一种自清洁的水质测量传感器的制作方法

1.本实用新型属于环保监测领域，具体涉及一种自清洁的水质测量传感器。


背景技术：

2.为了打好碧水保卫战，各地都在大力推进农村生活污水治理工作，然而农村生活污水设施在水质监测上有污水站点多、分布广、数量大、排放量不规律等痛点。如何有效的高精度、低成本的广泛监管农村分散式生活污水处理设施是当前系统运行的难点。农村生活污水处理设施由于分布广，无法实现一定频率的运维，因此不适合选择成本高的需要频繁运维的化学法监测设备。
3.化学需氧量(chemical oxygen demand,cod)反映了污水中受还原性物质污染的程度。该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。当前cod实时在线监测的传感器大多数用uv254紫外吸收法进行测试，而紫外吸收法的灵敏度通常要比荧光法的灵敏度要低2-3个数量级。
4.因此，现有技术中也有采用荧光法来监测水质情况的监测工具。但是现有技术中该类监测工具在使用过程中的清洁保养也成为了难题。通常需要人工清洁，从而加大了维护的成本、降低了效率。并且现有监测工具结构复杂，价格也相对高昂。


技术实现要素：

5.为达到上述目的，本实用新型提出一种自清洁的水质测量传感器包括：光电转换模块、第一滤光片、第二滤光片、led光源、清洁模块、马达轴承、马达、检测运放模块、控制通讯模块、传感器外壳以及接线外壳。
6.其中，光电转换模块、led光源、马达轴承、马达、检测运放模块、控制通讯模块设置于由传感器外壳构成的筒状结构内。
7.其中，光电转换模块与第一滤光片相对设置，光电转换模块用于接收经过第一滤光片入射的光。第二滤光片与led光源相对设置，led光源发出的光经过第二滤光片后射出。
8.其中，清洁模块设置于传感器的一端，用于对呈窗口形状的第一滤光片和第二滤光片进行清洁。
9.其中，led光源采用一个紫外led光源作为激励源器件。
10.其中，采用恒流源信号电路作为led光源的驱动器件。恒流源信号电路对led光源给到稳定的激励信号，led光源发出激励光源后，通过第二滤光片进入水体，水体的水中油污染物被激发光激发后发出的光通过第一滤光片进入光电转换模块。
11.其中，光电转换模块检测到光信号后转换成电信号。然后通过检测运放模块进行信号处理后传输到控制通讯模块。
12.进一步地，控制通讯模块还用于控制led光源的闪烁频率与闪烁次数。
13.其中，马达、马达轴承和清洁模块构成对传感器进行清洁的部件。
14.其中，清洁模块设置于水质测量传感器的一端。清洁模块的两端均设置有清洁刷
毛，包括与第一滤光片相对应设置的第一清洁刷、与第二滤光片相对应设置的第二清洁刷。
15.其中，清洁模块通过马达启动而转动；
16.其中，通过控制通讯模块的控制，清洁模块可以正转、反转或正向和反向交替来回转动。
附图说明
17.图1为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器的剖面图。
18.图2为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器的局部放大图。
19.图3为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器一端的正视图。
20.图4为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器整体正视图。
21.图5为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器剖视图。
22.图6为荧光法测量污水水体的原理示意图。
23.图7为本实用新型提出的自清洁的水质测量传感器外形尺寸示意图。
具体实施方式
24.本实用新型提出的一种自清洁的水质测量传感器。本实用新型提出的自清洁水质测量传感器采用荧光法进行cod测量。
25.生活污水中主要是腐殖质污染物分子结构大多数有共轭双键芳香烃或者碳基、羧基等共轭体系，在紫外光区受到特定波长的激发照射会发出不同波长的荧光，当样品浓度较低时，荧光强度与发光物质浓度成正比，因此荧光分析法可以定量测定污水中的有机污染物。如图6所示，用作激励光源的led通过光窗将紫外光照射到监测水体中，监测水体激发反射紫外光后经过另一个光窗片并经过滤波后入射至光电二极管pd，光电二极管pd将光信号转换为电信号，再经过一系列的运算和转换组件，从而获得监测数据。
