反射式光電比色檢測裝置製造方法
2023-05-31 04:09:36
反射式光電比色檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種反射式光電比色檢測裝置，該檢測裝置包括用於採集滴有待測液的顯色試紙在特定光源照射下的反射光信號並進行光電轉換的採光器和可根據溶液已知濃度與滴有相應濃度待測液的顯色試紙在所述特定光源照射下的反射光信號光電轉換後電壓值的回歸方程式對採光器光電轉換後的電壓值進行計算得出該待測液濃度的信號處理電路，檢測時將適量待測液滴於顯色試紙，然後將顯色試紙置於特定光源下檢測其反射光信號光電轉換後的電壓值，根據上述回歸方程式對該電壓值進行計算得出待測液濃度，檢測過程以顯色試紙為載體，兼具了試紙的便攜性與儀器檢測的準確定量性，同時其檢測樣品為顯色試紙，便於攜帶和檢測，使現場檢測變得可行。
【專利說明】反射式光電比色檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於檢測待測液濃度的檢測裝置，尤其涉及一種反射式光電比色檢測裝置。
【背景技術】
[0002]比色法是以生成有色化合物的顯色反應為基礎，通過比較或測量有色物質溶液顏色深度來確定待測液濃度的方法。
[0003]常用的比色法有兩種:目視比色法和光電比色法，光電比色法是在光電比色計上測量一系列標準溶液的吸光度，將吸光度對濃度作圖，繪製工作曲線，然後根據待測組分溶液的吸光度在工作曲線上查得其濃度或含量。與目視比色法相比，光電比色法消除了主觀誤差，提高了測量準確度。
[0004]現有的光電比色計由光源、濾光片、比色皿、光電檢測器、放大和顯示等組成，由於比色皿用來盛裝所分析的樣品液，所以現有的光電比色計都只能檢測液體溶液，不能對顯色的試紙進行檢測，而現場採集液體溶液樣品不僅操作難度大、對使用器具要求極高，而且現有的光電比色計攜帶不便，使用其檢測樣品液時一般需要在實驗室進行，無法實現現場檢測。
[0005]因此，為解決上述問題，需要一種以顯色試紙為載體的用於檢測待測液濃度的檢測裝置，通過測量顯色試紙在特定光源下的反射光的光電轉換電壓值，然後對測得電壓值進行運算處理得出待測液濃度，兼具了試紙的便攜性與儀器檢測的準確定量性，同時其檢測樣品為顯色試紙，便於攜帶和檢測，使現場檢測變得可行。
實用新型內容
[0006]有鑑於此，本實用新型的目的是提供一種以顯色試紙為載體的用於檢測待測液濃度的反射式光電比色檢測裝置，通過測量顯色試紙在特定光源下的反射光的光電轉換電壓值，然後根據溶液已知濃度與滴有相應濃度待測液的顯色試紙在所述特定光源照射下的反射光信號光電轉換後電壓值的回歸方程式對測得電壓值進行運算處理得出待測液濃度，兼具了試紙的便攜性與儀器檢測的準確定量性，同時其檢測樣品為顯色試紙，便於攜帶和檢測，使現場檢測變得可行。
[0007]本實用新型的反射式光電比色檢測裝置，包括用於採集滴有待測液的顯色試紙的檢測部分在所述特定光源照射下的反射光信號並進行光電轉換的採光器和可根據溶液已知濃度與滴有相應濃度待測液的顯色試紙在所述特定光源照射下的反射光信號光電轉換後電壓值的回歸方程式對採光器光電轉換後的電壓值進行計算得出該待測液濃度的信號處理電路。
[0008]進一步，所述採光器包括不透光殼體和用於定位顯色試紙並攜帶顯色試紙插入所述不透光殼體內腔的試紙進出槽；所述不透光殼體上設有用於為顯色試紙的檢測部分提供入射光的光束髮射裝置和用於採集顯色試紙的檢測部分在所述光束髮射裝置照射下的反射光信號並進行光電轉換的光敏元件；
[0009]進一步，所述不透光殼體上還設有用於對光束髮射裝置的出射光進行聚光放大的光折射透鏡；所述光折射透鏡固定於不透光殼體的內腔並設於所述光束髮射裝置到顯色試紙檢測端的光路上；
