濁度傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種小型且結(jié)構(gòu)簡單的濁度傳感器，即使因小型化導(dǎo)致發(fā)光元件和檢測用光接收元件的配置間隔變小，其仍能對因周圍溫度的變化及發(fā)光元件的老化導(dǎo)致的發(fā)光元件的光量變化進(jìn)行補償。本發(fā)明的濁度傳感器1具備：傳感器主體，其具有遮光性，具備兩個空洞部，該兩個空洞部具備開口，該開口被相鄰配置；發(fā)光元件，其被配置于其中之一的空洞部內(nèi)，其在規(guī)定的照射角度范圍e內(nèi)射出光；檢測用光接收元件，其被配置于其中另一的空洞部內(nèi)，接收從所述開口射入的光；以及補償用光接收裝置，其被配置于其中之一的空洞部內(nèi)，接收漏出至發(fā)光元件的照射角度范圍e之外的光。
【專利說明】濁度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種濁度傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 迄今為止，已知有一種濁度傳感器，其在發(fā)光二極管和光電二極管之間設(shè)置旨在 周期性進(jìn)行感光度試驗的內(nèi)部光學(xué)矯正器，來對發(fā)光二極管因溫度的影響及老化導(dǎo)致的光 量變化進(jìn)行補償（例如，參考專利文獻(xiàn)1)。該濁度傳感器中，介由設(shè)置于發(fā)光二極管和光電 二極管之間的通道，將從發(fā)光二極管射出至其照射角度范圍內(nèi)的光的一部分引導(dǎo)至光電二 極管，根據(jù)由光電二極管測出的光量，對受到發(fā)光二極管的光量變動影響的濁度檢測值進(jìn) 行補正。在該通道中設(shè)置有進(jìn)行開關(guān)切換的切換裝置，在檢測濁度時關(guān)閉該通道，根據(jù)需要 打開通道檢測用于補正的光。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特表2006-510015號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的課題
[0007] 但是，專利文獻(xiàn)1所公開的濁度傳感器中，由于需要在發(fā)光二極管和光電二極管 之間預(yù)留空間來設(shè)置通道及切換裝置，使其存在難以充分實現(xiàn)小型化的缺點。此外，由于設(shè) 置有切換裝置，其還存在結(jié)構(gòu)及動作（順序）復(fù)雜化的問題。
[0008] 本發(fā)明即鑒于上述問題而進(jìn)行，其目的在于提供一種小型且結(jié)構(gòu)簡單的濁度傳感 器，即使因小型化導(dǎo)致發(fā)光元件和檢測用光接收元件的配置間隔變小，其仍能對因周圍溫 度的變化（溫度影響）及發(fā)光元件的老化導(dǎo)致的發(fā)光元件的光量變化進(jìn)行補償。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供下述方案。
[0011] 本發(fā)明的一個方案為，提供一種濁度傳感器，其具備：傳感器主體，其具有遮光性， 其具備兩個空洞部，該兩個空洞部具備開口，該開口被留出間隔地相鄰配置；發(fā)光元件，其 被配置于其中之一的所述空洞部內(nèi)，其具備半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件朝著該其中之一的 所述空洞部的開口方向、在規(guī)定的照射角度范圍內(nèi)射出光；檢測用光接收元件，其被配置于 其中另一所述空洞部內(nèi)，接收從該另一所述空洞部的開口射入的光；以及補償用光接收裝 置，其至少一部分被配置于其中之一的所述空洞部內(nèi)，接收漏出至所述發(fā)光元件的所述照 射角度范圍之外的光。
[0012] 根據(jù)本方案，從發(fā)光元件照射至其照射角度范圍內(nèi)且因檢測對象而散射的光被檢 測用光接收元件所接收，同時，從發(fā)光元件照射至其照射角度范圍之外的光被獨立于檢測 用光接收元件而另行設(shè)置的補償用光接收元件所檢測。這樣，無需像現(xiàn)有濁度傳感器那樣 為檢測用于補償?shù)墓舛诎l(fā)光元件和檢測用光接收元件之間預(yù)留設(shè)置空洞部及切換裝置 用的空間。如此一來，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)濁度傳感器的小型化，還能夠?qū)Πl(fā)光元件因受溫度影響 及老化導(dǎo)致的光量變化進(jìn)行補償，以進(jìn)行高精度的濁度檢測。
