检测装置及具有该检测装置的水质在线检测系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104297178 A (43)申请公布日 2015.01.21 CN 104297178 A (21)申请号 201410514316.2 (22)申请日 2014.09.29 G01N 21/31(2006.01) (71)申请人 力合科技 （湖南） 股份有限公司 地址 410205 湖南省长沙市高新区信息产业 园青山路 668 号 (72)发明人 程远坤 邹雄伟 熊春洪 丁代劲 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 吴贵明 (54) 发明名称 检测装置及具有该检测装置的水质在线检测 系统 (57) 摘要 本发明公开了一种检。

2、测装置及具有该检测装 置的水质在线检测系统， 该检测装置包括检测池， 检测池设有试剂入口、 水样入口、 空气入口、 溢流 口、 和排液口 ； 检测池还设有搅拌口， 搅拌口连接 用于搅拌检测池内混合液体的搅拌泵， 搅拌泵连 接控制搅拌泵工作的控制器 ； 检测池还设有加热 装置及用于检测检测池壁体温度的温度传感器， 控制器接收温度传感器的信号并控制加热装置的 工作。本发明公开的检测装置实现了反应、 加热、 温控、 搅拌、 检测及溢流等多功能设计， 该检测装 置占用空间小， 节省了安装部件， 水样和试剂的消 耗量均有大幅度减少， 且由于采用长光程设计， 检 测灵敏度高。 (51)Int.Cl. 权利。

3、要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104297178 A CN 104297178 A 1/2 页 2 1. 一种检测装置， 其特征在于， 包括检测池 (10)， 所述检测池 (10) 设有用于导入试 剂的试剂入口、 用于导入待测水样的水样入口、 用于与空气连通的空气入口、 用于对所述待 测水样进行定量计量的溢流口 (13)、 和用于排放所述检测池 (10) 内检测后液体的排液口 (15) ； 所述检测池 (10) 还设有搅拌口 (17)， 所述搅拌口 (17。

4、) 连接用于搅拌所述检测池 (10) 内混合液体的搅拌泵， 所述搅拌泵连接控制所述搅拌泵工作的控制器 ； 所述检测池(10)还设有加热装置及用于检测所述检测池(10)壁体温度的温度传感器 (16)， 所述控制器接收所述温度传感器 (16) 的信号并控制所述加热装置的工作。 2. 根据权利要求 1 所述的检测装置， 其特征在于， 所述检测池 (10) 包括纵向设置的纵向段 (11) 及与所述纵向段 (11) 的下端连通且倾 斜设置的倾斜段 (12)， 所述纵向段 (11) 的侧壁设有所述溢流口 (13)， 所述纵向段 (11) 的 上端开口且设有密封盖 (14)， 所述试剂入口、 所述水样入口及。

5、所述空气入口均设于所述密 封盖 (14) 上， 所述排液口 (15) 位于所述倾斜段 (12) 的下端， 所述加热装置设于所述倾斜 段 (12) 的外周侧壁上。 3. 根据权利要求 2 所述的检测装置， 其特征在于， 还包括用于夹持并定位所述倾斜段 (12) 的安装座 (20)， 所述安装座 (20) 设有与所述 倾斜段 (12) 相匹配的夹持空间， 所述安装座 (20) 在沿所述倾斜段 (12) 的轴线方向一端设 置光源元件 (21)、 另一端设置光敏元件 (22)， 所述光源元件 (21) 与所述光敏元件 (22) 对 应设置。 4. 根据权利要求 3 所述的检测装置， 其特征在于， 所述。