[0010]進一步，所述不透光殼體上還設有用於檢測顯色試紙檢測端入射光的光強的光照度傳感器；所述光照度傳感器固定於不透光殼體的內腔並設於所述光束髮射裝置到光折射透鏡或光折射透鏡到顯色試紙檢測端的光路上；
[0011]進一步，所述不透光殼體和試紙進出槽上對應設有用於控制試紙進出槽推進到指定位置固定的試紙槽復位衡力器；
[0012]進一步，所述試紙槽復位衡力器包括固定於不透光殼體的第一磁鐵和對應於第一磁鐵固定於試紙進出槽的第二磁鐵，第一磁鐵與第二磁鐵相對的一端磁極相反；
[0013]進一步，所述不透光殼體包括可拆式連接於一體的上蓋和底座，上蓋和底座之間形成用於容納試紙進出槽插入部分及光折射透鏡和光照度傳感器的內腔；所述試紙進出槽包括試紙安放槽和用於將顯色試紙緊壓於試紙安放槽定位的壓塊；
[0014]進一步，所述光束髮射裝置固定於底座且光束髮射裝置的出射光與固定於試紙進出槽的顯色試紙的檢測部分夾角為銳角；所述光敏元件固定於上蓋且光敏元件的受光面與固定於試紙進出槽的顯色試紙的檢測部分正對設置，光束髮射裝置和光敏元件位於固定於試紙進出槽的顯色試紙的同側；
[0015]進一步，所述光束髮射裝置為單色或多色LED光源；所述光敏元件為pin光電二極體；
[0016]進一步，所述信號處理電路包括內置所述回歸方程式的運算電路、用於接收光照度傳感器的電信號並控制光束髮射裝置光功率恆定的光源控制電路以及用於對光敏元件進行溫度補償的溫度補償電路；所述運算電路、光源控制電路和溫度補償電路的A/D轉換器均採用二階式Σ-AADC結構A/D轉換器。
[0017]本實用新型的有益效果是:本實用新型的反射式光電比色檢測裝置，以顯色試紙為檢測載體，通過將待測液滴於顯色試紙後測量顯色試紙在特定光源下的反射光的光電轉換電壓值，然後對測得電壓值進行運算處理得出待測液濃度，兼具了試紙的便攜性與儀器檢測的準確定量性，同時其檢測樣品為顯色試紙，便於攜帶和檢測，使現場檢測變得可行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述:
[0019]圖1為本實用新型的採光器結構示意圖；
[0020]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0021]圖3為本實用新型的採光器工作示意圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1為本實用新型的採光器結構示意圖，圖2為圖1的A-A剖視圖，圖3為本實用新型的採光器工作示意圖，如圖所示:本實用新型的反射式光電比色檢測裝置，包括用於採集滴有待測液的顯色試紙6的檢測部分在所述特定光源照射下的反射光信號並進行光電轉換的採光器和可根據溶液已知濃度與滴有相應濃度待測液的顯色試紙在所述特定光源照射下的反射光信號光電轉換後電壓值的回歸方程式對米光器光電轉換後的電壓值進行計算得出該待測液濃度的信號處理電路，更換不同的試紙和對應的內置數學回歸方程式的處理器即可檢測不同的物質，該回歸方程式通過將適量已知濃度的不同溶液滴於顯色試紙後置於所述特定光源下測得其反射光信號光電轉換後電壓值的實驗方法建立，由EXCEL作出回歸方程式，可以是線性或非線性回歸方程，突破現有檢測儀器要求的線性限制，擴大了檢測項目和檢測範圍，更換不同的試紙和對應的內置數學回歸方程式的處理器即可檢測不同的物質。