[0013] 上述方案中，所述發(fā)光元件亦可為炮彈型LED，該炮彈型LED由以透明樹脂澆鑄射 出光的半導(dǎo)體元件而成。
[0014] 在由以透明樹脂澆鑄半導(dǎo)體元件而成的炮彈型LED即發(fā)光元件中，在其照射角度 范圍內(nèi)照射由透明樹脂聚光的較高強度的光，較之照射角度范圍內(nèi)的光強度較低的光從光 點漏出至照射角度范圍之外。漏出至該照射角度范圍之外的光的光量也隨著發(fā)光元件的溫 度影響及老化的程度而變動。利用這個特性，在補償用光接收元件所檢測出的光量低于規(guī) 定的閾值時，通過提高對于發(fā)光元件的電壓等方式，將用于檢測散射光的光量保持在一定 范圍，即可對發(fā)光元件因受溫度影響及老化導(dǎo)致的光量變動進(jìn)行補償。
[0015] 上述方案中，所述補償用光接收裝置亦可為光接收元件，該光接收元件被配置于 所述發(fā)光元件的光的射出方向的后方，并使光接收面相對于與光的射出軸垂直的平面傾 斜。
[0016] 這種情況下，通過使光接收面相對于與射出軸垂直的平面傾斜，即可通過所配置 的傾斜角度，來對光接收面所檢測出的光量進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣，通過將補償用光接收元件調(diào)節(jié) 至最適宜的角度，來調(diào)節(jié)所檢測出的光量，即可省略現(xiàn)有技術(shù)中的光圈或快門，不僅能夠簡 化結(jié)構(gòu)，還能夠節(jié)省空間，實現(xiàn)濁度傳感器的小型化。
[0017] 上述方案中，所述補償用光接收裝置亦可為光接收元件，該光接收元件被配置于 與所述發(fā)光元件的射出軸交叉的方向。
[0018] 上述方案中，所述補償用光接收裝置亦可由光纖及光接收元件構(gòu)成，所述光纖的 一端被配置于配置有所述發(fā)光元件的空洞部內(nèi)的所述發(fā)光元件的側(cè)面，所述光接收元件對 通過所述光纖傳送而從其另一端射出的光進(jìn)行檢測。
[0019] 這種情況下，不必在空洞部內(nèi)預(yù)留用于配置補償用光接收元件的空間，同時，在發(fā) 光元件的側(cè)面配置不占空間的細(xì)口徑的光纖，并將光圈及補償用光接收元件配置于外部， 因此可以實現(xiàn)濁度傳感器的更加小型化。
[0020] 上述方案中，所述光纖的一端亦可被傾斜配置，以避免發(fā)光元件的光點被配置于 光纖的光軸上。
[0021] 這種情況下，由于射入光纖內(nèi)的光量隨著配置光纖的一端的傾斜角度不同而不 同，可以減少射入光纖內(nèi)的光量，即使沒有光圈一類的調(diào)光裝置，仍可使補償用光接收裝置 具有等同于檢測用光接收元件的光接收特性。
[0022] 發(fā)明的效果
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種小型且結(jié)構(gòu)簡單的濁度傳感器，即使因小型化導(dǎo)致發(fā) 光元件和檢測用光接收元件的配置間隔變小，其仍能對因周圍溫度的變化及發(fā)光元件的老 化導(dǎo)致的發(fā)光元件的光量變化進(jìn)行補償。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為示出本發(fā)明第1實施方式的濁度傳感器之縱斷面的局部剖開整體結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖2為示出圖1的濁度傳感器的發(fā)光元件的放大圖。
[0026] 圖3為示出圖1的濁度傳感器的A部之詳情的放大圖。
[0027] 圖4為示出本發(fā)明第2實施方式的濁度傳感器之縱斷面的局部剖開整體結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖5為示出圖4的濁度傳感器的B部之詳情的放大圖。
[0029] 符號說明
[0030] 1、15濁度傳感器
[0031] 2、3空洞部
[0032] 4傳感器主體
[0033] 5發(fā)光兀件
[0034] 6檢測用光接收元件
[0035] 7補償用光接收元件
[0036] 8、9 開口
[0037] 1〇半導(dǎo)體元件