6、光源元件 (21) 经第一夹持套 (211) 连接于所述安装座 (20)， 和 / 或 所述光敏元件 (22) 经第二夹持套 (221) 连接于所述安装座 (20)。 5. 根据权利要求 4 所述的检测装置， 其特征在于， 所述第一夹持套 (211) 和 / 或所述第二夹持套 (221) 沿所述倾斜段 (12) 的轴线方向 可调。 6. 根据权利要求 3 至 5 任一所述的检测装置， 其特征在于， 所述光源元件 (21) 与所述倾斜段 (12) 对应的端部之间留有第一间隙， 所述第一间隙 处设有用于将所述光源发出的光线转换为平行光的第一透镜 (23)， 和 / 或 所述光敏元件 (22) 与所。

7、述倾斜段 (12) 对应的端部之间留有第二间隙， 所述第二间隙 处设有用于将透过所述倾斜段 (12) 的光线聚焦的第二透镜 (24)。 7. 根据权利要求 6 所述的检测装置， 其特征在于， 所述第一透镜(23)和/或所述第二透镜(24)经定位套(25)连接至所述安装座(20)。 8. 一种水质在线检测系统， 其特征在于， 包括权利要求 1 至 7 任一所述的检测装置， 所 述系统还包括试剂输入管路 (30) 和水样输入管路 (40)， 所述试剂输入管路 (30) 与所述试 剂入口连通， 所述水样输入管路 (40) 与所述水样入口连通。 9. 根据权利要求 8 所述的水质在线检测系统， 其特征。

8、在于， 所述试剂输入管路 (30) 采 用正压输送装置。 10. 根据权利要求 9 所述的水质在线检测系统， 其特征在于， 所述正压输送装置包括 ： 密封设置的储液容器(31)， 所述储液容器(31)经输送管路连通所述检测池(10)， 所述储液 权 利 要 求 书 CN 104297178 A 2 2/2 页 3 容器 (31) 还连通用于给所述储液容器 (31) 内提供恒定压力的压源机构 (32)， 所述输送管 路上对应设有电磁阀 (33)。 权 利 要 求 书 CN 104297178 A 3 1/5 页 4 检测装置及具有该检测装置的水质在线检测系统 技术领域 0001 本发明涉及水质在。

9、线检测领域， 特别地， 涉及一种检测装置。此外， 本发明还涉及 一种包括上述检测装置的水质在线检测系统。 背景技术 0002 目前， 水质在线分析仪器的工作流程首先是将待测水样注入检测池中， 进而通过 控制系统， 将试剂依次定量注入检测池中， 发生化学反应， 反应完成后的显色液通过光学检 测系统进行测量， 以便测得被测水样的各项参数。现阶段的水质在线分析仪都是采用负压 装置将水样和试剂输送至检测池， 目前应用较多的负压装置有蠕动泵、 柱塞泵加液位检测、 脉冲泵等。 0003 采用蠕动泵进样方式， 试剂耗量大， 维护量大 ； 采用柱塞泵加液位检测的进样方 式， 进样精度差， 交叉污染严重 ； 采。

10、用脉冲泵进样方式， 进样精度虽有一定的提高， 但是其价 格昂贵。此外， 上述进样方式要求试剂瓶不能完全密封， 试剂与环境空气接触的机会增大， 缩短了试剂的保质期。 0004 且当前很多比色法的水质分析仪器的反应和检测需要在两个不同的装置中进行， 首先在反应池中完成化学反应， 当显色完成后， 再加入检测池进行光电检测， 需要多个装置 的配合才能完成反应、 搅拌、 加热、 检测等功能 ； 导致检测装置的占用空间大， 控制环节多， 且成本高。 发明内容 0005 本发明目的在于提供一种检测装置及具有该检测装置的水质在线检测系统， 以解 决现有的水质检测仪器的安装部件多、 占用空间大及检测精度低的技术。

