一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器的制作方法

本发明涉及水质监测，尤其涉及一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器。

背景技术：

1、悬浮物浓度是衡量水体质量的重要指标之一。

2、传统的悬浮物浓度测量方法主要有重量法、浊度法等，但这些方法存在着检测过程繁琐、实时性差、准确度受干扰等问题。近年来，光学测量方法因其非接触、快速、准确的特点，逐渐受到重视。光学法中，基于入射光透射率的测量方式尤为简便和高效。然而，现有的基于透射率的仪器在实际应用中，仍然面临如光路稳定性、检测精度等方面的挑战，尤其是水面有风浪的情况下，风浪会使水面变得不平整，增加了光在水面的散射和不规则反射，而且风浪会搅动水中的悬浮物，使其分布变得不均匀，由于风浪的随机性，在不同时间对同一水域进行测量时，得到的结果可能差异较大，这使得测量结果难以重复，降低了数据的可靠性。

3、因此，开发一种新型的基于入射光透射率的悬浮物浓度测量仪器，具有重要的实际意义和应用价值。

技术实现思路

1、基于现有的水中悬浮物浓度测量技术问题，本发明提出了一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器。

2、本发明提出的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，包括光源调节机构，所述光源调节机构一侧设置有抽气机构，所述光源调节机构与所述抽气机构之间的两端相对面分别固定连接有下沉机构，所述光源调节机构与所述抽气机构之间还阵列固定连接有拦杆，所述拦杆位于所述下沉机构的外侧，所述光源调节机构与所述抽气机构的上端固定连接有挡板，所述挡板的内嵌有太阳能蓄电池，所述挡板的下表面与所述下沉机构的上端表面不接触，所述挡板的上表面固定连接有太阳能电池板，所述光源调节机构的一端和所述抽气机构的一端分别固定连接有推进螺旋桨，所述下沉机构包括进水管。

3、所述光源调节机构实现对光源的转动调节的动作。

4、所述抽气机构实现对所述下沉机构的内部空气的抽出的动作。

5、所述下沉机构实现对其内部的液体的排出和进入的动作。

6、优选地，所述光源调节机构包括第一环框，所述第一环框的内侧设置有与所述第一环框相适配的固定板，所述固定板为透明的聚酰亚胺薄膜，所述固定板的一侧面对称设置有热电冷却器，所述热电冷却器位于所述第一环框的内部，两个所述下沉机构的一端分别与所述第一环框两端的内壁固定连接，所述第一环框的内部设置有滑杆，所述滑杆的两端分别与两个所述下沉机构的一端固定连接，所述滑杆的表面滑动连接有转动装置，所述第一环框的内底壁对称固定连接有气缸。

7、优选地，所述转动装置包括与所述滑杆的表面滑动连接的挂框，所述挂框的内壁固定连接有电机，所述电机的输出轴固定连接有第一轴承，所述第一轴承的表面啮合有第二轴承，所述第二轴承的上表面固定连接有转动杆，所述转动杆的外表面固定套接有轴承，所述轴承的外圈与所述挂框的外表面固定连接。

8、优选地，所述转动杆的表面固定连接有led灯，所述led灯的一侧固定连接有准直透镜，所述准直透镜的一端与所述固定板的表面不接触，所述挂框的底部对称固定连接有固定卡盘，两个所述固定卡盘相背固定连接，所述气缸的活塞杆与所述固定卡盘的装夹孔活动插接。

9、优选地，所述抽气机构包括第二环框，两个所述进水管的外表面分别与所述第二环框的内壁固定连接，所述第二环框的一侧设置有与其相适配的支撑板，所述第二环框的内部设置有活塞管，两个所述活塞管的一端内壁分别与所述进水管一端的内壁固定连通，两个所述活塞管呈下上分布，两个所述活塞管的表面分别与所述第二环框的内上壁和内底壁固定连接，每一个所述活塞管内的活塞外侧面固定连接有蜗杆。