26.如图1-7，本实用新型提出的一种自清洁的水质测量传感器由光电转换模块1、第一滤光片2、第二滤光片3、led光源4、清洁模块5、马达轴承6、马达7、检测运放模块8、控制通讯模块9、传感器外壳10以及接线外壳11组成。
27.自清洁的水质测量传感器在外形上呈现为一支笔的形状。光电转换模块1、led光源4、马达轴承6、马达7、检测运放模块8、控制通讯模块9设置于由传感器外壳11构成的筒状结构内。光电转换模块1与第一滤光片2相对设置，光电转换模块1用于接收经过第一滤光片2入射的光。第二滤光片3与led光源4相对设置，led光源4发出的光经过第二滤光片3后射出。清洁模块5设置于传感器的一端，用于对呈窗口形状的第一滤光片2和第二滤光片3进行清洁。
28.其中，led光源4采用一个紫外led光源作为激励源器件。由于led光源的稳定性及光谱的范围对整个检测传感器都有直接的影响，该传感器中采用恒流源信号电路作为led光源4的驱动器件。led光源4辐射紫外线的光谱，其波长为360nm，这种光源具有体积小、功耗低的特点。恒流源信号电路对led光源4给到稳定的激励信号，led光源4发出激励光源后，通过第二滤光片3，固定为波长360nm的激励紫外光进入水体，水体的水中油污染物被激发光激发后，发射出波长为420nm的光。波长为420nm的光通过第一滤光片2进入光电转换模块1。
29.光电转换模块1检测到光信号，并将光信号转换成电信号。由于荧光的信号较弱，收集到的微弱的光信号转换的电信号也同样较弱，因此并不能直接被采集到。还需要通过检测运放模块8进行信号处理。经过信号处理后将该较弱的电信号放大处理后，该放大的电信号被传输到控制通讯模块9。控制通讯模块9接收到该放大的电信号后，经过传感器的接线端子将信号传输至用户终端或控制终端。
30.检测运放模块8对电信号的处理首先通过模数转换模块(a/d)对该电信号的电流电压进行放大及转换，从而将模拟信号转换为数字信号，以便于控制通讯模块9对其进行处理和通讯传输。
31.控制通讯模块9除了上述作用以外，还用于控制led光源4的闪烁频率与闪烁次数。
32.为了解决传感器的使用过程中受到污水水体污染而影响检测精度的问题，本实用新型提出的水质测量传感器还具有自清洁的功能。具体来说，参见图1-3，本实用新型提出的自清洁水质测量传感器由马达7、马达轴承6和清洁模块5构成对传感器进行清洁的部件。其中，清洁模块5设置于水质测量传感器的一端。清洁模块5在俯视的视角上呈现一字型，截面呈现倒u字型。清洁模块5的两端均设置有清洁刷毛，其中包括与第一滤光片2相对应设置的第一清洁刷51、与第二滤光片3相对应设置的第二清洁刷52。
33.当自清洁水质测量传感器经过长期使用需要清洁时，马达7启动而产生驱动转矩，通过马达轴承6驱使清洁模块5转动，在清洁模块5转动的过程中，清洁模块5上的第一清洁刷51和第二清洁刷52分别对第一滤光片2和第二滤光片3进行清洁。在传感器的具体工作中，通过控制通讯模块9的控制，清洁模块5可以正转，如图3所示的p向；清洁模块5还可以反转，如图3所示的n向。进一步的，清洁模块5可以是持续的正向或反向转动，也可以是正向和反向交替来回转动。
34.此外，通过控制通讯模块9，对污水水体的测量与对传感器的清洁可以是分别进行的，即在测量过程中，清洁模块5不工作。另外，同样通过控制通讯模块9，对污水水体的测量与对传感器的清洁也可以是同时进行的，即在测量过程中，清洁模块5同时进行工作，这对于污染程度特别高的污水水体进行测量时，将可以保证传感器的第一滤光片2和第二滤光片3时刻保持清洁，但是在这种情况下，清洁模块5的工作模式是正向和反向交替转动的模式。
35.下表1给出了本实用新型的自清洁水质测量传感器的技术参数和性能指标。
36.表1
37.名称参数接口支持rs-485，modbus协议cod量程0.1-200mg/l示值误差
±
10％cod分辨率0.1mg/l零点漂移4小时内偏移不超过最大量程的2％示值稳定性不超过最大量程的2％温度范围0-50℃外壳ip防护等级ip68最大承受压力1bar
电源信息dc 12v /-10％，电流《50ma
38.图7给出了本实用新型的自清洁水质测量传感器的外形尺寸参数，图7的参数单位为毫米。
39.以上已经对本实用新型的自清洁水质测量传感器进行了详细描述，由图7可知本实用新型的传感器尺寸小巧、携带方便。并且，本实用新型的传感器具有自清洁模块，且清洁模式丰富，除了能够解决人工清洁的不便，还能根据具体污水水体的情况设定不同的清洁模式，进而保证水质测量传感器在测量污水水体的水质时保持良好的工作状态，以便获得精确的测量数值。
40.以上阐述了本实用新型的技术方案,一切不脱离本实用新型的技术方案之实质的替代，都应在本实用新型的权利要求的范围内。