11、问题。 0006 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案如下 ： 0007 根据本发明的一个方面， 提供一种检测装置， 包括检测池， 检测池设有用于导入试 剂的试剂入口、 用于导入待测水样的水样入口、 用于与空气连通的空气入口、 用于对待测水 样进行定量计量的溢流口、 和用于排放检测池内检测后液体的排液口 ； 0008 检测池还设有搅拌口， 搅拌口连接用于搅拌检测池内混合液体的搅拌泵， 搅拌泵 连接控制搅拌泵工作的控制器 ； 0009 检测池还设有加热装置及用于检测检测池壁体温度的温度传感器， 控制器接收温 度传感器的信号并控制加热装置的工作。 0010 进一步地， 检测池包括纵向设置的纵向段。

12、及与纵向段的下端连通且倾斜设置的倾 斜段， 纵向段的侧壁设有溢流口， 纵向段的上端开口且设有密封盖， 试剂入口、 水样入口及 空气入口均设于密封盖上， 排液口位于倾斜段的下端， 加热装置设于倾斜段的外周侧壁上。 0011 进一步地， 还包括用于夹持并定位倾斜段的安装座， 安装座设有与倾斜段相匹配 的夹持空间， 安装座在沿倾斜段的轴线方向一端设置光源元件、 另一端设置光敏元件， 光源 元件与光敏元件对应设置。 说 明 书 CN 104297178 A 4 2/5 页 5 0012 进一步地， 光源元件经第一夹持套连接于安装座， 和 / 或 0013 光敏元件经第二夹持套连接于安装座。 0014 。

13、进一步地， 第一夹持套和 / 或第二夹持套沿倾斜段的轴线方向可调。 0015 进一步地， 光源元件与倾斜段对应的端部之间留有第一间隙， 第一间隙处设有用 于将光源发出的光线转换为平行光的第一透镜， 和 / 或 0016 光敏元件与倾斜段对应的端部之间留有第二间隙， 第二间隙处设有用于将透过倾 斜段的光线聚焦的第二透镜。 0017 进一步地， 第一透镜和 / 或第二透镜经定位套连接至安装座。 0018 根据本发明的另一方面， 还提供了一种水质在线检测系统， 包括上述的检测装置， 该系统还包括试剂输入管路和水样输入管路， 试剂输入管路与试剂入口连通， 水样输入管 路与水样入口连通。 0019 进一。

14、步地， 试剂输入管路采用正压输送装置。 0020 进一步地， 正压输送装置包括 ： 密封设置的储液容器， 储液容器经输送管路连通检 测池， 储液容器还连通用于给储液容器内提供恒定压力的压源机构， 输送管路上对应设有 电磁阀。 0021 本发明具有以下有益效果 ： 0022 本发明通过在检测池上设置搅拌口， 且搅拌口连接搅拌泵实现对混合液体在检测 池内的搅拌混合， 且通过在检测池上设置加热装置及温度传感器， 实现对检测池的加热控 制， 进而实现了检测池的反应、 加热、 温控、 搅拌、 检测及溢流等功能， 该检测装置占用空间 小， 节省了安装部件， 水样和试剂的消耗量均有大幅度减少， 且由于采用长。

15、光程设计， 检测 灵敏度高， 尤其适用于水中微量物质的在线监测。 0023 除了上面所描述的目的、 特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、 特征和优点。 下面将参照图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明 0024 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0025 图 1 是本发明优选实施例检测池的结构示意图 ； 0026 图 2 是本发明优选实施例带安装座的检测装置的结构示意 ； 以及 0027 图 3 是本发明优选实施例水质在线检测系统的结构示意图。 具体实施方式 0028 以下。

16、结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。 0029 参照图 1， 本发明的优选实施例提供了一种检测装置， 该检测装置包括检测池 10， 检测池 10 设有用于导入试剂的试剂入口、 用于导入待测水样的水样入口、 用于与空气连通 的空气入口、 用于对待测水样进行定量计量的溢流口 13、 和用于排放检测池 10 内检测后液 体的排液口 15 ； 检测池 10 还设有搅拌口 17， 搅拌口 17 连接用于搅拌检测池 10 内混合液体 的搅拌泵， 搅拌泵连接控制搅拌泵工作的控制器 ； 检测池 10 还设有加热装置及用于检测检 说 明 书 CN 10。

