一种用于水质检测的光学分析仪及其清洁方法与流程

1.本发明涉及水质检测技术领域，具体涉及一种用于水质检测的光学分析仪及其清洁方法。


背景技术：

2.光学分析仪在水质测量中占据重要地位，光学分析仪可用于对水质的浊度测量、比色分析、光谱分析等。在光学分析仪对水质进行检测的过程中，由于待检测的水质中往往含有污染物，故光学分析仪在使用一段时间后，水质中的污染物容易粘附在光学分析仪上，该污染物若是不及时清洁将导致测量精度的下降，故如何自动的对光学分析仪进行清洁也成为了必须解决的工程及时问题。
3.现有技术中目前有两种保持光学分析仪清洁的手段，第一种方式是通过药剂浸泡的方式，这种方法会消耗大量的药剂，并且使用的药剂还容易对环境造成二次污染；第二种方式是采用机械清洁方法，一般是采用气吹和刮刷的方式，其中气吹的方式需要额外增加体积和功耗较大的空气压缩机，并且容易带入气泡，进而干扰光学测量系统，从而对光学分析仪的测量精度造成影响；而机械刮刷的方式一般是采用小电动机带动橡胶刮刷进行清洁，这种方式在电动机带动橡胶刮刷的实施过程中，由于橡胶刮擦是位于光学分析仪内部的，而小电动机则是位于光学分析仪外部的，故电动机与光学分析仪的连接处需要采用轴承进行密封，这样在使用过程中就容易出现轴承密封不好的问题，进而造成设备故障，同时橡胶刮擦在长时间使用后容易产生老化和变形，进而大大降低橡胶刮擦的清洁效果。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种既能对光学分析仪进行有效清洁，同时还能有效保证光学分析仪的密封性能，进而保证其工作可靠性的用于水质检测的光学分析仪及其清洁方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于水质检测的光学分析仪，包括壳体，在所述壳体上设置有光通道和水通道，所述光通道内设有光源和光接收器，且所述光源发出的光经所述水通道内的待检测水体后被所述光接收器所吸收，在所述壳体上还设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与所述水通道相连通，以使得待检测水体能够从所述进水口处流入到所述水通道内，并经所述出水口处排出；光学分析仪还包括清洁装置，所述清洁装置包括设置在所述壳体内的清洁组件和设置在所述壳体外的驱动组件，所述清洁组件包括伸入所述水通道内并能沿所述水通道的轴线方向移动的活塞，在所述活塞外套设有能够始终与所述水通道的内侧壁相抵以在所述活塞移动时能够对所述水通道的内侧壁进行清洁的清洁件，在所述活塞上还设有连杆，所述连杆远离其连接所述活塞的一端设有内部永磁体，且所述活塞、所述连杆和所述水通道同轴设置，所述驱动组件包括外部磁性件、以及能够带动所述外部磁性件沿平行于所述水
通道的轴线方向移动的驱动动力件，且所述外部磁性件的磁场能够穿过所述壳体到达所述内部永磁体处，以使得所述外部磁性件移动时能够同步带动所述内部永磁体移动。
6.在本发明中，外部磁性件的正向移动方向即可以是外部磁性件靠近水通道的移动方向，也可以是外部磁性件远离水通道的移动方向，且活塞、清洁件，内部永磁体和驱动动力件的正向方向均为外部磁性件正向移动时对应的方向。
7.本发明的工作原理是：本发明的光学分析仪在对待检测水体进行水质检测时，将待检测水体从进水口处流入到水通道内，然后光源朝向待检测水体发出入射光，光源发出的入射光经过水通道内的待检测水体后的散射光进一步被光接收器吸收，光接收器再进一步与外部处理电路进行连接，即可得到待检测水体的水质情况。
8.当该光学分析仪在使用一段时间后，由于待检测水体中通常还有污染物，故光学分析仪中的水通道的内侧壁上容易粘附上待检测水体中的污染物，此时利用清洁装置对水通道的内侧壁进行清洁，以保证水通道的内侧壁的清洁度，进而保证水质检测的准确性。
