一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置及水質(zhì)檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置及水質(zhì)檢測方法，包括檢測腔、紫外光源模塊、檢測模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；所述紫外光源模塊設(shè)置于所述檢測腔內(nèi)部前方，用于提供檢測所用的檢測紫外光，所述檢測紫外光的峰值波長為254nm～265nm；所述檢測腔用于隔絕檢測腔內(nèi)部與外部的紫外光；所述檢測模塊置于所述檢測腔內(nèi)部后方，且與所述紫外光源模塊相對，所述檢測模塊置的輸出端連接所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端。本發(fā)明通過以普遍使用、價(jià)格親民、能耗低的紫外發(fā)光二極管代替造價(jià)不菲的分外分光光度計(jì)來測量水質(zhì)，從而節(jié)約了時(shí)間和成本，提高了檢測效率，提高了便攜性。
【專利說明】
一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置及水質(zhì)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于水質(zhì)檢測領(lǐng)域，更具體地，涉及一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置及水質(zhì)檢 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水是生命之源，隨著社會(huì)文明的發(fā)展，飲用水衛(wèi)生問題越來越受到廣泛重視?，F(xiàn)有 的便攜式水質(zhì)檢測裝置多以TDS(總?cè)芙庑怨腆w)作為表征水質(zhì)的參數(shù)。然而如NaCl等導(dǎo)電 物質(zhì)并沒有毒性，TDS以導(dǎo)電物質(zhì)的含量作為水質(zhì)的表征并不準(zhǔn)確，不能有效反映水樣有機(jī) 污染的的情況。
[0003] UV254值是用來表征水在254nm紫外波長下的吸光度的參數(shù)，UV254是T0C(總有機(jī) 碳）、D0C(溶解性有機(jī)碳）以及THMs(三鹵甲烷)前驅(qū)物的替代參數(shù)，可以作為反映水中有機(jī) 物濃度的綜合指標(biāo)，與水的毒性存在相關(guān)性。不僅檢測過程簡便，規(guī)避了測量TOC等參數(shù)時(shí) 步驟繁瑣、重現(xiàn)性差的缺陷；而且結(jié)合TDS值，可以綜合反映水質(zhì)情況。UV 254值有兩種表示方 法:吸光度A和透光度信號T，其中，透光度信號相比吸光度更為直觀。
[0004] 當(dāng)前UV254值的檢測多使用紫外分光光度計(jì)，而其預(yù)熱時(shí)間長、造價(jià)高、能耗高、便 攜性差的特點(diǎn)無法滿足現(xiàn)代社會(huì)對于水質(zhì)檢測時(shí)省時(shí)、節(jié)約、節(jié)能、便攜的需求。同時(shí)，現(xiàn)今 廣泛使用的便攜式TDS筆測量結(jié)果只能反映水樣的導(dǎo)電性強(qiáng)弱，不能有效反映水樣有機(jī)污 染的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置 及水質(zhì)檢測方法，其目的在于通過檢測待測水樣的透光度，方便快捷地獲知待測水樣的水 質(zhì)，由此解決現(xiàn)有技術(shù)中的水質(zhì)檢測裝置預(yù)熱時(shí)間長、能耗高、便攜性差的缺陷。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置，包 括檢測腔、紫外光源模塊、檢測模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊；
[0007] 所述紫外光源模塊設(shè)置于所述檢測腔內(nèi)部前方，用于提供檢測所用的檢測紫外 光，所述檢測紫外光的峰值波長為n，254nm彡η彡265nm;
[0008] 所述檢測腔用于隔絕檢測腔內(nèi)部與外部的紫外光；
[0009] 所述檢測模塊置于所述檢測腔內(nèi)部后方，且與所述紫外光源模塊相對，所述檢測 模塊置的輸出端連接所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端；
[0010] 所述檢測模塊用于獲得所述待測水樣對所述檢測紫外光的透光值，并將所述透光 值轉(zhuǎn)換為電信號后輸出，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)所述電信號獲得所述待測水樣的透光 度。