17、4297178 A 5 3/5 页 6 测池 10 壁体温度的温度传感器 16， 控制器接收温度传感器 16 的信号并控制加热装置的工 作。 本实施例检测池10工作时， 先将待测水样经水样入口导入检测池10内， 优选地， 先关闭 溢流口13， 通过控制排液口15的通断， 以利用待测水样对检测池10进行清洗， 其中， 溢流口 13 用于对待测水样进行定量计量， 使得检测池 10 内的待测水样定位在溢流口 13 处 ； 再经 试剂入口依次导入反应所需的各种试剂， 在控制器的作用下， 每加一次试剂， 搅拌泵定时开 启搅拌， 本实施例中， 搅拌泵采用气泵， 以使得混合液体在检测池 10 内充分反应， 。

18、且为了在 反应过程中提供符合温度要求的环境， 本实施例中， 检测池 10 设有加热装置及温度传感器 16， 控制器通过接收检测的温度信号对加热装置进行控制， 实现反应过程中的恒温控制， 以 提高检测精度， 且经反应后的混合液体即可在检测池 10 内进行光学检测， 通过光源发出特 定波长的光， 再经光敏元件将测试的光信号转换为电信号， 并经电路输入接口导入处理器， 以完成水质检测数据的分析和显示。本实施例检测装置， 实现了集反应、 加热、 温控、 搅拌、 检测及溢流于一体的多功能设计， 且检测装置占用空间小， 节省了安装部件， 水样和试剂的 消耗量均有大幅度减少， 由于采用长光程设计， 检测灵敏。

19、度高， 尤其适用于水中微量物质的 在线监测。 0030 可选地， 为了进一步缩小检测装置的占用空间， 检测池 10 包括纵向设置的纵向段 11 及与纵向段 11 的下端连通且倾斜设置的倾斜段 12， 纵向段 11 的侧壁设有溢流口 13， 纵 向段 11 的上端开口且设有密封盖 14， 试剂入口、 水样入口及空气入口均设于密封盖 14 上， 排液口 15 位于倾斜段 12 的下端， 加热装置设于倾斜段 12 的外周侧壁上。本实施例中， 检 测池 10 经密封盖 14 密封， 且试剂入口、 水样入口、 空气入口均设于密封盖 14 上， 方便了检 测池 10 的加工制造， 降低了制造成本。优选地，。

20、 倾斜段 12 设置为长光程检测段， 其光程可 以根据待测物质的含量选择 3cm、 5cm、 6cm 等， 但并不局限于此。 0031 可选地， 本实施例中， 加热装置为缠绕在倾斜段 12 外壁上的加热丝。优选地， 为了 方便缠绕加热丝， 倾斜段 12 的外周侧壁设置有环形凹槽 121 ； 且环形凹槽 121 沿倾斜段 12 的轴向均匀间隔布置， 以保证倾斜段 12 内部空间的加热均匀。 0032 优选地， 为了减少安装组件， 方便快捷检测和使用， 参照图 2， 本实施例检测装置还 包括用于夹持并定位倾斜段 12 的安装座 20， 安装座 20 设有与倾斜段 12 相匹配的夹持空 问。本实施例。

21、中， 倾斜段 12 的两端分别设置安装凸部， 且在安装凸部上设有安装孔， 安装座 20 上相应设置安装孔， 倾斜段 12 与安装座 20 经贯通安装孔的锁紧件连接， 当然， 本领域技 术人员可以理解， 安装座 20 与倾斜段 12 还可以采用卡接等其他方式连接。本实施例中， 安 装座 20 在沿倾斜段 12 的轴线方向一端设置光源元件 21、 另一端设置光敏元件 22， 光源元 件 21 与光敏元件 22 对应设置。本实施例中， 光源元件 22 选用发光二极管， 该发光二极管 发出具有固定波长的单色冷光源。 0033 可选地， 光源元件21经第一夹持套211连接于安装座20， 和/或光敏元件2。

