净水水质检测方法及设备与流程

本技术属于水质检测，尤其涉及净水水质检测方法及设备。

背景技术：

1、日常生活及工业生产过程中，都需要用到水，而水质的好坏，关系到人们饮用的健康卫生程度，也影响了工业生产加工的精细度及安全加工，因此需要对水体的质量参数进行检测。

2、cod（chemical oxygendemand，化学需氧量）是一种常用的评价水体污染程度的综合性指标，是指利用化学氧化剂(如重铬酸钾)将水中的还原性物质(如有机物)氧化分解所消耗的氧量，它反映了水体受到还原性物质污染的程度。

3、紫外-可见光谱法是利用某些物质的分子吸收设定光谱区（例如200nm～800nm）的辐射来以对水质进行分析测定的方法。通过紫外-可见光谱法检测水质cod具有快速、无二次污染、可污染溯源等优点，已广泛应用于水质检测中。

4、然而，传统的水质检测方法中大多采用化学滴定的方式进行测定，不仅操作方式较为复杂，手动滴定常常会带来无法避免的人工误差，而且反应产物往往会造成二次污染，对环境不友好。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本技术实施例提供了净水水质检测方法及设备。

2、本技术是通过如下技术方案实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种净水水质检测设备，其特征在于，包括：紫外光光路结构、红外光光路结构和处理器；

4、所述紫外光光路结构和所述红外光光路结构均包括光生成单元、监测反馈单元和光接收单元；所述光生成单元用于生成光信号，该光信号透过净水后射向所述光接收单元；所述光接收单元将光信号转换为电压信号后发送给所述处理器；所述监测反馈单元用于监测所述光信号的初始信号强度，并根据所述初始信号强度对所述光生成单元进行控制使得所述初始信号强度恒定；

5、所述处理器接收所述电压信号，并实现如下步骤：

6、根据所述电压信号确定所接收到的红外光的信号强度和紫外光的信号强度；

7、根据红外光的信号强度计算净水的浊度；

8、根据紫外光的信号强度和净水的浊度计算净水的cod值。

9、结合第一方面，在一些实施例中，所述紫外光光路结构中的第一监测反馈单元包括第一接收光电池、第一放大器、第二放大器、第一比较器、第一电阻至第九电阻、第一电容至第八电容和第一磁珠；

10、第一接收光电池的正电极端与第一放大器的反相输入端连接，第一接收光电池的负电极端与第一放大器的正相输入端连接；

11、第一放大器的反相输入端通过并联的第一电容和第一电阻与第一放大器的输出端连接，第一放大器的正相输入端接地，第一放大器的输出端通过第二电阻与第二放大器的反相输入端连接；

12、第二放大器的正相输入端通过第三电阻接地，第二放大器的反相输入端通过并联的第四电阻和第二电容与第二放大器的输出端连接，第二放大器的输出端通过第五电阻与第一比较器的反相输入端连接，第二放大器的两个供电端与外部电源连接且分别通过第三电容和第四电容接地；

13、第一比较器的正相输入端接基准电压vref，第一比较器的反相输入端与第五电阻之间的公共点通过第五电容接地以及通过第六电阻与暗电流vref zero连接，第一比较器的反相输入端通过第七电阻与第一监测反馈单元的信号输出口p4的adc1输出端连接，第一比较器的输出端通过第八电阻和第九电阻与第一监测反馈单元的信号输出口p4的adc2输出端连接，第八电阻和第九电阻之间的公共点通过并联的第六电容和第七电容接地；

14、第一监测反馈单元的信号输出口p4的正电极端通过第一磁珠与外部电源连接，信号输出口p4的负电极端接地并通过第八电容和第一磁珠与外部电源的公共点连接。

15、结合第一方面，在一些实施例中，所述红外光光路结构中的第二监测反馈单元包括第二接收光电池、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第一基准电压芯片、第十电阻至第十七电阻、第九电容至第十八电容；