[0011] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的所述待測水樣的透光度為T= [(Ix- Is) (100%-1^)/(1,- 13)+1^]1(\100%;其中，1^為第一參考物對所述檢測紫外光的透光度丄 為第一參考物對所述檢測紫外光的透光值，I w和Ix分別為第二參考物和待測水樣在相同光 程下對所述檢測紫外光的透光值，K為轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選地，K = A254/An，其中，A254為待測水樣對峰值波長為254nm的紫外 光的吸光度，An為待測水樣對所述檢測紫外光的吸光度。
[0013] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一參考物為玻璃片，所述第二參考物為純水。
[0014] 優(yōu)選地，所述檢測腔的內(nèi)部尺寸為1.2cm~2.Ocm XI.2cm~2.0cm X4.6cm~ 4.9〇11，以便兼容最普遍使用的石英比色皿的規(guī)格1.2〇11\1.2〇11\4.5〇11，可以增強(qiáng)裝置的 適用性同時(shí)又不降低便攜性。
[0015] 優(yōu)選地，所述水質(zhì)檢測裝置還包括:依次連接于所述檢測模塊與所述數(shù)據(jù)處理模 塊之間的信號放大模塊以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述信號放大模塊用于將所述電信號放大，所 述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號。
[0016] 優(yōu)選地，所述水質(zhì)檢測裝置還包括玻璃片、所述水質(zhì)檢測裝置還包括玻璃片、比色 皿以及純水，所述玻璃片以及所述比色皿的尺寸小于所述檢測腔的尺寸，所述比色皿用于 盛放純水以及待測水樣，所述玻璃片以及所述純水用于獲得所述待測水樣的透光度的對照 參數(shù)。
[0017] 作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述比色皿為石英比色皿，其光程為lcm。
[0018] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括輸入模塊、計(jì)算模塊以及儲(chǔ)存模塊，所述輸入模塊 用于獲得外部的檢測指令并輸出;所述計(jì)算模塊的第一輸入端作為所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸 入端，第二輸入端連接輸入模塊的輸出端，用于根據(jù)所述電信號獲得所述待測水樣的透光 度;所述儲(chǔ)存模塊的輸入端連接所述計(jì)算模塊的輸出端，用于儲(chǔ)存所述待測水樣的透光度。
[0019] 優(yōu)選地，所述水質(zhì)檢測裝置還包括顯示模塊，所述顯示模塊的輸入端連接所述數(shù) 據(jù)處理模塊的輸出端，用于顯示所述待測水樣的透光度。
[0020] 優(yōu)選地，所述紫外光源模塊為紫外發(fā)光二極管。
[0021] 優(yōu)選地，所述檢測模塊為具有線性響應(yīng)的光電池、光敏電阻或光電二極管。
[0022] 按照本發(fā)明的另一方面，還公開了一種水質(zhì)檢測方法，所述水質(zhì)檢測方法包括以 下步驟：
[0023] Sl.獲取轉(zhuǎn)換系數(shù)K = A254/An，其中，A254為待測水樣對峰值波長為254nm的紫外光 的吸光度，An為待測水樣對峰值波長為η的紫外光的吸光度；
[0024] S2.獲取第一參考物對所述檢測紫外光的透光度Ts，第一參考物對所述檢測紫外 光的透光值Is;
[0025] 在相同光程下，獲取第二參考物和待測水樣對所述檢測紫外光的透光值IjPIx;其 中，第一參考物為具有較低的紫外透光度的物體，如玻璃片，第二參考物為具有較高的紫外 透光度的物體，如純水；
[0026] S3.獲取待測水樣的透光度 T=[(Ix-Is)(100%-Ts)/(Iw-I s)+Ts]KX100%J；f 述透光度為所述待測水樣對峰值波長為254nm的紫外光的透光度。
[0027] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠取得下列有益 效果：
[0028] 1、通過檢測待測水樣的透光度，獲得待測水樣的水質(zhì)檢測結(jié)果，使得該水質(zhì)檢測 裝置無需使用造價(jià)不菲的分外分光光度計(jì)，從而節(jié)約了成本；
[0029] 2、由于無需使用紫外分光光度計(jì)，從而裝置的體積得到了縮減，從而提高了其便 攜性；
[0030] 3、該裝置可選取普遍使用、價(jià)格親民、能耗低的紫外發(fā)光二極管作為紫外光源，不 僅成本低，而且由于紫外發(fā)光二極管基本不需要預(yù)熱，從而節(jié)省了檢測時(shí)間，提高了檢測效 率。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明便攜式的水質(zhì)檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0033]本發(fā)明提供了一種便攜式水質(zhì)檢測裝置，包括檢測腔、紫外光源模塊、檢測模塊、 信號放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊信號、顯示模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊等部件；