[0023]本實施例中，所述採光器包括不透光殼體I和用於定位顯色試紙6並攜帶顯色試紙6插入所述不透光殼體I內腔的試紙進出槽2 ;所述不透光殼體I上設有用於為顯色試紙6的檢測部分提供入射光的光束髮射裝置3和用於採集顯色試紙6的檢測部分在所述光束髮射裝置3照射下的反射光信號並進行光電轉換的光敏元件4，光束髮射裝置3和光敏元件4均電連接於信號處理電路並由信號處理電路進行控制，使用時將滴有待測液的顯色試紙6定位於試紙進出槽2後隨試紙進出槽2插入不透光殼體I內，使滴有待測液的顯色試紙6的檢測部分在光束髮射裝置3的照射下產生反射光，再通過光敏元件4採集反射光信號並進行光電轉換產生與該待測液相對應的電信號發送給信號處理電路進行運算處理，得出待測液濃度值；光束髮射裝置3可以是自然光源也可以是人造光源，用於提供恆定光束；光敏元件4可以是光敏電阻或光敏二極體，均能實現本實用新型目的。
[0024]本實施例中，所述不透光殼體I上還設有用於對光束髮射裝置3的出射光進行聚光放大的光折射透鏡5 ;所述光折射透鏡5固定於不透光殼體I的內腔並設於所述光束髮射裝置3到顯色試紙6檢測端的光路上，通過光折射透鏡5能夠聚光放大光信號，提高檢測的靈敏度。
[0025]本實施例中，所述不透光殼體I上還設有用於檢測顯色試紙6檢測端入射光的光強的光照度傳感器7 ;所述光照度傳感器7固定於不透光殼體I的內腔並設於所述光束髮射裝置3到光折射透鏡5或光折射透鏡5到顯色試紙6檢測端的光路上，光強的穩定性和抗外界雜散光的能力對測試值影響很大，為了提高光電反射儀的測試精度，光照度傳感器7上採集的信號用於檢測光強的穩定性，獲取光強的變化，然後將信號傳輸給信號處理電路來控制光功率恆定。
[0026]本實施例中，所述不透光殼體I和試紙進出槽2上對應設有用於控制試紙進出槽2推進到指定位置固定的試紙槽復位衡力器8，檢測時，通過復位衡力器可控制試紙進出槽2每次都推進到固定的位置，有利於減少測試誤差。
[0027]本實施例中，所述試紙槽復位衡力器8包括固定於不透光殼體I的第一磁鐵和對應於第一磁鐵固定於試紙進出槽2的第二磁鐵，第一磁鐵與第二磁鐵相對的一端磁極相反，通過磁力作用將試紙進出槽2吸合於不透光殼體I並產生一定吸附力，可保證試紙進出槽2緊貼不透光殼體I定位同時在其磁性吸附力範圍內防止試紙進出槽2滑脫，結構合理、穩定。
[0028]本實施例中，所述不透光殼體I包括可拆式連接於一體的上蓋11和底座12，上蓋11和底座12之間形成用於容納試紙進出槽2插入部分及光折射透鏡5和光照度傳感器7的內腔；所述試紙進出槽2包括試紙安放槽21和用於將顯色試紙6緊壓於試紙安放槽21定位的壓塊22 ;結構設計合理，利於採光器生產和裝配。
[0029]本實施例中，所述光束髮射裝置3固定於底座12且光束髮射裝置3的出射光與固定於試紙進出槽2的顯色試紙6的檢測部分夾角為銳角；所述光敏元件4固定於上蓋11且光敏元件4的受光面與固定於試紙進出槽2的顯色試紙6的檢測部分正對設置，光束髮射裝置3和光敏元件4位於固定於試紙進出槽2的顯色試紙6的同側，光敏元件4直接接收顯色試紙6的反射光，可保證檢測靈敏度。
[0030]本實施例中，所述光束髮射裝置3為單色或多色LED光源；所述光敏元件4為pin光電二極體；可根據待測物質的有效反射光譜，採用雙色或多色LED的複合光源，可使本實用新型的檢測儀廣泛適用於測量所有顏色的色度；光束髮射裝置3採用人造光源，能夠提供恆定照射光束，可隨時隨地進行檢測。
[0031]本實施例中，所述信號處理電路包括內置所述回歸方程式的運算電路、用於接收光照度傳感器7的電信號並控制光束髮射裝置3光功率恆定的光源控制電路以及用於對光敏元件4進行溫度補償的溫度補償電路；所述運算電路、光源控制電路和溫度補償電路的A/D轉換器均採用二階式Σ-AADC結構A/D轉換器，傳統的A/D轉換器大多採用積分式或者比較轉換式，其缺點是噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪音的能力差，解析度低，線性度不高，本實用新型採用二階式Σ-AADC結構A/D轉換器，不需要保持電路，無需積分電容，無需自校零電容，同時提供大於IOOdB的50Hz與60Hz噪聲抑制，兼有傳統積分式和反饋比較式的A/D轉換器優點。
