23.作为可选的方案，相邻两次所述高度差介于15cm-20cm。
24.本实施例的水衰减长度测量方法，可以直接测出所需的水衰减长度，测量精度高。通过装置内的不同液样高度的多点测试，得到5％以内的测量精度。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1是本发明实施例提供的一种水衰减长度测量装置的结构示意图；
27.图2是图1的a-a断面图。
28.图3是图1的b-b断面图。
29.图4是本发明实施例提供的线性映射曲线图；
30.图5是本发明实施例提供的光源装置、光电转换装置与储液件的位置关系示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
33.本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
34.下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的一种水衰减长度测量装置。
35.如图1所示，根据本发明实施例的水衰减长度测量装置，其包括：储液组件30、光源装置10及光电转换装置20。储液组件30包括储液件31及连接于储液件31的进液通道32和出
液通道33，储液件31竖直设置，进液通道32用于将待测液样导入所述储液件31，出液通道33用于将待测液样排出储液件31。
36.光源装置10设有发光部。光电转换装置20设有接收部，光电转换装置20的接收部和光源装置10的发光部相对设置，待测液样位于光电转换装置20的接收部和光源装置10的发光部之间。
37.需要说明的是，储液件31可以为管状，其横截面不作具体限制。储液件31通过进液通道32导入液体，当前时刻下，出液通道33关闭，以使液位升至第一预设高度。储液件31通过排液通道排出液体，当前时刻下，进液通道32关闭，以使液位降至第二预设高度。在一些实施例中，进液口高于出液口；在一些实施例中，进液口和出液口位于同一高度。
38.在这里，光源装置10和光电转换装置20与储液件31的连接关系可以如图5中实线所示，光源装置10a位于储液件31的上开口，且位于储液件31外；光电转换装置20a位于储液件31的下开口，且位于储液件31外。在一些实施例中，如图5中虚线所示，光源装置10b位于储液件31的上开口，且位于储液件31内；光电转换装置20b位于储液件31的下开口，且位于储液件31内。在一些实施例中，如图5中虚线所示，光源装置10c和光电转换装置20c均位于储液件31内，光源装置10c介于储液件31的上开口与储液件31中部之间，光电转换装置20c介于储液件31的下开口与储液件31中部之间。
39.光源装置10包括准直光筒(未示出)和led灯(未示出)，准直光筒中心设有孔，孔径可根据需求调整，led灯发出的光准直后自该孔射出。
40.光电转换装置20可以为光电倍增管(pmt)，光电倍增管用来采集光线且将光线转换为电信号。在准直光筒内的led灯开启后，不同液位下，pmt会探测到不同的电信号。
41.采用本实施例的水衰减长度测量装置进行测量时，通过进液通道32将液样导入储液件31内，故水衰减长度测量装置可以放置于待测液样之外，这样可以减小用于承载待测液样的容器的尺寸，方便搬运容器，便于进行检测作业。
42.作为可实现的方式，水衰减长度测量装置还包括控制系统。控制系统控制进液通道32和出液通道33的流量以调整待测液样在储液件31内的高度，根据高度和高度当前时刻对应的电信号幅值获得水衰减长度值。这样设置，可以自动化控制储液件31内的液样高度，提高检测作业的自动化程度。控制系统还控制光电转换装置的运行和采集信息。
43.具体地，在进液通道32上安装电磁阀和泵体，泵体用于驱动液样进入储液件31内，电磁阀控制进液通道32的开启和关闭；在出液通道33上安装电磁阀和压力传感器，电磁阀控制出液通道33的开启和关闭，通过压力传感器的信号获取储液件31内的液位高度。电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，比其它控制阀反应灵敏，有利于保证储液件31内的液样高度。
44.作为可实现的方式，储液件31为储液管，储液管内设有挡光板34，挡光板34开设透光孔341，光源装置10、透光孔341及光电转换装置20同轴设置，以使光源装置10射出的光线经透光孔341至光电转换装置20的接收部。这样设置，可以将led光尽可能的调整准直平行，并吸收掉杂、散光。
45.在具体实施例中，如图1所示，储液管竖直设置。在储液管内设有多个挡光板34，多个挡光板34自上之下等间距布置。此处的距离不作具体限制，可以根据需求调整。这样设置，进一步地将led光调整准直平行，且吸收掉杂、散光。
46.进一步地，水衰减长度测量装置还包括支撑组件40。支撑组件40包括多个支撑件42，储液管竖直设置，支撑件42环绕储液管设置，支撑件42一端抵靠于储液管。