9.在利用清洁装置对水通道的内侧壁进行清洁时，先正向启动驱动动力件，使得驱动动力件带动外部磁性件在沿平行于水通道的轴线方向上正向移动；外部磁性件再带动内部永磁体同步正向移动；内部永磁体通过连杆带动活塞在水通道内正向移动，由于清洁件是始终与水通道的内侧壁相抵的，故清洁件在跟随活塞正向移动的时候将对水通道的内侧壁进行清洁；然后反向启动驱动动力件，使得驱动动力件带动外部磁性件在沿平行于水通道的轴线方向上反向移动；外部磁性件带动内部永磁体同步反向移动；内部永磁体通过连杆带动活塞在所述水通道内反向移动，清洁件跟随活塞反向移动并对水通道的内侧壁再次进行清洁；通过驱动动力件反复的正向启动和反向启动，使得清洁件反复的对水通道的内侧壁进行清洁，直到水通道的内侧壁清洁效果达到要求，由此完成对水通道内侧壁的清洁。
10.在具体使用时，还可以设定驱动动力件的启动周期和运行周期，驱动动力件的启动周期即为在光学分析仪在对水体进行检测一定的时间后自动启动驱动动力件，驱动动力件的运行周期为开始启动驱动动力件后，驱动动力件正向启动和反向启动设定的次数后自动停止，由此就可以使得清洁装置在光学分析仪工作一定的时间后自动对水通道的内侧壁进行清洁，同时在清洁设定的次数后自动停止，故本方案在无人值守的光学分析仪中也能保持水通道的洁净效果。
11.综上所述可以知道，本方案的清洁件在对水通道的内侧壁进行清洁时，清洁件的移动是通过内部永磁体的移动来实现的，而内部永磁体是依靠外部磁性件的磁场作用带动其进行运动的，故在外部磁性件和内部永磁体之间没有结构上的连接关系，因此也就不存在轴承密封性的问题，同时本方案内部永磁体位于壳体内，而外部磁性件位于壳体外，这样在实现外部磁性件带动内部永磁体移动的同时，还能有效保证整个水路的密封性能，故本方案既能对光学分析仪的水通道的内侧壁进行有效清洁，同时还彻底解决了清洁装置处的密封问题，有效保证了光学分析仪的密封性能，进而保证其工作可靠性。
12.优选的，所述水通道和所述光通道的轴线相互垂直，且所述光源和所述光转换器分别位于所述水通道的两侧，以使得所述光源发出的光经过所述水通道内的待检测水体后能够被所述光转换器所吸收。
13.这样，传统的光学分析仪中水通道和光通道是同轴设置的，这样会使得光源发射的入射光经过水通道时被分散在水通道的四周，从而使得光转换器对散射光的吸收不完
全，进而影响检测的精度，故在本方案中将水通道与光通道的轴线相互垂直，这样就使得光源发出的光经过水通道后能够集中照射在光转换器上，进而保证光转换器的吸收效果，从而保证检测的精度。
14.优选的，在所述活塞上还设有环形结构的安装槽，所述清洁件为橡胶环，所述橡胶环套设在所述安装槽内，且所述橡胶环的外径大于所述水通道的内侧壁直径，以使得所述橡胶环向外凸出于所述安装槽并始终与对应位置的所述水通道的内侧壁相抵。
15.这样，将清洁件设置为橡胶环，且橡胶环的外径大于水通道的内侧壁直径，使得橡胶环向外凸出于安装槽并始终与对应位置的水通道的内侧壁相抵，其主要作用是通过活塞的上下往复运动带动橡胶环对水通道的内侧壁进行清洁，同时由于橡胶环在360
°
的范围内受力均衡，因此可以避免受力变形后造成橡胶环与水通道的内侧壁接触不良的问题，由此保证了橡胶环对水通道的内侧壁的清洁效果。
16.优选的，所述驱动动力件为直线驱动电机或电动推杆，所述外部磁性件整体呈圆环结构并套设在所述内部永磁体外，且圆环结构的所述外部磁性件与所述内部永磁体同轴线设置。
17.这样，直线驱动电机和电动推杆通过直线运动来带动外部磁性件的直线运动，同时外部磁性件整个呈圆环结构并套设在内部永磁体外，且外部磁性件和内部永磁体之间同轴线设置，可以使得外部磁性件对内部永磁体各处的作用力均匀，从而保证内部永磁体始终沿其轴线方向运动，进而保证活塞带动清洁件始终沿水通道的轴线方向运动以对水通道的内侧壁进行清洁，这样可以减少清洁件在对水通道的内侧壁进行清洁时的受力不均匀的现象，提高清洁件的使用寿命和对水通道内侧壁的清洁效果。