[0032]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:包括用於採集滴有待測液的顯色試紙的檢測部分在所述特定光源照射下的反射光信號並進行光電轉換的採光器和可根據溶液已知濃度與滴有相應濃度待測液的顯色試紙在所述特定光源照射下的反射光信號光電轉換後電壓值的回歸方程式對採光器光電轉換後的電壓值進行計算得出該待測液濃度的信號處理電路；所述採光器包括不透光殼體和用於定位顯色試紙並攜帶顯色試紙插入所述不透光殼體內腔的試紙進出槽；所述不透光殼體上設有用於為顯色試紙的檢測部分提供入射光的光束髮射裝置和用於採集顯色試紙的檢測部分在所述光束髮射裝置照射下的反射光信號並進行光電轉換的光敏元件；所述信號處理電路包括內置所述回歸方程式的運算電路、用於接收光照度傳感器的電信號並控制光束髮射裝置光功率恆定的光源控制電路以及用於對光敏元件進行溫度補償的溫度補償電路；所述運算電路、光源控制電路和溫度補償電路的A/D轉換器均採用二階式Σ - Λ ADC結構A/D轉換器。
2.根據權利要求1所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述不透光殼體上還設有用於對光束髮射裝置的出射光進行聚光放大的光折射透鏡；所述光折射透鏡固定於不透光殼體的內腔並設於所述光束髮射裝置到顯色試紙檢測端的光路上。
3.根據權利要求2所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述不透光殼體上還設有用於檢測顯色試紙檢測端入射光的光強的光照度傳感器；所述光照度傳感器固定於不透光殼體的內腔並設於所述光束髮射裝置到光折射透鏡或光折射透鏡到顯色試紙檢測端的光路上。
4.根據權利要求3所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述不透光殼體和試紙進出槽上對應設有用於控制試紙進出槽推進到指定位置固定的試紙槽復位衡力器。
5.根據權利要求4所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述試紙槽復位衡力器包括固定於不透光殼體的第一磁鐵和對應於第一磁鐵固定於試紙進出槽的第二磁鐵，第一磁鐵與第二磁鐵相對的一端磁極相反。
6.根據權利要求5所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述不透光殼體包括可拆式連接於一體的上蓋和底座，上蓋和底座之間形成用於容納試紙進出槽插入部分及光折射透鏡和光照度傳感器的內腔；所述試紙進出槽包括試紙安放槽和用於將顯色試紙緊壓於試紙安放槽定位的壓塊。
7.根據權利要求6所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述光束髮射裝置固定於底座且光束髮射裝置的出射光與固定於試紙進出槽的顯色試紙的檢測部分夾角為銳角；所述光敏元件固定於上蓋且光敏元件的受光面與固定於試紙進出槽的顯色試紙的檢測部分正對設置，光束髮射裝置和光敏元件位於固定於試紙進出槽的顯色試紙的同側。
8.根據權利要求7所述的反射式光電比色檢測裝置，其特徵在於:所述光束髮射裝置為單色或多色LED光源；所述光敏元件為pin光電二極體。
【文檔編號】G01N21/78GK203745380SQ201320751098
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】汪生雲, 陳雷 申請人:昆明泊銀科技有限公司