一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构的制作方法

：本技术涉及一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，属于环境保护的水处理。

背景技术

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背景技术：

1、国际标准din iso 7027、美国epa 180.1和中国hj 1075-2019中规定了测量液体的浊度时，使用单个光源、单个光电探测器对于单光束在90°下的光强度测量可获得浊度信号。

2、常见的在线式浊度传感器多为圆柱体结构，如专利ep0634645a1所公开的结构，其光源和光电传感器在传感器内部呈90°方向布置，发射光和散射光通过传感器表面的透明窗进出。这一方案在开阔水体中工作得很好，但在较低浊度范围内(特别是<1ntu时)进行测量时，被测液体散光信号很弱，周围环境光的影响将成为检测准确度的主要障碍。

3、当现有结构的浊度传感器安装在狭小的空间(如输送液体的管道)中时，就会出现如图1所示的场景，在狭小腔体a中充满了被测液体b，由光源c产生发射光d，光电传感器e安装在发射光d的90°方向上，接收光源c在被测液体b中产生的散射光f，其光强与被测液体b中的浊度成正比。与此同时，发射光d照射到狭小腔体a时，会产生直接反射光g和一次反射光h，一次反射光h在管壁发生二次反射后产生二次反射光i，直接反射光g和二次反射光i都会对到达光电传感器e，而产生干扰信号，这些干扰在被测液体b浊度较低的情况下会使测量结果产生严重的误差，其中，一次反射光h的信号通常比散射光f的更强信号，因为它更接近90°散射光f的角度，较难使用准直器等光学方案被消除，除了图中指出的两种路径以外，还有很多其他可能的路径，它们综合在一起，造成了狭小腔体a内所形成的杂散光。

4、解决杂散光的一个常见的方案是将被测液体引入一个较大的腔体内，同时用黑色吸光的材料制作腔体，避免腔体内部有光滑的反射面。让发射光d在上述较大腔体内多次折折射，反射以后的信号大幅减弱从而压低对散射光f的干扰。但这一方法在很多场合并不适用，比如饮料行业，管道要求都是不锈钢抛光的，无法采用黑色毛面。这一方法也加大了检测腔的体积，这使得对传感器的校准时，需要消耗很多的校准溶液，成本高昂，操作不便。另外，当浊度发生快速变化时，由于将体内的水样需要时间来置换，使得传感器的响应速度大幅度减慢于实际情况。另一个解决方案，是将发射光方向朝向垂直于腔体的方向，如管道安装时沿着管道方向。这会部分降低反射光的强度，但也在很大程度上限制了安装条件，如直段的长度。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，在狭小空间安装时，可以消除杂散光的影响，使浊度传感器在较低浊度范围内能够正常的工作。

2、本实用新型的一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，它包含光源、光电传感器、正面挡板和侧面挡板，狭小腔体内设置有光源和光电传感器，光源的前端设置有正面挡板和侧面挡板，其中正面挡板的中部设置有通孔。

3、作为优选，所述的狭小腔体内充满了被测液体。

4、作为优选，所述的光电传感器安装在光源产生的发射光的90°方向，接收光源在被测液体中产生的90°散射光，其光强与被测液体中的浊度成正比。

5、作为优选，所述的光源产生发射光，所述的发射光通过正面挡板中部的通孔，发射光照射在狭小腔体内会产生直接反射光和一次反射光，一次反射光在管壁发生二次反射后产生二次反射光。

6、作为优选，所述的正面挡板和侧面挡板使得发射光在狭小腔体上造成的二次反射光和直接反射光大幅度削弱，降低了对90°散射光的干扰。

7、作为优选，所述的正面挡板和侧面挡板的材质不受限制，如使用抛光不锈钢，可在饮料行业中得以应用。

8、本实用新型的有益效果：它结构设计合理，制作简单，使用方便，通过在圆柱形在线式浊度传感器前端增加带有通孔的挡板，大幅度降低了安装在狭小空间时由内腔反射造成的杂散光，使得浊度传感器能够在较低的浊度范围内依然保持优良的准确度，相比传统的方案，不再限制管道尺寸、内壁材质及反光特性，并且反应速度大大加快，校准也变得简单而方便。

技术特征：

1.一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，其特征在于：它包含光源(2)、光电传感器(3)、正面挡板(4)和侧面挡板(5)，狭小腔体(1)内设置有光源(2)和光电传感器(3)，光源(2)的前端设置有正面挡板(4)和侧面挡板(5)，其中正面挡板(4)的中部设置有通孔(41)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，其特征在于：狭小腔体(1)内充满了被测液体(61)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，其特征在于：所述的光电传感器(3)安装在光源(2)产生的发射光(21)的90°方向，接收光源(2)在被测液体(61)中产生的90°散射光(22)，其光强与被测液体(61)中的浊度成正比。

4.根据权利要求3所述的一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，其特征在于：所述的发射光(21)通过正面挡板(4)中部的通孔(41)，发射光(21)照射在狭小腔体内会产生直接反射光(211)和一次反射光(212)，一次反射光(212)在管壁发生二次反射后产生二次反射光(213)。

技术总结
本技术公开了一种适用于狭小空间测量的浊度传感器的光学结构，它涉及环境保护的水处理技术领域，它包含光源、光电传感器、正面挡板和侧面挡板，狭小空间内设置有光源和光电传感器，浊度传感器的前端设置有正面挡板和侧面挡板，其中正面挡板的中部设置有通孔。它结构设计合理，制作简单，使用方便，通过在圆柱形在线式浊度传感器前端增加带有通孔的挡板，大幅度降低了安装在狭小空间时由内腔反射造成的杂散光，使得浊度传感器能够在较低的浊度范围内依然保持优良的准确度，相比传统的方案，不再限制管道尺寸、内壁材质及反光特性，并且响应速度大大加快，校准也变得简单而方便。

技术研发人员：顾毅康
受保护的技术使用者：上海矾花科技有限公司
技术研发日：20230425
技术公布日：2024/1/15