[0034]所述紫外光源模塊設(shè)置于所述檢測腔內(nèi)部前方，用于提供檢測所用的檢測紫外 光，由于峰值波長在254nm以下的紫外光源模塊成本較高，而峰值波長在265nm以上的紫外 光源模塊測量出的透光度誤差不滿足要求，所述檢測紫外光的峰值波長為254nm~265nm; [0035] 所述檢測腔的內(nèi)部尺寸為1.2cm~2.OcmX 1.2cm~2.OcmX4.6cm~4.9cm，以便兼 容最普遍使用的石英比色皿的規(guī)格1.2(^^1.2(^\4.5(^，如此，可以不必配備專用的石英 比色皿，檢測腔由不透光材料制成，用于隔絕檢測腔內(nèi)部與外部的紫外光；
[0036]所述檢測模塊、信號放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及顯示模塊依次連 接;所述檢測模塊通常為具有線性響應(yīng)的光電池、光敏電阻或光電二極管，置于所述檢測腔 內(nèi)部后方，且與所述紫外光源模塊相對，輸出端連接所述信號放大模塊的輸入端;所述檢測 模塊用于獲得所述待測水樣對所述檢測紫外光的透光值，并將所述透光值轉(zhuǎn)換為電信號后 輸出；所述信號放大模塊的輸出端連接所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，用于將所述電信號放 大，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述數(shù)據(jù)處理模塊的第一輸入端，用于將放大后的電 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號;所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端連接所述顯示模塊的輸入端，用于根 據(jù)所述數(shù)字電信號，獲得所述待測水樣的透光度;所述顯示模塊用于顯示待測水樣的透光 度。
[0037]所述數(shù)據(jù)處理模塊可采用一單片機(jī)，通常包括輸入模塊、計(jì)算模塊以及儲(chǔ)存模塊， 所述輸入模塊的輸出端連接所述計(jì)算模塊的第二輸入端，用于獲得外部的檢測指令并輸 出；所述計(jì)算模塊的第一輸入端作為所述數(shù)據(jù)處理模塊的第一輸入端，用于根據(jù)所述電信 號獲得待測水樣的透光度;所述儲(chǔ)存模塊的輸入端連接所述計(jì)算模塊的輸出端，用于儲(chǔ)存 待測水樣的透光度。
[0038]所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的所述待測水樣的透光度的具體計(jì)算公式為T= [(Ix - Is) (100%-Ts)/(Iw-Is)+Ts]KX100%;其中，Ts為第一參考物對所述檢測紫外光的透光度，I s 為第一參考物對所述檢測紫外光的透光值，Iw和Ix分別為第二參考物和待測水樣在相同光 程下對所述檢測紫外光的透光值，K = A254/An，其中，A254為待測水樣對峰值波長為254nm的 紫外光的吸光度，An為待測水樣對所述檢測紫外光的吸光度。
[0039] 其中，第一參考物為具有較低的紫外透光度的物體，通常采用玻璃片等，第二參考 物則為具有較高的紫外透光度的物體，通常為純水;為了使得第二參考物和待測水樣具有 相同的光程，還需要用透光度較高的材質(zhì)（如石英）的比色皿用于盛放純水和待測水樣。而 為了簡化計(jì)算，K值通常取多地水樣作為待測水樣，然后分別通過公式K = A254/An獲得多地 水樣對應(yīng)的K值1(1、1(2"_1( 11，11為水樣的總數(shù)量，然后取平均值獲得1(=(1(1+1(2+"_+1( 11)/11。
[0040] 因此，所述水質(zhì)檢測裝置還可以包括玻璃片、比色皿以及純水，所述玻璃片以及所 述比色皿的尺寸小于所述檢測腔的尺寸，所述比色皿用于盛放純水以及待測水樣，所述玻 璃片以及所述純水用于獲得所述待測水樣的透光度的對照參數(shù)；。
[0041] 以檢測紫外光的峰值波長為254nm為例，說明該便攜式的水質(zhì)檢測裝置的使用方 法如下：
[0042] 1.裝置出廠前，可以選擇本地水樣作為參考水樣濃縮稀釋做出回歸方程，其中，橫 坐標(biāo)為用紫外分光光度計(jì)測得的參考水樣在254nm波長下的透光度信號，縱坐標(biāo)為用該水 質(zhì)檢測裝置測得的254nm透光度信號對應(yīng)的數(shù)字值。將紫外透光度信號低的材料如玻璃片 在裝置內(nèi)測得的透光值代入回歸方程，即可得到玻璃片的相對254nm的紫外光的透光度T s， 將其結(jié)果輸入存儲(chǔ)模塊，作為對照參數(shù)供測量時(shí)使用。
