專利名稱：化學(xué)需氧量檢測方法及檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體分析檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)需氧量檢測方法及檢測裝置。
背景技術(shù)：
水質(zhì)化學(xué)需氧量(COD)是我國頒布的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的主要監(jiān)測指標(biāo)之一，它反映了水體受還原性物質(zhì)污染的程度。水中有機(jī)物和還原性物質(zhì)被化學(xué)氧化劑氧化所消耗的氧化劑量，折算成每升水樣消耗氧的毫克數(shù)，用mg/L表示。由于有機(jī)物是主要的還原性污染物，所以化學(xué)需氧量(COD)可作為衡量水質(zhì)受有機(jī)物污染程度的綜合指標(biāo)，被廣泛地應(yīng)用于污水中有機(jī)物含量的測定，是評價(jià)水體污染程度的重要參數(shù)。目前化學(xué)需氧量的測量主要是基于重鉻酸鹽法，以重鉻酸鉀為氧化劑，硫酸銀為催化劑，硫酸汞為氯離子的掩蔽劑，在高溫高壓下反應(yīng)，使六價(jià)鉻離子被還原成三價(jià)鉻離子，冷卻后通過光電比色法檢測三價(jià)鉻離子的吸光度，根據(jù)朗伯比爾定律計(jì)算出水樣的化學(xué)需氧量值。然而，影響化學(xué)需氧量測量精度的因素很多，容易受到環(huán)境光、水體的色度、消解管的污染、加藥的精度、光電器件的溫漂、噪聲等因素的影響?，F(xiàn)有技術(shù)基于重鉻酸鹽法，對于高濃度化學(xué)需氧量和寬量程的化學(xué)需氧量的測量，只采用調(diào)制的恒流光源驅(qū)動方式難以獲得高的分辨率和測量精度。由于上述方法采用的是調(diào)制的恒流光源驅(qū)動方式，入射光的強(qiáng)度是恒定的，對于寬量程的化學(xué)需氧量的測量， Img的化學(xué)需氧量對應(yīng)的信號分度值很小，對于高量程的化學(xué)需氧量的測量，對應(yīng)的信號值很小，從而影響了測量的分辨率和測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)需氧量檢測裝置及檢測方法，可以提高化學(xué)需氧量的測量分辨率和測量精度，提高信噪比。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的化學(xué)需氧量檢測方法，包括如下步驟1)光源驅(qū)動電路控制光源輸出恒定強(qiáng)度光，消解器中被測溶液反應(yīng)前透射光強(qiáng)度 Ref ；2)消解器中被測溶液進(jìn)行化學(xué)需氧量反應(yīng)，反應(yīng)完成后，由信號處理電路根據(jù)反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅(qū)動電路控制光源輸出光的強(qiáng)度，使光檢測器輸出的信號強(qiáng)度處于信號處理電路允許的范圍內(nèi)；3)光檢測器檢測反應(yīng)完成后的透射光強(qiáng)度Val ；4)通過下式獲得被測溶液化學(xué)需氧量的吸光度值A(chǔ)3m，然后獲得對應(yīng)的水質(zhì)需氧
量值A(chǔ)m= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強(qiáng)調(diào)節(jié)系數(shù)。
進(jìn)一步，步驟2)中進(jìn)行的化學(xué)需氧量反應(yīng)為重鉻酸鹽法化學(xué)需氧量反應(yīng)。本發(fā)明的另一目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)上述方法的化學(xué)需氧量檢測裝置，可以提高化學(xué)需氧量的測量分辨率和測量精度。本發(fā)明的這一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的化學(xué)需氧量檢測裝置，包括消解器、光源、光源驅(qū)動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設(shè)置于消解器兩側(cè)，所述信號處理電路包括信號調(diào)理電路，對光檢測器輸出的信號進(jìn)行調(diào)理后輸出到處理器；處理器，對調(diào)理后的信號進(jìn)行處理，獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，向光源驅(qū)動電路輸出控制信號，以控制光源發(fā)出所需強(qiáng)度的光。進(jìn)一步，所述信號調(diào)理電路包括依次電連接的IV轉(zhuǎn)換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路。進(jìn)一步，所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅(qū)動算法模塊，所述光源驅(qū)動算法模塊獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，傅里葉算法模塊為光源驅(qū)動算法模塊提供反饋。