18.优选的，所述外部磁性件为外部永磁体或外部电磁铁。
19.这样，外部磁性件可以采用外部永磁体或外部电磁铁，当采用外部电磁铁时，在不需要对水通道的内侧壁进行清洁时，外部电磁铁断电处于无磁性状态，而当需要对水通道的内侧壁进行清洁时，外部电磁铁才需要通电处于磁性状态。
20.优选的，所述入水口位于所述壳体的下端面，所述出水口位于所述壳体上部的侧壁，且所述光通道位于所述水通道的中部位置。
21.这样，将入水口设置在壳体的下端面，出水口设置在壳体上部的侧壁，这样可以避免因入水口在上方引入的水漩涡对光检测产生的影响，通过将光通道设置在水通道的中部位置，使得光通道处对应的水流处于比较稳定的状态，由此进一步提高对水质的检测精度。
22.优选的，所述水通道由整体呈筒状结构的石英玻璃管制成。
23.这样，石英玻璃管制成的水通道具有耐磨损和高透明的特点，由此可以提高光学分析仪的使用寿命，同时还能提高对水质的检测精度。
24.一种如上述用于水质检测的光学分析仪的清洁方法，包括以下步骤：步骤1）正向启动驱动动力件，使得所述驱动动力件带动所述外部磁性件在沿平行于所述水通道的轴线方向上正向移动；所述外部磁性件带动所述内部永磁体同步正向移动；所述内部永磁体通过所述连杆带动所述活塞在所述水通道内正向移动，所述清洁件跟随所述活塞正向移动并对所述水通道的内侧壁进行清洁；步骤2）反向启动驱动动力件，使得所述驱动动力件带动所述外部磁性件在沿平行于所述水通道的轴线方向上反向移动；所述外部磁性件带动所述内部永磁体同步反向移
动；所述内部永磁体通过所述连杆带动所述活塞在所述水通道内反向移动，所述清洁件跟随所述活塞反向移动并对所述水通道的内侧壁进行清洁；步骤3）重复执行步骤1）和步骤2）设定的次数；步骤4）结束。
25.优选的，步骤3）中，当重复执行步骤1）和步骤2）设定次数后，检查所述水通道的内侧壁是否达到设定的清洁度，若是则执行步骤4），若否则再次返回执行步骤1）。
26.这样，当重复执行步骤1）和步骤2）设定的次数后检查水通道内侧壁的清洁效果，若是没达到设定的清洁度则再次进行重复清洁，由此来保证水通道内侧壁的清洁度，进而保证水质的检测精度。
27.优选的，步骤3）中设定的次数为3次。
附图说明
28.图1为本发明用于水质检测的光学分析仪的结构示意图。
29.附图标记说明：壳体1、进水口101、出水口102、水通道2、光源3、光接收器4、驱动动力件5、外部磁性件6、内部永磁体7、连杆8、活塞9、清洁件10。
具体实施方式
30.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
31.如附图1所示，一种用于水质检测的光学分析仪，包括壳体1，在壳体1上设置有光通道和水通道2，光通道内设有光源3和光接收器4，且光源3发出的光经水通道2内的待检测水体后被光接收器4所吸收，在壳体1上还设有进水口101和出水口102，进水口101和出水口102均与水通道2相连通，以使得待检测水体能够从进水口101处流入到水通道2内，并经出水口102处排出；光学分析仪还包括清洁装置，清洁装置包括设置在壳体1内的清洁组件和设置在壳体1外的驱动组件，清洁组件包括伸入水通道2内并能沿水通道2的轴线方向移动的活塞9，在活塞9外套设有能够始终与水通道2的内侧壁相抵以在活塞9移动时能够对水通道2的内侧壁进行清洁的清洁件10，在活塞9上还设有连杆8，连杆8远离其连接活塞9的一端设有内部永磁体7，且活塞9、连杆8和水通道2同轴设置，驱动组件包括外部磁性件6、以及能够带动外部磁性件6沿平行于水通道2的轴线方向移动的驱动动力件5，且外部磁性件6的磁场能够穿过壳体1到达内部永磁体7处，以使得外部磁性件6移动时能够同步带动内部永磁体7移动。