[0043] 2.實(shí)際測量水樣時(shí)，首先將玻璃片置于檢測腔，檢測模塊測得的電信號經(jīng)信號放 大模塊放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號I s后傳入計(jì)算模塊，計(jì)算模塊將該值記錄后存儲(chǔ) 于存儲(chǔ)模塊;將玻璃片取出，再將盛有純水的比色皿置于檢測腔，同理得到一值I w;將盛有 純水的比色皿取出，再將盛有待檢測水樣的比色皿置于檢測腔，得到一數(shù)值Ix。
[0044] 3.此時(shí)，該水質(zhì)檢測裝置獲得的透光度為:T254= [ (Ix- U (100% -TS)/(IW - Is) + Ts] X 100% ;其中，Is為玻璃片獲得的透光值，Iw為對照水樣獲得的透光值，Ix為待測水樣獲 得的透光值檢測信號，T S為裝置出廠前設(shè)置的對照參數(shù)。
[0045]當(dāng)檢測紫外光的峰值波長為任意波長η時(shí)，254nm<n<265nm，該便攜式水質(zhì)檢測 裝置的使用方法如下：
[0046] 1.裝置出廠前，可以選擇本地水樣作為參考水樣濃縮稀釋做出回歸方程，其中，橫 坐標(biāo)為用紫外分光光度計(jì)測得的參考水樣在η下的透光度信號，縱坐標(biāo)為用該水質(zhì)檢測裝 置測得的透光度信號對應(yīng)的數(shù)字值。將紫外透光度信號低的材料如玻璃片在裝置內(nèi)測得的 透光值代入回歸方程，即可得到玻璃片的相對η的紫外光的透光度t s，將其結(jié)果輸入存儲(chǔ)模 塊，作為對照參數(shù)供測量時(shí)使用；同時(shí)，通過檢測多地的水樣的A254/An的值取平均值后獲得 轉(zhuǎn)換系數(shù)K，通常η跟254nm越接近，K值越接近1，例如當(dāng)n = 265nm時(shí)，1(=1.21;如表1為不同 地方的水樣在254nm下的吸光度值與其它不同波長下的吸光度值的比值，其中縱坐標(biāo)為水 樣的所在地，例如當(dāng)紫外光的峰值波長為265nm時(shí)，K可取A254/A265這一欄的平均值1.21; [0047]表1 254nm下的吸光度值與其它不同波長下的吸光度值的比值
[0049] 2.實(shí)際測量水樣時(shí)，首先將玻璃片置于檢測腔，檢測模塊測得的電信號經(jīng)信號放 大模塊放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號I s后傳入計(jì)算模塊，計(jì)算模塊將該值記錄后存儲(chǔ) 于存儲(chǔ)模塊;將玻璃片取出，再將盛有純水的比色皿置于檢測腔，同理得到一值I w;將盛有 純水的比色皿取出，再將盛有待檢測水樣的比色皿置于檢測腔，得到一數(shù)值Ix。
[0050] 3.此時(shí)，該水質(zhì)檢測裝置獲得的透光度為:T= [ (Ix- Is) (100% - Ts)/(Iw- Is) + TS]KX 100% ;其中，Is為玻璃片獲得的透光值，Iw為對照水樣獲得的透光值，Ix為待測水樣獲 得的透光值檢測信號，T S為裝置出廠前設(shè)置的對照參數(shù)。
[0051 ] 實(shí)施例1
[0052]本實(shí)施例的便攜式水質(zhì)檢測裝置包括紫外光源模塊、檢測腔、檢測模塊，信號放大 模塊、顯示模塊、輸入模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊等部分。
[0053]檢測模塊的輸出端連接信號放大模塊的輸入端，信號放大模塊的輸出端連接數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換模塊的第一輸入端，輸入模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的第二輸入端，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模 塊的輸出端連接顯不申旲塊的輸入端。
[0054]本實(shí)施例的檢測腔的內(nèi)部規(guī)格為長2.OcmX寬1.5cmX高4.8cm，所用材料為鋁合 金并進(jìn)行磨砂處理并涂黑以減少反光，在檢測水樣時(shí)，檢測腔處于密閉狀態(tài)，以排除外界光 線干擾。
[0055]本實(shí)施例的紫外光源模塊為美國SET公司生產(chǎn)的UVT0P250系列紫外發(fā)光二極管 (UVLED)，封裝形式為T039封裝，窗口透鏡為半球形Hemispherical，其峰值波長為254nm，由 直流供電系統(tǒng)提供穩(wěn)定的IOmA直流電流。
[0056]本實(shí)施例的檢測模塊使用深圳龍信達(dá)公司生產(chǎn)的紫外可見線性硅光電池，具體型 號為LXD101OMQ，其接收到的光強(qiáng)與產(chǎn)生的短路電流具有線性關(guān)系。
[0057]所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊信號放大模塊使用ICL7650斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)算放大器，該 放大器由Intersil公司生產(chǎn)，利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作。它具有輸入偏置電流小、 失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。ICL7650將 光電池產(chǎn)生的短路電流進(jìn)行線性放大并轉(zhuǎn)換為電壓形式(I/V轉(zhuǎn)換）。