16、第二接收光电池的正电极端通过第十电阻与第三放大器的正相输入端连接，第二接收光电池的正电极端和第十电阻的公共点接地，第二接收光电池的负电极端与第三放大器的反相输入端连接；

17、第三放大器的反相输入端通过并联的第十一电阻和第九电容与第三放大器的输出端连接，第三放大器的输出端通过第十二电阻与第四放大器的正相输入端连接，第三放大器的正电压供电端接正电压电源且通过第十电容接地；

18、第四放大器的反相输入端通过第十三电阻与第四放大器的输出端连接，第四放大器的反相输入端和第十三电阻的公共点通过第十四电阻接地，第四放大器的输出端通过第十五电阻与第五放大器的反相输入端连接，第四放大器的正电压供电端与第十二电阻的公共点通过第十一电容接地，第四放大器的正电压供电端接正电压电源且通过第十二电容接地；

19、第五放大器的正相输入端通过第十六电阻与第一基准电压芯片的输出端连接，第五放大器的正相输入端和第十六电阻的公共点通过第十三电容接地，第五放大器的输出端通过第十七电阻与第二监测反馈单元的输出端连接，第十七电阻和第二监测反馈单元的输出端之间的公共点通过并联的第十四电容和第十五电容接地；

20、第一基准电压芯片的输入端通过第十六电容与第一基准电压芯片的接地端连接，第一基准电压芯片的输出端通过并联的第十七电容和第十八电容与第一基准电压芯片的接地端连接。

21、结合第一方面，在一些实施例中，所述光生成单元包括光源、mos管、第六放大器、第一三极管、第二三极管、第十八电阻至第二十五电阻以及第十九电容至第二十二电容；

22、光源的正电极端与mos管的漏极连接，mos管的源极通过第十八电阻与外部电源连接，mos管的源极和栅极之间通过第十九电阻连接，mos管的源极和第十八电阻的公共点通过第十九电容接地；mos管的栅极通过第二十电阻与第一三极管的集电极连接；第一三极管的基极通过第二十一电阻与l_led1连接，第一三极管的发射机接地且通过第二十二电阻与l_led1连接；

23、光源的负电极端与第二三极管的集电极连接，第二三极管的基极通过第二十三电阻与第六放大器的输出端连接，第二三极管的发射极通过第二十四电阻接地；第六放大器的正相输入端通过第二十五电阻与第一监测反馈单元的信号输出口p4的adc2输出端或与第二监测反馈单元的输出端连接，且第六放大器的正相输入端通过第二十一电容接地，第六放大器的反相输入端与第二三极管的发射极连接，第六放大器的正电压供电端接正电压电源且通过第二十二电容接地，第六放大器的负电压供电端接地。

24、结合第一方面，在一些实施例中，所述光接收单元包括第三接收光电池、第七放大器、第八放大器、第九放大器、第二基准电压芯片、第二十六电阻至第三十四电阻以及第二十三电容至第三十一电容；

25、第三接收光电池的正电极端与第七放大器的反相输入端连接，第三接收光电池的负电极端与第七放大器的正相输入端连接，且第七放大器的正相输入端接地；第七放大器的反相输入端通过并联的第二十六电阻和第二十三电容与第七放大器的输出端连接，第七放大器的输出端通过第二十七电阻与第八放大器的反相输入端连接；

26、第八放大器的正相输入端通过第二十八电阻接地，第八放大器的反相输入端通过并联的第二十九电阻和第二十四电容与第八放大器的输出端连接，第八放大器的输出端通过串联的第三十电阻和第三十一电阻与光接收单元的输出端adc1连接，第八放大器的两个供电端接外部电源且分别通过第二十五电容和第二十六电容接地；