22、2经第 二夹持套 221 连接于安装座 20。这样， 方便对光源元件 21 和 / 或光敏元件 22 进行更换。 0034 可选地， 光源元件21与倾斜段12对应的端部之间留有第一间隙， 第一间隙处设有 用于将光源发出的光线转换为平行光的第一透镜 23， 和 / 或光敏元件 22 与倾斜段 12 对应 的端部之间留有第二间隙， 第二间隙处设有用于将透过倾斜段 12 的光线聚焦的第二透镜 24。其中， 第一透镜 23 为准直透镜， 为反应提供单色平行光 ； 第二透镜 24 为聚焦透镜， 将透 过检测池 10 的平行光聚焦在光敏元件 22 上， 提高检测的灵敏度。本领域技术人员， 可以根 说 明 。

23、书 CN 104297178 A 6 4/5 页 7 据实际情况选择在光源元件 21 侧和 / 或光敏元件 22 侧安装透镜。优选地， 在光源元件 21 侧和光敏元件 22 侧均安装透镜， 以提高检测的精度。可选地， 第一透镜 23 和 / 或第二透镜 24 经定位套 25 连接至安装座 20， 以方便透镜的安装和拆卸。 0035 可选地， 光源元件 21 和 / 或光敏元件 22 沿倾斜段 12 的轴线方向可调， 本实施例 中， 可选地， 通过调节第一夹持套 211 和 / 或第二夹持套 221 沿倾斜段 12 的轴线方向上的 安装位置， 实现光源元件 21 和 / 或光敏元件 22 的位置。

24、调节， 从而调节焦距， 满足聚光要求。 本实施例中， 可选地， 第一夹持套 211 经紧定螺母 212 卡紧定位在安装座 20 上， 当需要调节 第一夹持套211的位置时， 通过旋松紧定螺母212， 调节第一夹持套211的安装位置， 可以实 现安装在第一夹持套 211 上的光源元件 21 与第一透镜 23 之间的距离， 当调节到合适的距 离时， 拧紧紧定螺母212， 即可固定光源元件21及第一夹持套211， 以实现焦距调节， 提高检 测效果。优选地， 第二夹持套 221 可以采用如第一夹持套 211 类似的锁紧定位结构。 0036 参照图 3， 根据本发明的另一方面， 还提供了一种水质在线检测。

25、系统， 包括上述实 施例的检测装置， 该系统还包括试剂输入管路30和水样输入管路40， 试剂输入管路30与试 剂入口连通， 水样输入管路 40 与水样入口连通。 0037 为了提高试剂的进样精度， 试剂输入管路 30 采用正压输送装置。参照图 3， 正压 输送装置包括 ： 一个或者多个密封设置的储液容器 31， 储液容器 31 经输送管路连通检测池 10， 储液容器31还连通用于给储液容器31内提供恒定压力的压源机构32， 输送管路上对应 设有电磁阀33。 参照图3， 本实施例中， 储液容器31包括四个试剂瓶， 分别为31A-31D， 每个 试剂瓶均采用密封瓶盖， 使得试剂与环境空气接触的机会。

26、减少， 延长了试剂的保质期。 可选 地， 输送管路位于试剂瓶内的底部接有试剂过滤沉头， 该过滤沉头位于试剂瓶的底部， 以增 强对输出试剂的过滤清洗效果。每个试剂瓶分别对应一条单独的输送管路， 各输送管路上 相应设置电磁阀 33， 从而避免了试剂间交叉污染的问题， 进一步提高了检测精度。 0038 本实施例中， 可选地， 压源机构32包括依次连接的压力源321、 减压阀322、 压力调 节阀 323， 其中， 压力调节阀 323 为系统提供恒定的压力， 压力调节阀 323 经三通泄压阀 325 连接气路分配器 326， 气路分配器 326 的两端分别连接三通泄压阀 325 和压力传感器 327，。