10、优选地，每一个所述活塞管的一侧开设有与所述蜗杆相适配的活动孔，所述支撑板的内侧面固定连接有气动转盘，所述气动转盘的一侧转动连接有涡轮，所述涡轮的表面分别与两个所述蜗杆的表面相互啮合，所述支撑板的外侧面固定连接有射光接收装置，所述射光接收装置呈半圆状。

11、优选地，所述透射光接收装置包括透射光接收器、光电转换器、信号处理系统和数据输出系统，透射光接收器位于所述led灯的对侧，用于接收穿过样品池的透射光，光电转换器将接收到的透射光信号转换为电信号，通过检测透射光强度的变化，可以计算出液体的透射率，透射率t定义为：t＝it/i0，其中，i0为入射光强度，it为透射光强度。

12、优选地，所述信号处理系统对光电转换器输出的电信号进行放大和滤波处理，以消除环境光和电噪声的干扰，处理后的信号输入微处理器进行分析和计算，根据透射率与悬浮物浓度的关系曲线，微处理器可以计算出悬浮物浓度。

13、优选地，所述数据输出系统包括通过5g连接远程显示屏和数据接口，显示屏实时显示悬浮物浓度的测量结果，并具有历史数据的查询功能，数据接口用于将测量数据传输到计算机或其他数据存储设备，便于进一步的数据分析和存储。

14、优选地，所述进水管的内部一侧设置为储水槽，所述进水管的管体开设有进水口，所述储水槽的内壁滑动连接有活塞块，所述活塞块将所述储水槽一分为二，所述活塞块的表面与所述储水槽的内壁接触处涂抹有密封涂层。

15、本发明中的有益效果为：

16、通过设置抽气机构和下沉机构以及推进螺旋桨，可以将led灯和透射光接收装置在水面以下一定深度，从而避开水面风浪的直接影响，风浪主要影响水面，而在水下相对较深的位置，水流通常较为稳定，减少了光的散射和反射变化，有助于提高测量精度，而且多角度测量可以从不同方向获取水质信息，通过综合分析多个角度的测量数据，可以减少由于单个角度受局部水流或悬浮物分布不均匀的影响，提高测量结果的可靠性。

技术特征：

1.一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：包括光源调节机构(1)，所述光源调节机构(1)一侧设置有抽气机构(2)，所述光源调节机构(1)与所述抽气机构(2)之间的两端相对面分别固定连接有下沉机构(3)，所述光源调节机构(1)与所述抽气机构(2)之间还阵列固定连接有拦杆(4)，所述拦杆(4)位于所述下沉机构(3)的外侧，所述光源调节机构(1)与所述抽气机构(2)的上端固定连接有挡板(5)，所述挡板(5)的内嵌有太阳能蓄电池，所述挡板(5)的下表面与所述下沉机构(3)的上端表面不接触，所述挡板(5)的上表面固定连接有太阳能电池板(6)，所述光源调节机构(1)的一端和所述抽气机构(2)的一端分别固定连接有推进螺旋桨(7)，所述下沉机构(3)包括进水管(31)；

2.根据权利要求1所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述光源调节机构(1)包括第一环框(11)，所述第一环框(11)的内侧设置有与所述第一环框(11)相适配的固定板(12)，所述固定板(12)为透明的聚酰亚胺薄膜，所述固定板(12)的一侧面对称设置有热电冷却器(13)，所述热电冷却器(13)位于所述第一环框(11)的内部，两个所述下沉机构(3)的一端分别与所述第一环框(11)两端的内壁固定连接，所述第一环框(11)的内部设置有滑杆(14)，所述滑杆(14)的两端分别与两个所述下沉机构(3)的一端固定连接，所述滑杆(14)的表面滑动连接有转动装置(15)，所述第一环框(11)的内底壁对称固定连接有气缸(16)。