27、第三十电阻和第三十一电阻的公共点通过串联的第三十二电阻和第二十七电容接地，第三十二电阻和第二十七电容的公共点与第九放大器的输出端连接，第九放大器的反相输入端与第九放大器的输出端连接，第九放大器的正相输入端通过第三十三电阻与第二基准电压芯片的输出端连接，第九放大器的正电压供电端接正电压电源并通过第二十八电容接地；第九放大器的正相输入端与第三十三电阻的公共点通过并联的第三十四电阻和第二十九电容接地；

28、第二基准电压芯片的输入端接正电压电源且通过第三十电容与第二基准电压芯片的接地端连接，第二基准电压芯片的输出端通过第三十一电容与第二基准电压芯片的接地端连接，第三十一电阻的两端分别通过第三十二电容和第三十三电容接地。

29、结合第一方面，在一些实施例中，所述净水水质检测设备还包括石英管，石英管为中空圆柱体，净水从该中空圆柱体中流过；

30、所述紫外光光路结构还包括分光镜，紫外光信号通过所述分光镜分为两路紫外光线，一路紫外光线进入所述紫外光光路结构的监测反馈单元，另一路紫外光线穿过石英管进入所述紫外光光路结构的光接收单元。

31、结合第一方面，在一些实施例中，所述红外光光路结构还包括呈锯齿形结构的消光组件；所述红外光光路结构的光生成单元与所述消光组件位于石英管的两侧，两者中心连线经过石英管横截面的圆心；所述红外光光路结构的光接收单元位于光生成单元与消光组件之间，且光接收与单元中心与石英管横截面的圆心的连线与光生成单元与消光组件中心连线垂直；

32、红外光信号中的一部分红外光线进入所述红外光光路结构的监测反馈单元，其他红外光线穿过石英管后进入所述红外光光路结构的光接收单元。

33、第二方面，本技术提供一种净水水质检测方法，应用于如第一方面任一项所述的净水水质检测设备，所述净水水质检测方法包括：

34、接收两路光信号，所述两路光信号分别由不同的光生成单元发射，经待检测的净水后由相应的光接收单元接收，所述两路光信号包括一路紫外光和一路红外光；

35、确定所接收到的红外光的信号强度和紫外光的信号强度；

36、根据红外光的信号强度计算净水的浊度；

37、根据紫外光的信号强度和净水的浊度计算净水的cod值。

38、结合第二方面，在一些实施例中，所述根据红外光的信号强度计算液体的浊度，包括：

39、通过计算的浊度；

40、其中， trub为净水的浊度， a和 c为红外光的信号强度 e与浊度 trub之间的线性关系的系数。

41、结合第二方面，在一些实施例中，所述根据紫外光的信号强度和净水的浊度计算净水的cod值，包括：

42、通过计算净水的cod值；

43、其中，为检测纯水时接收到的紫外光的信号强度，为检测净水时在 i时刻接收到的紫外光的信号强度； k和 b为信号强度 e与 cod之间的线性关系的系数， a为浊度 turb对cod的影响， a=( turb- b)/ d， b和 d为浊度 turb与 a之间的线性关系的系数。

44、本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

45、本技术实施例，首先由两个不同的光生成单元分别发射紫外光和红外光，紫外光和红外光分别透过净水后射向相应的光接收单元。在这过程中相应的监测反馈单元监测光信号的初始信号强度，并根据初始信号强度对光生成单元进行控制使得初始信号强度恒定。光接收单元将光信号转换为电压信号后发送给处理器。之后，处理器根据电压信号确定所接收到的红外光的信号强度和紫外光的信号强度，根据红外光的信号强度计算净水的浊度，最后根据紫外光的信号强度和净水的浊度计算净水的cod值。本技术实施例采用紫外光光路结构和红外光光路结构两个光路结构来确定cod值，考虑了浊度对净水cod值的影响，提高了对cod值检测的准确性。另外，由于净水水质检测的量程较小，对数据的准确性要求较高，因此还采用监测反馈单元来反馈控制光生成单元生成的紫外光或红外光的初始信号强度恒定，来提高对净水水质检测的准确性。

46、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。