人工湿地微污染水质传感器及检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及生态环境技术领域，尤其涉及一种人工湿地微污染水质传感器及检测装置。


背景技术：

2.人工湿地是可设计、可控制的和工程化的湿地系统；若通过工艺改造，能获得污水处理与资源化的最佳效益，实现较好的经济效益和生态效益。垂直潜流湿地和表面流湿地是人工湿地系统比较常见的湿地类型，两者优缺点各不相同；垂直潜流湿地具有较强的处理能力，较高的使用效率，以及较高的投资成本；表面流湿地相对于垂直潜流湿地而言，投资较低，但是处理能力较弱，且占地面积较大。
3.人工湿地水中的有机物含量和部分水质指标超过《地表水环境质量标准》(gb3838
‑
2002)iii类标准的水体一般被称为微污染水。随着社会的不断发展，生活水平的不断提高，人们对饮用水的卫生要求越来也高。目前我国生活饮用水卫生标准(gb5749
‑
2006)已经大大提高，但我国仍是世界上微污染最严重的国家之一,群体性微污染事件时有发生。
4.因而，如何有效检测人工湿地系统微污染水体已成为我国面临的难题。然而，目前尚无有效的检测设备，可应用于现场应急检测领域。因此迫切需要一种不易遭外界环境的影响，可在恶劣现场进行精准、有效的人工湿地微污染水质传感器及检测装置，能够有效地对现有技术进行改进，以克服其不足。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术的不足，提出一种人工湿地微污染水质传感器及检测装置，解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
7.第一方面，本实用新型提出一种人工湿地微污染水质传感器，所述传感器包括：依次电连接的感应电路、转换电路及恒流电路；
8.所述恒流电路包括第一晶体管(g1)、运算放大器与电容，所述运算放大器的正输入端接有一参考电压，所述运算放大器的的负输入端、输出端分别电连接至所述第一晶体管(g1)的源极、栅极，所述电容跨接在所述第一晶体管(g1)的栅极、漏极之间，所述第一晶体管(g1)的漏极接电源。
9.优选地，所述感应电路包括第二晶体管(g2)，所述第二晶体管(g2)基极与驱动端口一端口进行电连接，所述第二晶体管(g2)的发射极与集电极同时与转换电路的输入端口进行电连接。
10.优选地，所述转换电路包括光电隔离器与第一电阻(r1)，所述光电隔离器输入端一端口与所述感应电路第二晶体管(g2)进行串联连接，所述光电隔离器输入端另一端口通
过所述第一电阻(r1)电连接至驱动端口另一端口；所述光电隔离器输出端的集电极端与所述恒流电路第一晶体管(g1)的源极进行电连接。
11.优选地，还包括一稳压放大电路，所述放大电路包括第三晶体管(g3)、第二电阻(r2)与稳压管，所述第三晶体管(g3)基极电连接至所述转换电路光电隔离器的发射极，所述第三晶体管(g3)集电极与输出端口一端进行电连接，所述第三晶体管(g3)发射极与输出端口另一端进行电连接，所述电阻挂接在所述第三晶体管(g3)基极、发射极之间，所述稳压管反向跨接在输出端口两端之间。
12.优选地，所述晶体管采用场效应管、双极晶体管中的一种或多种。
13.优选地，第一晶体管(g1)为nmos管，第二晶体管(g2)为光敏三极管，第三晶体管(g3)为双极晶体管。
14.第二方面，本实用新型提出一种人工湿地微污染水质检测装置，所述检测装置包括第一方面所述的人工湿地微污染水质传感器。
15.本实用新型的有益效果：本实用新型的人工湿地微污染水质传感器及检测装置，通过恒流驱动电路为对电源电压敏感的光电隔离器提供了稳定的能源，并驱动整个人工湿地微污染水质传感器稳定持续工作；其中，转换器采用具有隔离作用的光电隔离器，令感应信号通过隔离再生方式最大程度地去掉杂波而获得纯净信号；通过采用可嵌入芯片的光敏三极管传感器件，避免了传统技术中采用光电二极管等外置传感器件，避免了检测装置易遭外界环境影响；通过带稳压功能的放大电路可把感应微弱信号放大钳位到外围设备可处理的信号范围内，保证后续信号处理工作的正常进行，避免了在输出信号过小大信号时烧废外部设备、在输出信号过小从达不到外部设备输入电压要求而不能正常工作，保护了系统的正常运作。这些措施解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，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。
17.图1是本实用新型人工湿地微污染水质传感器一实施例结构示意图。