27、 压力传感器 327 通过检测系统内的压力， 当系统内的压力超出设定的恒压值范围时， 控制 器会发出报警信号 ； 当系统内的压力超过设定的安全值时， 控制器会控制三通泄压阀 325 的常闭端口打开， 将系统内的气体释放， 同时会终止当前的测试流程并发出报警信号。 本实 施例中， 三通泄压阀 325 将输送至此的气体分为四路， 通过试剂传输管路将气体传输到带 有密封试剂盖的试剂瓶 31A、 31B、 31C、 31D 中 ； 电磁阀 30 的开启 / 闭合实现试剂的添加， 控 制器通过精确控制电磁阀 30 的开启 / 闭合时间间隔来确定试剂的加入量。优选地， 三通泄 压阀 325 与压力调节阀 。

28、323 之间设有总控电磁阀 324， 总控电磁阀 324 用于三通泄压阀 325 故障时， 压力传感器 327 达不到预定压力时的紧急关闭。 0039 参照图 3， 本实施例系统中， 检测池 10 的密封盖 14 上开有六个圆孔， 分别连接一 根水样管、 四根试剂管和与空气连通， 实现待测水样和试剂的加入。优选地， 检测池 10 的溢 流口 13 处设有液位检测器 19， 液位检测器 19 与控制器连接， 当水样中断时， 控制器根据液 位检测器 19 的检测信号生成缺样报警信号， 从而提醒工作人员， 提高检测装置的智能化水 平。搅拌口 17 处连通有搅拌泵 18， 为待测水样与试剂的混合搅拌提。

29、供动力。本实施例中， 溢流口 13 的管道及排液口 15 的管道上分别设置电磁阀， 且共同连接至废液排放管道。 说 明 书 CN 104297178 A 7 5/5 页 8 0040 本实施例系统的工作流程如下 ： 0041 待测水样首先通过水样输入管路 40 上的电磁阀进入检测池 10 中， 溢流口 13 的管 路上的电磁阀处于关闭状态， 通过排液口 15 的管路上的电磁阀定时开关， 实现对检测池 10 的清洗， 重复上述动作三次以充分清洗检测池 10。然后控制溢流口 13 的管路上的电磁阀 打开一定时间， 排液口15的管路上的电磁阀不动作， 以使检测池10中的待测水样定位在溢 流口 13 。

30、处。控制器控制试剂输入管路 30 的各通道上的电磁阀 33 定时开启和闭合， 由外部 的压力源321提供的气体在一定的压力下将试剂瓶31A、 31B、 31C、 31D中的试剂通过对应的 输送管路输送至检测池 10， 每加完一种试剂， 搅拌泵 18 会定时开启搅拌， 使化学反应完全。 当显色完成后， 光源元件21发出的入射光经第一透镜23转变为平行光， 平行光经过检测池 10 被显色溶液吸收， 出射光经第二透镜 24 聚焦在光敏元件 22 上， 光敏元件 22 将测试的光 信号转变为电信号， 经电子单元输入电路， 进入处理器系统进行运算、 显示输出、 判断报警 等工作。 0042 本实施例系统。

31、采用正压输送装置实现试剂的添加， 在恒定的压力下， 通过控制相 应的电磁阀开启和闭合时间输送液体， 液体耗量小， 计量精确， 其精度可达 0.5以下， 用在 水质在线分析仪上， 提高了仪器的准确度与精度。 同时克服了传统进样方式中试剂耗量大， 进样精度差， 试剂交叉污染等问题， 且节省了仪器的安装部件， 符合水质在线仪器小型化、 智能化的发展方向。 0043 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 104297178 A 8 1/2 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104297178 A 9 2/2 页 10 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104297178 A 10 。