[0058]所述的數(shù)據(jù)處理模塊采用ATMEGA88A型號的單片機(jī)，該單片機(jī)是美國Atmel公司生 產(chǎn)的8位精簡指令結(jié)構(gòu)(RISC)的超低功耗單片機(jī)，其自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)flash，其具體 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)算模塊以及存儲(chǔ)模塊，所述輸入模塊用于輸入外部的檢測指令;所述 計(jì)算模塊的第一輸入端作為所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，第二輸入端連接輸入模塊的輸出 端，用于根據(jù)所述檢測信號獲得水質(zhì)檢測數(shù)據(jù);所述儲(chǔ)存模塊的輸入端連接所述計(jì)算模塊 的輸出端，用于儲(chǔ)存所述水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)。
[0059]所述的顯示模塊采用12864系列中文圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，該模塊可以顯示字 母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。
[0060]所述的輸入模塊采用獨(dú)立聯(lián)接式非編碼鍵盤，節(jié)約成本的同時(shí)可以進(jìn)行命令的輸 入。
[0061 ]本實(shí)施例的使用方法如下：
[0062] 1.裝置出廠前，可以當(dāng)?shù)厮畼訚饪s稀釋做出回歸方程，其中，橫坐標(biāo)為用紫外分光 光度計(jì)測得的水樣在254nm波長下的透光度信號，縱坐標(biāo)為用該水質(zhì)檢測裝置測得的254nm 透光度信號對應(yīng)的數(shù)字值。將紫外透光度信號低的材料如(玻璃0.1mm，長度為4.8mm，寬度 為1.2mm)在裝置內(nèi)測得的數(shù)字值代入回歸方程，即可得到玻璃的相對265nm的透光度信號 Ts，將其結(jié)果輸入存儲(chǔ)模塊，作為一定值供測量時(shí)使用。
[0063] 2.實(shí)際測量水樣時(shí)，首先將鋼化玻璃玻璃置于檢測腔，檢測模塊測得的光電信號 經(jīng)信號放大模塊放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后傳入計(jì)算模塊，計(jì)算模塊將該值Is記 錄后存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊;將玻璃取出，再將盛有純水的石英比色皿(尺寸長1.2cmX寬1.2cmX 高2cm，光程lcm)置于檢測腔，同理得到一值I1QQ;將盛有純水的相同規(guī)格的石英比色皿取 出，再將盛有待檢測水樣的相同規(guī)格比色皿置于檢測腔，得到一數(shù)值lx。
[0064] 3.該水樣的UV254值為：
[0065] T254= [(Ix-Is)(100%-Ts)/(Iio0-Is)+Ts] X 100%
[0066] 該結(jié)果由計(jì)算模塊計(jì)算出并傳輸?shù)斤@示模塊顯示。全程通過輸入模塊控制裝置的 開關(guān)和檢測過程的進(jìn)行。
[0067] 實(shí)施例2
[0068] 本實(shí)施例的便攜式水質(zhì)檢測裝置包括紫外光源模塊、檢測腔、檢測模塊，信號放大 模塊、顯示模塊、輸入模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊等部分。
[0069] 檢測模塊的輸出端連接信號放大模塊的輸入端，信號放大模塊的輸出端連接數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換模塊的第一輸入端，輸入模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊的第二輸入端，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模 塊的輸出端連接顯不申旲塊的輸入端。
[0070] 本實(shí)施例的檢測腔的內(nèi)部規(guī)格為長2.OcmX寬1.5cmX高4.8cm，所用材料為鋁合 金并進(jìn)行磨砂處理并涂黑以減少反光，在檢測水樣時(shí)，檢測腔處于密閉狀態(tài)，以排除外界光 線干擾。
[0071] 本實(shí)施例的紫外光源模塊為美國SET公司生產(chǎn)的UVT0P260系列紫外發(fā)光二極管 (UVLED)，封裝形式為T039封裝，窗口透鏡為半球形Hemispherical，其峰值波長可為265nm， 由直流供電系統(tǒng)提供穩(wěn)定的I OmA直流電流。