[0038] 11光接收面
[0039] 16 光纖

【具體實施方式】
[0040] 以下參照附圖，對本發(fā)明的第1實施方式的濁度傳感器1進(jìn)行說明。
[0041] 如圖1所示，本實施方式的濁度傳感器1具備：傳感器主體4,其具備兩個空洞部 2、3 ;發(fā)光元件5,其被配置于該傳感器主體4的其中之一的空洞部2內(nèi)；檢測用光接收元件 6,其被配置于其中另一的空洞部3內(nèi)；以及補償用光接收元件7,其為補償用光接收裝置之 一例，其至少一部分被配置于其中之一的空洞部2內(nèi)。
[0042] 傳感器主體4由具有遮光性的材質(zhì)構(gòu)成。配置于傳感器主體4的兩個空洞部2、3 具備開口 8、9,該開口 8、9被留出間隔地相鄰配置于傳感器主體4的一個端面4a。
[0043] 如圖1所示，各個空洞部2、3相對于上述一個端面4a傾斜，其中之一的空洞部2 的長度方向軸與其中另一的空洞部3的長度方向軸大致呈直角地交叉。
[0044] 發(fā)光元件5為例如發(fā)光二極管（LED)，其以朝其中之一的空洞部2的開口 8的方 向射出光的方式被配置于該空洞部2內(nèi)。如圖2所示，發(fā)光元件5為由以環(huán)氧樹脂12澆鑄 發(fā)出光的半導(dǎo)體元件10而形成炮彈型的炮彈型LED。通過使炮彈型的頭部5a形成為球面 狀，使從半導(dǎo)體元件10朝著頭部5a的方向（以下簡稱"前方"）發(fā)出至規(guī)定照射角度范圍 Θ內(nèi)的光經(jīng)由頭部5a聚光，高強度的光朝著試樣液射出。
[0045] 半導(dǎo)體元件10亦向照射角度范圍Θ之外漏出光。
[0046] 檢測用光接收元件6為例如光電二極管，其被配置于另一空洞部3內(nèi)，以檢測從該 另一空洞部3的開口 9射入的光。檢測用光接收元件6所檢測出的光，是從發(fā)光元件5朝 著試樣液射出的光因試樣液中的混懸物質(zhì)成分而散射的散射光的一部分。因為散射光的光 量較少，檢測用光接收元件6優(yōu)選具有即使光量微小仍能進(jìn)行靈敏檢測的光接收特性的元 件。
[0047] 補償用光接收元件7亦為例如光電二極管，如圖3所示，其具備平板狀的光接收面 11，該光接收面11檢測發(fā)光兀件5朝著與頭部5a的方向相反的方向（以下簡稱"后方"） 漏出的光的光量。為了避免零部件采購或裝配時發(fā)生拿錯現(xiàn)象等，補償用光接收元件7優(yōu) 選使用具有等同于檢測用光接收元件6的光接收特性的元件。
[0048] 如圖3所示，在其中之一的空洞部2內(nèi)，該補償用光接收元件7被配置于發(fā)光元件 5所照射的光的射出方向的后方，并使光接收面11相對于發(fā)光元件5的平面5b傾斜，該發(fā) 光元件5的平面5b與光的射出軸L垂直。這樣，即可檢測出用于補償?shù)墓猓粫趽鯊?發(fā)光兀件5朝著試樣液射出的光。
[0049] 由于補償用光接收元件7具有光的射入角度相對于光接收面11的垂線之傾斜角 度越大、所檢測出的光量越少的特性，因而可以通過使發(fā)光元件5相對于射出軸L傾斜，來 減少所檢測出的光量。
[0050] 這樣，補償用光接收元件7的光接收面11所檢測出的光量，要少于將光接收面11 與發(fā)光元件5的平面5b平行設(shè)置時所檢測出的光量。因此，補償用光接收元件7即使不采 用光圈之類的調(diào)光裝置而直接檢測漏出至發(fā)光元件5的照射角度范圍Θ之外的光，亦可控 制檢測光量，并可具有等同于檢測用光接收元件6的光接收特性，該檢測用光接收元件6可 敏感地檢測出光量較之從發(fā)光元件5漏出的光極其微弱的散射光。
[0051] 此外，各個元件5、6、7通過未圖示的線路，與測定部（省略圖示）和電源（省略圖 示）等連接，該測定部基于接收的光量計算濁度，顯示或輸出測定值。
[0052] 各個開口 8、9被留出一定間隔（例如，1. 0mm以上）地相鄰配置，以避免從發(fā)光元 件5在照射角度范圍Θ內(nèi)射出的光射入開口9而被檢測用光接收元件6作為直射光檢測 出來。為了實現(xiàn)小型化，優(yōu)選間隔較小為宜
[0053] 各個元件5、6與各個開口 8、9之間的空洞部2、3內(nèi)為填充有環(huán)氧樹脂12的樹脂 填充部13、14。
[0054] 環(huán)氧樹脂12為光學(xué)性透明的樹脂，可以透過波長為660?960nm的光。通過以緊 貼發(fā)光元件5的頭部5a表面的方式填充環(huán)氧樹脂12,可使光從開口 8射出而不損害發(fā)光元 件5的指向性。