18.图2是本实用新型人工湿地微污染水质传感器一实施例具体电路图。
具体实施方式
19.下面结合附图与实施例对本实用新型技术方案作进一步详细的说明，这是本实用新型的较佳实施例。应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
20.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
21.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
22.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
23.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.实施例一
25.本实用新型提出一种人工湿地微污染水质传感器，如图1所示，上述传感器包括：依次电连接的感应电路、转换电路及恒流电路。具体电路描述如下，如图2所示：
26.本实施例中，所述恒流电路包括第一晶体管(g1)、运算放大器与电容，所述运算放大器的正输入端接有一参考电压，所述运算放大器的的负输入端、输出端分别电连接至所述第一晶体管(g1)的源极、栅极，所述电容跨接在所述第一晶体管(g1)的栅极、漏极之间，所述第一晶体管(g1)的漏极接电源。
27.本实施例中，所述感应电路包括第二晶体管(g2)，所述第二晶体管(g2)基极与驱动端口一端口进行电连接，所述第二晶体管(g2)的发射极与集电极同时与转换电路的输入端口进行电连接。
28.本实施例中，所述转换电路包括光电隔离器与第一电阻(r1)，所述光电隔离器输入端一端口与所述感应电路第二晶体管(g2)进行串联连接，所述光电隔离器输入端另一端口通过所述第一电阻(r1)电连接至驱动端口另一端口；所述光电隔离器输出端的集电极端与所述恒流电路第一晶体管(g1)的源极进行电连接。
29.这样，通过使用具有隔离作用的光耦合器，令感应信号最大程度地去掉杂波而获得纯净信号。
30.在一个可选实施例中，该传感器还包括一稳压放大电路，所述放大电路包括第三晶体管(g3)、第二电阻(r2)与稳压管，所述第三晶体管(g3)基极电连接至所述转换电路光电隔离器的发射极，所述第三晶体管(g3)集电极与输出端口一端进行电连接，所述第三晶体管(g3)发射极与输出端口另一端进行电连接，所述电阻挂接在所述第三晶体管(g3)基极、发射极之间，所述稳压管反向跨接在输出端口两端之间。
31.这样，通过放大电路可把感应微弱信号放大到外围设备可处理的信号范围内，保证后续信号处理工作的正常进行。并且，稳压电路对输出信号进行了电压钳位，以免在输出大信号时烧废外部设备，保护了系统的正常运作。
32.需要说明的是，本实施例中的晶体管可为采用场效应管、双极晶体管中的一种或多种。较佳地，本实施例中的第一晶体管(g1)为nmos管，第二晶体管(g2)为光敏三极管，第
三晶体管(g3)为双极晶体管。但需要说明的是，本实施例中的晶体管也可以是耗尽型n沟道mos晶体管的栅极与源极连接的结构，虽未作图示，不过当然也可以是将耗尽型p沟道mos晶体管的栅极与源极连接的结构。
33.本实用新型的人工湿地微污染水质传感器工作原理与效果：通过恒流驱动电路为对电源电压敏感的光电隔离器提供了稳定的能源，并驱动整个人工湿地微污染水质传感器稳定持续工作；其中，转换器采用具有隔离作用的光电隔离器，令感应信号通过隔离再生方式最大程度地去掉杂波而获得纯净信号；通过采用可嵌入芯片的光敏三极管传感器件，避免了传统技术中采用光电二极管等外置传感器件，避免了检测装置易遭外界环境影响；通过带稳压功能的放大电路可把感应微弱信号放大钳位到外围设备可处理的信号范围内，保证后续信号处理工作的正常进行，避免了在输出信号过小大信号时烧废外部设备、在输出信号过小从达不到外部设备输入电压要求而不能正常工作，保护了系统的正常运作。这些措施解决了现有技术中存在的易遭外界环境的影响，难以在恶劣现场进行有效、精准地检测的问题。
34.实施例二
35.本实用新型提出一种一种人工湿地微污染水质检测装置，所述检测装置包括第一方面所述的人工湿地微污染水质传感器。
36.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。并且，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
37.还需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。