[0072] 本實(shí)施例的檢測模塊使用深圳龍信達(dá)公司生產(chǎn)的紫外可見線性硅光電池，具體型 號為LXD101OMQ，其接收到的光強(qiáng)與產(chǎn)生的短路電流具有線性關(guān)系。
[0073]所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊信號放大模塊使用ICL7650斬波穩(wěn)零式高精度運(yùn)算放大器，該 放大器由Intersi 1公司生產(chǎn)，利用動(dòng)態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作。它具有輸入偏置電流小、 失調(diào)小、增益高、共模抑制能力強(qiáng)、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。ICL7650將 光電池產(chǎn)生的短路電流進(jìn)行線性放大并轉(zhuǎn)換為電壓形式(I/V轉(zhuǎn)換）。
[0074]所述的數(shù)據(jù)處理模塊采用ATMEGA88A型號的單片機(jī)，該單片機(jī)是美國Atmel公司生 產(chǎn)的8位精簡指令結(jié)構(gòu)(RISC)的超低功耗單片機(jī)，其自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)flash，其具體 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、計(jì)算模塊以及存儲(chǔ)模塊，所述輸入模塊用于輸入外部的檢測指令;所述 計(jì)算模塊的第一輸入端作為所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，第二輸入端連接輸入模塊的輸出 端，用于根據(jù)所述檢測信號獲得水質(zhì)檢測數(shù)據(jù);所述儲(chǔ)存模塊的輸入端連接所述計(jì)算模塊 的輸出端，用于儲(chǔ)存所述水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)。
[0075]所述的顯示模塊采用12864系列中文圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，該模塊可以顯示字 母、數(shù)字符號、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫面混合顯示功能。
[0076]所述的輸入模塊采用獨(dú)立聯(lián)接式非編碼鍵盤，節(jié)約成本的同時(shí)可以進(jìn)行命令的輸 入。
[0077]本實(shí)施例的使用方法如下：
[0078] 1.通過檢測多地水樣的A254/A265的值取平均獲得K值，由表1可知，在該實(shí)施例中K = 1.21；
[0079] 2.裝置出廠前，可以當(dāng)?shù)刈詠硭疂饪s稀釋做出回歸方程，其中，橫坐標(biāo)為用紫外分 光光度計(jì)測得的當(dāng)?shù)刈詠硭?65nm波長下的透光度信號，縱坐標(biāo)為用該水質(zhì)檢測裝置測 得的265nm透光度信號對應(yīng)的數(shù)字值。將紫外透光度信號低的材料如（玻璃0.1mm，長度為 4.8mm，寬度為1.2mm)在裝置內(nèi)測得的數(shù)字值代入回歸方程，即可得到玻璃的相對265nm的 透光度信號Ts，將其結(jié)果輸入存儲(chǔ)模塊，作為一定值供測量時(shí)使用。
[0080] 3.實(shí)際測量水樣時(shí)，首先將鋼化玻璃玻璃置于檢測腔，檢測模塊測得的光電信號 經(jīng)信號放大模塊放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后傳入計(jì)算模塊，計(jì)算模塊將該值Is記 錄后存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊;將玻璃取出，再將盛有純水的石英比色皿(尺寸長I. IcmX寬I. IcmX 高2cm，光程Icm)置于檢測腔，同理得到一值I1QQ;將盛有純水的相同規(guī)格的石英比色皿取 出，再將盛有待檢測水樣的相同規(guī)格比色皿置于檢測腔，得到一數(shù)值lx。
[0081 ] 4.該水樣的UV265值為：
[0082] T265 = [(Ix-Is)(100%-Ts)/(Iio0-Is)+Ts] X 100%
[0083] 5.該水樣的UV254值的計(jì)算
[0084] 由朗伯比爾定律可知T254 = T265K，其中K = ε254/ε265 =Α254/Α265 ( ￡254和￡265分別為該 水樣在254nm和265nm下的摩爾吸光系數(shù)）。
[0085]貝丨JT254 = T2651.21 〇
[0086]該結(jié)果由計(jì)算模塊計(jì)算出并傳輸?shù)斤@示模塊顯示。全程通過輸入模塊控制裝置的 開關(guān)和檢測過程的進(jìn)行。