[0055] 空洞部2、3的內(nèi)周壁2a、3a至少在填充有環(huán)氧樹脂12的部分的內(nèi)周壁13a、14a 上被著色為吸光色的黑色。這樣，從發(fā)光元件5射出的光及從試樣液中射入的散射光一旦 射入空洞部2、3的內(nèi)周壁13a、14a，即被吸收而不被反射。
[0056] 對具有此種結(jié)構(gòu)的第1實施方式的濁度傳感器1的作用加以說明。
[0057] 要使用第1實施方式的濁度傳感器1對檢測對象即試樣液的濁度進(jìn)行測定，需要 在將傳感器主體4的一個端面4a浸入試樣液中的狀態(tài)下，從發(fā)光兀件5射出光。
[0058] 從發(fā)光元件5朝著前方發(fā)出的光經(jīng)由環(huán)氧樹脂12 (樹脂填充部13)從開口 8射出 至試樣液中，該環(huán)氧樹脂12以填埋較之發(fā)光元件5的頭部5a更前方的空間的方式被填充。 射出至試樣液中的光因試樣液中的混懸物質(zhì)成分而被散射,其部分散射光從開口 9經(jīng)由空 洞部3內(nèi)的環(huán)氧樹脂12 (樹脂填充部14)被檢測用光接收元件6所接收。這樣，即可基于 所接收的光量來測定試樣液中的濁度。
[0059] 此外，從發(fā)光元件5的半導(dǎo)體元件10漏出至后面的光，被配置于發(fā)光元件5的后 方的補償用光接收元件7所檢出。從發(fā)光元件5漏出至其照射角度范圍Θ之外的光，與射 出至照射角度范圍Θ內(nèi)、被用于檢測散射光的光同樣，其光量隨著發(fā)光兀件5的溫度影響 及老化程度的變化而變化。利用這個特性，當(dāng)由補償用光接收元件7檢測出的光量低于規(guī) 定的閾值時，通過提高對發(fā)光元件5的電壓等方式，即可將用于檢測散射光的光量保持在 一定范圍，對發(fā)光元件5因受溫度影響及老化導(dǎo)致的光量的變動加以補償。
[0060] 在本實施方式中，不必像現(xiàn)有技術(shù)的濁度傳感器那樣，為了檢測出用于補償?shù)墓?而在發(fā)光二極管和光電二極管之間設(shè)置空間來配置空洞部或切換裝置。如此一來，其優(yōu)點 在于，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有濁度傳感器的小型化，還能夠以簡單的結(jié)構(gòu)，對發(fā)光元件5因受溫 度影響及老化導(dǎo)致的光量變化加以補償，從而進(jìn)行高精度的濁度檢測。
[0061] 此外，在本實施方式中，如圖3所示，通過使補償用光接收元件7的光接收面11相 對于與射出軸L垂直的平面5b傾斜，即可通過所配置的傾斜角度來調(diào)節(jié)光接收面11所檢 測出的光量。這樣，通過將補償用光接收元件7調(diào)節(jié)為最適宜的角度，調(diào)節(jié)所檢測出的光 量，即可省略現(xiàn)有技術(shù)中的光圈和快門，不僅能夠簡化結(jié)構(gòu)，還能夠節(jié)省空間，實現(xiàn)濁度傳 感器1的小型化。
[0062] 此外，由于即便不使用光圈和快門，也可使用與檢測用光接收元件6具有相同的 光接收特性的元件作為補償用光接收元件7,因此，不僅能夠降低成本，還能夠預(yù)防在零部 件采購或裝配時發(fā)生拿錯現(xiàn)象，其中，所述檢測用光接收元件6能夠敏感地檢測出光量較 少的散射光。
[0063] 接下來，參照附圖，對本發(fā)明的第2實施方式的濁度傳感器15進(jìn)行說明。
[0064] 在本實施方式的說明中，對與上述第1實施方式的濁度傳感器1的結(jié)構(gòu)相同的部 分，標(biāo)注相同的符號，省略其說明。
[0065] 如圖4所示，本實施方式的濁度傳感器15具備：作為補償用光接收裝置之一例的 光纖16和補償用光接收元件7 ;另外，在光纖16和補償用光接收元件7之間，具備將通過 光纖16傳送的光的光量進(jìn)行調(diào)節(jié)的光圈17。補償用光接收元件7用于檢測通過光圈17的 光。
[0066] 如圖5所示，光纖16被插入至孔內(nèi)，該孔開口于設(shè)置在傳感器主體4中的空洞部 2的、配置有發(fā)光元件5的位置。光纖16的一端16a被朝著空洞部2內(nèi)的發(fā)光元件5的側(cè) 面配置，其光軸S經(jīng)過發(fā)光元件5內(nèi)部的光點P。此外，光纖16的另一端16b，以使其光軸 與配置于傳感器主體4的外部的補償用光接收元件7的光接收面11垂直的方式配置。 [0067] 對具有此種結(jié)構(gòu)的本實施方式的濁度傳感器15的作用加以說明。