32.在本发明中，外部磁性件6的正向移动方向即可以是外部磁性件6靠近水通道2的移动方向，也可以是外部磁性件6远离水通道2的移动方向，且活塞9、清洁件10，内部永磁体7和驱动动力件5的正向方向均为外部磁性件6正向移动时对应的方向。
33.本发明的工作原理是：本发明的光学分析仪在对待检测水体进行水质检测时，将待检测水体从进水口101处流入到水通道2内，然后光源3朝向待检测水体发出入射光，光源3发出的入射光经过水通道2内的待检测水体后的散射光进一步被光接收器4吸收，光接收器4再进一步与外部处理电路进行连接，即可得到待检测水体的水质情况。
34.当该光学分析仪在使用一段时间后，由于待检测水体中通常还有污染物，故光学
分析仪中的水通道2的内侧壁上容易粘附上待检测水体中的污染物，此时利用清洁装置对水通道2的内侧壁进行清洁，以保证水通道2的内侧壁的清洁度，进而保证水质检测的准确性。
35.在利用清洁装置对水通道2的内侧壁进行清洁时，先正向启动驱动动力件5，使得驱动动力件5带动外部磁性件6在沿平行于水通道2的轴线方向上正向移动；外部磁性件6再带动内部永磁体7同步正向移动；内部永磁体7通过连杆8带动活塞9在水通道2内正向移动，由于清洁件10是始终与水通道2的内侧壁相抵的，故清洁件10在跟随活塞9正向移动的时候将对水通道2的内侧壁进行清洁；然后反向启动驱动动力件5，使得驱动动力件5带动外部磁性件6在沿平行于水通道2的轴线方向上反向移动；外部磁性件6带动内部永磁体7同步反向移动；内部永磁体7通过连杆8带动活塞9在水通道2内反向移动，清洁件10跟随活塞9反向移动并对水通道2的内侧壁再次进行清洁；通过驱动动力件5反复的正向启动和反向启动，使得清洁件10反复的对水通道2的内侧壁进行清洁，直到水通道2的内侧壁清洁效果达到要求，由此完成对水通道2内侧壁的清洁。
36.在具体使用时，还可以设定驱动动力件5的启动周期和运行周期，驱动动力件5的启动周期即为在光学分析仪在对水体进行检测一定的时间后自动启动驱动动力件5，驱动动力件5的运行周期为开始启动驱动动力件5后，驱动动力件5正向启动和反向启动设定的次数后自动停止，由此就可以使得清洁装置在光学分析仪工作一定的时间后自动对水通道2的内侧壁进行清洁，同时在清洁设定的次数后自动停止，故本方案在无人值守的光学分析仪中也能保持水通道2的洁净效果。
37.综上可以知道，本方案的清洁件10在对水通道2的内侧壁进行清洁时，清洁件10的移动是通过内部永磁体7的移动来实现的，而内部永磁体7是依靠外部磁性件6的磁场作用带动其进行运动的，故在外部磁性件6和内部永磁体7之间没有结构上的连接关系，因此也就不存在轴承密封性的问题，同时本方案内部永磁体7位于壳体1内，而外部磁性件6位于壳体1外，这样在实现外部磁性件6带动内部永磁体7移动的同时，还能有效保证整个水路的密封性能，故本方案既能对光学分析仪的水通道2的内侧壁进行有效清洁，同时还彻底解决了清洁装置处的密封问题，有效保证了光学分析仪的密封性能，进而保证其工作可靠性。
38.在本实施例中，水通道2和光通道的轴线相互垂直，且光源3和光转换器分别位于水通道2的两侧，以使得光源3发出的光经过水通道2内的待检测水体后能够被光转换器所吸收。
39.这样，传统的光学分析仪中水通道2和光通道是同轴设置的，这样会使得光源3发射的入射光经过水通道2时被分散在水通道2的四周，从而使得光转换器对散射光的吸收不完全，进而影响检测的精度，故在本方案中将水通道2与光通道的轴线相互垂直，这样就使得光源3发出的光经过水通道2后能够集中照射在光转换器上，进而保证光转换器的吸收效果，从而保证检测的精度。