[0087]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種便攜式的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，包括檢測腔、紫外光源模塊、檢測模塊以 及數(shù)據(jù)處理模塊； 所述紫外光源模塊設(shè)置于所述檢測腔內(nèi)部前方，用于提供檢測所用的檢測紫外光，所 述檢測紫外光的峰值波長為n，254nm彡η彡265nm; 所述檢測腔用于隔絕檢測腔內(nèi)部與外部的紫外光； 所述檢測模塊置于所述檢測腔內(nèi)部后方，且與所述紫外光源模塊相對，所述檢測模塊 置的輸出端連接所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端； 所述檢測模塊用于獲得所述待測水樣對所述檢測紫外光的透光值，并將所述透光值轉(zhuǎn) 換為電信號后輸出，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于根據(jù)所述電信號獲得所述待測水樣的透光度。2. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的所述待測 水樣的透光度為 丁=[(1\-13)(100%-1'3)/(1|-13)+1' 3]1(\100%;其中，1'3為第一參考物對 所述檢測紫外光的透光度，I s為第一參考物對所述檢測紫外光的透光值，Iw和Ix分別為第二 參考物和待測水樣在相同光程下對所述檢測紫外光的透光值，K為轉(zhuǎn)換系數(shù)。3. 如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，K = A254/An，其中，A254為待測水樣對 峰值波長為254nm的紫外光的吸光度，An為待測水樣對所述檢測紫外光的吸光度。4. 如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述第一參考物為玻璃片，所述第 二參考物為純水。5. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述檢測腔的內(nèi)部尺寸為1.2cm~ 2.OcmX 1.2cm~OcmX4.Gcm~4：.0cm。6. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述水質(zhì)檢測裝置還包括:依次連 接于所述檢測模塊與所述數(shù)據(jù)處理模塊之間的信號放大模塊以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述信號 放大模塊用于將所述電信號放大，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將放大后的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電 信號。7. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述水質(zhì)檢測裝置還包括玻璃片、 比色皿以及純水，所述玻璃片以及所述比色皿的尺寸小于所述檢測腔的尺寸，所述比色皿 用于盛放純水以及待測水樣，所述玻璃片以及所述純水用于獲得所述待測水樣的透光度的 對照參數(shù)。8. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括輸入模塊、 計(jì)算模塊以及儲(chǔ)存模塊，所述輸入模塊用于獲得外部的檢測指令并輸出；所述計(jì)算模塊的 第一輸入端作為所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸入端，第二輸入端連接輸入模塊的輸出端，用于根 據(jù)所述電信號獲得所述待測水樣的透光度;所述儲(chǔ)存模塊的輸入端連接所述計(jì)算模塊的輸 出端，用于儲(chǔ)存所述待測水樣的透光度。9. 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)檢測裝置，其特征在于，所述紫外光源模塊為紫外發(fā)光二極 管，所述檢測模塊為具有線性響應(yīng)的光電池、光敏電阻或光電二極管。10. -種水質(zhì)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：51. 獲取轉(zhuǎn)換系數(shù)K=A254/An，其中，A254為待測水樣對峰值波長為254nm的紫外光的吸光 度，A n為待測水樣對峰值波長為η的紫外光的吸光度；52. 獲取第一參考物對所述檢測紫外光的透光度1，第一參考物對所述檢測紫外光的透 光值Is; 在相同光程下，獲取第二參考物和待測水樣對所述檢測紫外光的透光值IjPIx; S3.獲取待測水樣的透光度 T=[(IX-Is)(100%-Ts)/(Iw - Is)+Ts]KX100%。
【文檔編號】G01N21/33GK105891160SQ201610255771
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】吳志剛, 杜楠
【申請人】華中科技大學(xué)