3.根据权利要求2所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述转动装置(15)包括与所述滑杆(14)的表面滑动连接的挂框(151)，所述挂框(151)的内壁固定连接有电机(152)，所述电机(152)的输出轴固定连接有第一轴承(153)，所述第一轴承(153)的表面啮合有第二轴承(154)，所述第二轴承(154)的上表面固定连接有转动杆(155)，所述转动杆(155)的外表面固定套接有轴承，所述轴承的外圈与所述挂框(151)的外表面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述转动杆(155)的表面固定连接有led灯(156)，所述led灯(156)的一侧固定连接有准直透镜(157)，所述准直透镜(157)的一端与所述固定板(12)的表面不接触，所述挂框(151)的底部对称固定连接有固定卡盘(158)，两个所述固定卡盘(158)相背固定连接，所述气缸(16)的活塞杆与所述固定卡盘(158)的装夹孔活动插接。

5.根据权利要求4所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述抽气机构(2)包括第二环框(21)，两个所述进水管(31)的外表面分别与所述第二环框(21)的内壁固定连接，所述第二环框(21)的一侧设置有与其相适配的支撑板，所述第二环框(21)的内部设置有活塞管(22)，两个所述活塞管(22)的一端内壁分别与所述进水管(31)一端的内壁固定连通，两个所述活塞管(22)呈下上分布，两个所述活塞管(22)的表面分别与所述第二环框(21)的内上壁和内底壁固定连接，每一个所述活塞管(22)内的活塞外侧面固定连接有蜗杆(24)。

6.根据权利要求5所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：每一个所述活塞管(22)的一侧开设有与所述蜗杆(24)相适配的活动孔，所述支撑板的内侧面固定连接有气动转盘(25)，所述气动转盘(25)的一侧转动连接有涡轮(23)，所述涡轮(23)的表面分别与两个所述蜗杆(24)的表面相互啮合，所述支撑板的外侧面固定连接有透射光接收装置(26)，所述透射光接收装置(26)呈半圆状。

7.根据权利要求6所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述透射光接收装置(26)包括透射光接收器、光电转换器、信号处理系统和数据输出系统，透射光接收器位于所述led灯(156)的对侧，用于接收穿过样品池的透射光，光电转换器将接收到的透射光信号转换为电信号，通过检测透射光强度的变化，可以计算出液体的透射率，透射率t定义为：t＝it/i0，其中，i0为入射光强度，it为透射光强度。

8.根据权利要求7所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述信号处理系统对光电转换器输出的电信号进行放大和滤波处理，以消除环境光和电噪声的干扰，处理后的信号输入微处理器进行分析和计算，根据透射率与悬浮物浓度的关系曲线，微处理器可以计算出悬浮物浓度。

9.根据权利要求8所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述数据输出系统包括通过5g连接远程显示屏和数据接口，显示屏实时显示悬浮物浓度的测量结果，并具有历史数据的查询功能，数据接口用于将测量数据传输到计算机或其他数据存储设备，便于进一步的数据分析和存储。

10.根据权利要求9所述的一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，其特征在于：所述进水管(31)的内部一侧设置为储水槽(32)，所述进水管(31)的管体开设有进水口(33)，所述储水槽(32)的内壁滑动连接有活塞块(34)，所述活塞块(34)将所述储水槽(32)一分为二，所述活塞块(34)的表面与所述储水槽(32)的内壁接触处涂抹有密封涂层。

技术总结
本发明属于水质监测技术领域，尤其是一种基于入射光透射率的悬浮物浓度仪器，包括光源调节机构，所述光源调节机构一侧设置有抽气机构，所述光源调节机构与所述抽气机构之间的两端相对面分别固定连接有下沉机构。该仪器，通过设置抽气机构和下沉机构以及推进螺旋桨，可以将led灯和透射光接收装置在水面以下一定深度，从而避开水面风浪的直接影响，风浪主要影响水面，而在水下相对较深的位置，水流通常较为稳定，减少了光的散射和反射变化，有助于提高测量精度，而且多角度测量可以从不同方向获取水质信息，通过综合分析多个角度的测量数据，可以减少由于单个角度受局部水流或悬浮物分布不均匀的影响，提高测量结果的可靠性。

技术研发人员：马春雷,李永权,尚飞,李张,陈波,胡树
受保护的技术使用者：中交二公局第一工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/20