47.如图1所示，支撑组件40包括套环41和支撑件42，套环41套设于储液管，杆件一端铰接在套环41上。支撑件42为杆件，杆件相对于储液管倾斜设置。多个杆件等角度环绕于储液管，杆件的一端借助套环41抵靠储液管的中部，杆件另一端抵靠于地面。这样设置，自储液管的周向对储液管进行支撑，防止储液管倾倒。需要说明的是，在杆件抵靠于地面的端部设有调平地脚螺栓，如图1所示，杆件抵靠于地面的端部到地面的竖直高度可以通过调平地脚螺栓调整，进而使得储液管保持竖直，避免在安装支撑件42后影响储液管的竖直度。
48.进一步地，光源装置10安装于储液管上开口，且位于储液管之外。光电转换装置20安装于储液管下开口，且位于储液管之外。进液通道32和出液通道33均连接于下开口处。
49.需要说明的是，光源装置10和光电转换装置20位于储液管之外，可以增加储液管存储液样的储量，进而便于后期多次试验，获取高度值及高度值对应的电信号幅值。进液通道32和出液通道33均连接于下开口处，进液通道32开启，出液通道33关闭，液样最高面始终处于水平态，避免最高面上下晃动，光线穿过自水平的液样最高面进入液样内，有利于检测结果的准确性。同理地，进液通道32关闭，出液通道33开启，液样最高面始终处于水平态，避免最高面上下晃动，光线穿过自水平的液样最高面进入液样内，有利于检测结果的准确性。
50.具体地，光源装置10设有光源保护罩60，光源保护罩60为不透明的，以使光源装置10完全避光环境，同时，光源保护罩60对光源装置10起到保护作用。光源装置10通过第一法兰件50安装于上开口，第一法兰件50上开设有第一通孔51，光源装置10的光自第一通孔51进入液样。光源保护罩60的开口安装于第一法兰件50。
51.光电转换装置20设有光电保护罩70，光电保护罩70为不透明的，以使光电转换装置20完全避光环境，同时，光电保护罩70对光电保护装置起到保护作用。光电转换装置20通过第二法兰件60安装于下开口，光电转换装置20包括接收部和转换部，第二法兰件60的中部开设有第二通孔61，光电转换装置20安装于第二通孔61处，接收部位于储液件31内，转换部位于光电保护罩70。光电保护罩70的开口安装于第二法兰件60。在光电转换装置20和第二通孔61之间安装密封圈80a，避免液样进入光电保护罩70。第二法兰件60上还开设用于安装进液通道32的第一安装口62，第一安装口62与进液通道32之间设有密封圈80b。第二法兰件60上还开设用于安装出液通道33的第二安装口63，第二安装口63与出液通道33之间设有密封圈80c。
52.作为可实现的方式，储液件31、进液通道32及出液通道33均由不锈钢材料制成。这样设置，不会析出其它物质影响液样的材质。
53.基于本实施例的水衰减长度测量装置，对应地，一种水衰减长度测量方法，包括如下步骤：
54.s10，获取待测液样在储液件31内的至少两个高度，其中，优选地，获取待测样液在储液件31内的6个不同高度；
55.需要说明的是，步骤s10包括：
56.s11，控制系统控制关闭出液通道33对应的电磁阀，开启泵体及打开进液通道32对应的电磁阀，抽取液样至储液管内预设高度。然后，关闭泵体及进液通道32对应的电磁阀；
57.s12，控制系统控制开启光源装置10及光电转换装置20；
58.s13，控制系统控制打开出液通道33对应的电磁阀，开始排出预设体积的液样。然后，记录当前时刻液样对应的第一高度，及采集当前时刻对应的pmt获取的第一电信号。
59.s14，重复s13步骤，每次放出液样的体积均相等。记录第二高度，采集第二电信号；记录第三高度，采集第三电信号，
……
，记录第n高度，采集第n电信号，n为正整数。需要说明的是，相邻两次高度差介于15cm-20cm。
60.s20，获取各个高度当前时刻对应的电信号幅值；
61.s30，根据高度和电信号幅值的自然对数建立线性映射曲线；
62.根据水衰减长度λ定义：a＝a0e-xλ
(1)
[0063][0064]
其中，x为液样的高度，a为经过水的衰减后测量得到的信号幅值，a0为不经过水衰减的原初信号幅值。
[0065]
对公式1两边取自然对数得，即得到pmt接收到的电信号幅值的自然对数ln(a)与储液件31中液样的高度x呈线性关系，如图4所示，从而得到液样衰减长度λ值。
[0066]
s40，基于线性映射曲线获得水衰减长度值。
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本实施例的水衰减长度测量方法，可以直接测出所需的水衰减长度，测量精度高。通过装置内的不同液样高度的多点测试，得到5％以内的测量精度。
[0068]
以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。