40.在本实施例中，在活塞9上还设有环形结构的安装槽，清洁件10为橡胶环，橡胶环套设在安装槽内，且橡胶环的外径大于水通道2的内侧壁直径，以使得橡胶环向外凸出于安装槽并始终与对应位置的水通道2的内侧壁相抵。
41.这样，将清洁件10设置为橡胶环，且橡胶环的外径大于水通道2的内侧壁直径，使得橡胶环向外凸出于安装槽并始终与对应位置的水通道2的内侧壁相抵，其主要作用是通
过活塞9的上下往复运动带动橡胶环对水通道2的内侧壁进行清洁，同时由于橡胶环在360
°
的范围内受力均衡，因此可以避免受力变形后造成橡胶环与水通道2的内侧壁接触不良的问题，由此保证了橡胶环对水通道2的内侧壁的清洁效果。
42.在本实施例中，驱动动力件5为直线驱动电机或电动推杆，外部磁性件6整体呈圆环结构并套设在内部永磁体7外，且圆环结构的外部磁性件6与内部永磁体7同轴线设置。
43.这样，直线驱动电机和电动推杆通过直线运动来带动外部磁性件6的直线运动，同时外部磁性件6整个呈圆环结构并套设在内部永磁体7外，且外部磁性件6和内部永磁体7之间同轴线设置，可以使得外部磁性件6对内部永磁体7各处的作用力均匀，从而保证内部永磁体7始终沿其轴线方向运动，进而保证活塞9带动清洁件10始终沿水通道2的轴线方向运动以对水通道2的内侧壁进行清洁，这样可以减少清洁件10在对水通道2的内侧壁进行清洁时的受力不均匀的现象，提高清洁件10的使用寿命和对水通道2内侧壁的清洁效果。
44.在本实施例中，外部磁性件6为外部永磁体或外部电磁铁。
45.这样，外部磁性件6可以采用外部永磁体或外部电磁铁，当采用外部电磁铁时，在不需要对水通道2的内侧壁进行清洁时，外部电磁铁断电处于无磁性状态，而当需要对水通道2的内侧壁进行清洁时，外部电磁铁才需要通电处于磁性状态。
46.在本实施例中，入水口位于壳体1的下端面，出水口102位于壳体1上部的侧壁，且光通道位于水通道2的中部位置。
47.这样，将入水口设置在壳体1的下端面，出水口102设置在壳体1上部的侧壁，这样可以避免因入水口在上方引入的水漩涡对光检测产生的影响，通过将光通道设置在水通道2的中部位置，使得光通道处对应的水流处于比较稳定的状态，由此进一步提高对水质的检测精度。
48.在本实施例中，水通道2由整体呈筒状结构的石英玻璃管制成。
49.这样，石英玻璃管制成的水通道2具有耐磨损和高透明的特点，由此可以提高光学分析仪的使用寿命，同时还能提高对水质的检测精度。
50.一种如上述用于水质检测的光学分析仪的清洁方法，包括以下步骤：步骤1）正向启动驱动动力件5，使得驱动动力件5带动外部磁性件6在沿平行于水通道2的轴线方向上正向移动；外部磁性件6带动内部永磁体7同步正向移动；内部永磁体7通过连杆8带动活塞9在水通道2内正向移动，清洁件10跟随活塞9正向移动并对水通道2的内侧壁进行清洁；步骤2）反向启动驱动动力件5，使得驱动动力件5带动外部磁性件6在沿平行于水通道2的轴线方向上反向移动；外部磁性件6带动内部永磁体7同步反向移动；内部永磁体7通过连杆8带动活塞9在水通道2内反向移动，清洁件10跟随活塞9反向移动并对水通道2的内侧壁进行清洁；步骤3）重复执行步骤1）和步骤2）设定的次数；步骤4）结束。
51.在本实施例中，步骤3）中，当重复执行步骤1）和步骤2）设定次数后，检查水通道2的内侧壁是否达到设定的清洁度，若是则执行步骤4），若否则再次返回执行步骤1）。
52.这样，当重复执行步骤1）和步骤2）设定的次数后检查水通道2内侧壁的清洁效果，若是没达到设定的清洁度则再次进行重复清洁，由此来保证水通道2内侧壁的清洁度，进而
保证水质的检测精度。
53.在本实施例中，步骤3）中设定的次数为3次。
54.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。