[0068] 根據(jù)本實施方式的濁度傳感器15,從發(fā)光元件5漏出至其側(cè)面（照射角度范圍Θ 之外）的光通過光纖16傳送而被補償用光接收元件7接收。從發(fā)光元件5漏出至其側(cè)面 的光也與第1實施方式中所說明的漏出至后方的光同樣，可以基于其光量，對發(fā)光兀件5因 溫度影響及老化導(dǎo)致的光量變化加以補償。
[0069] 此外，根據(jù)本實施方式的濁度傳感器15,其優(yōu)點在于，不僅不必在空洞部2內(nèi)預(yù)留 空間來配置補償用光接收元件7,還可以在發(fā)光元件5的側(cè)面配置不占用空間的細(xì)口徑光 纖16,并且，由于將光圈17及補償用光接收元件7配置在外部，因此可以進(jìn)一步實現(xiàn)濁度傳 感器15的小型化。
[0070] 而且，在上述實施方式中，將射出至發(fā)光元件5的后方或側(cè)面的光作為用于補償 的光加以檢測，但并不局限于此，只要是照射角度范圍Θ之外的光，即使是朝著與發(fā)光元 件5的射出軸L交叉的任一方向射出的光，均可作為用于補償?shù)墓饧右岳?，而不會遮擋?于檢測散射光的光（從發(fā)光元件5朝著試樣液射出的照射角度范圍Θ內(nèi)的光）。
[0071] 此外，在上述第2實施方式中，也可傾斜配置光纖16的一端16a，以避免發(fā)光元件 5的光點P被配置于光纖16的光軸上。
[0072] 如此一來，即可減少射入光纖16內(nèi)的光量，即使沒有光圈17之類的調(diào)光裝置，仍 可使補償用光接收元件7具有等同于檢測用光接收元件6的光接收特性。
[0073] 此外，在上述第2實施方式中，將補償用光接收元件7配置于傳感器主體4的外 部，并不局限于此，若能確保有足夠的空間，亦可將其配置于傳感器主體4的內(nèi)部。這樣，即 可實現(xiàn)濁度傳感器15整體上的小型化。
【權(quán)利要求】
1. 一種濁度傳感器，其具備： 傳感器主體，其具有遮光性，且具備兩個空洞部，該兩個空洞部具備開口，該開口被留 出間隔地相鄰配置； 發(fā)光元件，其被配置于其中之一的所述空洞部內(nèi)，其具備半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件朝 著所述空洞部的開口方向、在規(guī)定的照射角度范圍內(nèi)射出光； 檢測用光接收元件，其被配置于其中另一所述空洞部內(nèi)，接收從該另一所述空洞部的 開口射入的光；以及 補償用光接收裝置，其至少一部分被配置于其中之一的所述空洞部內(nèi)，接收漏出至所 述發(fā)光元件的所述照射角度范圍之外的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濁度傳感器，其中，所述發(fā)光元件為炮彈型LED，該炮彈型LED 由以透明樹脂澆鑄射出光的半導(dǎo)體元件而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濁度傳感器，其中，所述補償用光接收裝置為光接收元 件，該光接收元件被配置于所述發(fā)光元件的光的射出方向的后方，并使光接收面相對于與 光的射出軸垂直的平面傾斜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濁度傳感器，其中，所述補償用光接收裝置為光接收元 件，該光接收元件被配置于與所述發(fā)光元件的射出軸交叉的方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2及4中任意一項所述的濁度傳感器，其中，所述補償用光接收裝置 由光纖及光接收元件構(gòu)成，所述光纖的一端被配置于配置有所述發(fā)光元件的空洞部內(nèi)的所 述發(fā)光元件的側(cè)面，所述光接收元件對由所述光纖傳送而從其另一端射出的光進(jìn)行檢測。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的濁度傳感器，其中，所述光纖的一端被傾斜配置，以避免發(fā)光 元件的光點被配置于光纖的光軸上。
【文檔編號】G01N21/47GK104215609SQ201410222367
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月31日
【發(fā)明者】瀧澤諭 申請人:東亞Dkk株式會社