本發(fā)明的有益效果是1、采用反饋比例調(diào)節(jié)光源驅(qū)動的方式，可以提高化學(xué)需氧量的測量分辨率和測量精度，提高了信噪比；2、采用帶通濾波電路及其串聯(lián)的低通濾波器對信號進(jìn)行處理，能夠削減疊加在有效信號上的各種干擾信號；3、采用傅立葉算法對檢測信號進(jìn)行處理，從頻域上進(jìn)行分析，能夠提高信號的抗干擾性。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖1示出了化學(xué)需氧量檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。參見圖1，本實(shí)施例的化學(xué)需氧量檢測裝置，包括消解器、光源、光源驅(qū)動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設(shè)置于消解器兩側(cè)，所述信號處理電路包括信號調(diào)理電路，對光檢測器輸出的信號進(jìn)行調(diào)理后輸出到處理器，所述信號調(diào)理電路包括依次電連接的IV(電流/電壓)轉(zhuǎn)換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路；處理器，所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅(qū)動算法模塊，所述光源驅(qū)動算法模塊對調(diào)理后的信號進(jìn)行處理，獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，傅里葉算法模塊為光源驅(qū)動算法模塊提供反饋，處理器根據(jù)光源驅(qū)動算法模塊的運(yùn)算結(jié)果，向光源驅(qū)動電路輸出控制信號，以控制光源發(fā)出所需強(qiáng)度的光。本實(shí)施例的化學(xué)需氧量檢測方法，包括如下步驟1)光源驅(qū)動電路控制光源輸出恒定強(qiáng)度光，消解器中被測溶液反應(yīng)前透射光強(qiáng)度 Ref ；2)消解器中被測溶液進(jìn)行重鉻酸鹽法化學(xué)需氧量反應(yīng)，反應(yīng)完成后，由信號處理電路根據(jù)反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅(qū)動電路控制光源輸出光的強(qiáng)度，使光檢測器輸出的信號強(qiáng)度處于信號處理電路允許的范圍內(nèi)；3)光檢測器檢測反應(yīng)完成后的透射光強(qiáng)度Val ；4)通過下式獲得被測溶液化學(xué)需氧量的吸光度值A(chǔ)3r然后獲得對應(yīng)的水質(zhì)需氧
量值A(chǔ)m= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強(qiáng)調(diào)節(jié)系數(shù)。上式的推導(dǎo)過程如下基于朗伯比爾定律，可知A = lg(l/T) = Kbc(1)其中A為吸光度；T為透射比，即透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比；c為吸光物質(zhì)的濃度，單位mol/L ；b為吸收層厚度，單位cm ；K為固定系數(shù)。對于同一種溶液，其吸光度是恒定的。因此水體化學(xué)需氧量的吸光度值A(chǔ)31^I于系統(tǒng)總的吸光度值減去其它干擾因素的吸光度值A(chǔ)a，即如下公式A測=A總-A擾(2)測量任何濃度化學(xué)需氧量的水體反應(yīng)前信號時(shí)，保持光源輸出強(qiáng)度不變，即入射光強(qiáng)度I保持不變，得到反應(yīng)前透射光強(qiáng)度Ref，根據(jù)式(1)可以得出其它干擾因素的吸光度值Αα。Aa= lg(I/Ref)(3)而入射光的強(qiáng)度與相對應(yīng)的透射光強(qiáng)度應(yīng)成比例關(guān)系，即當(dāng)入射光強(qiáng)度變化時(shí)， 透射光強(qiáng)度也隨著比例變化，根據(jù)式(1)得到Ai6= Ig(al/Val)(4)上式中a為信號處理電路輸出的光強(qiáng)調(diào)節(jié)系數(shù)。根據(jù)式O)，將式(4)減去式(3)可得到Am= lg(aI/Val)-lg(I/Ref)(5)簡化得到Asj= log(aRef/Val)(6)最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.化學(xué)需氧量檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)光源驅(qū)動電路控制光源輸出恒定強(qiáng)度光，消解器中被測溶液反應(yīng)前透射光強(qiáng)度Ref ；2)消解器中被測溶液進(jìn)行化學(xué)需氧量反應(yīng)，反應(yīng)完成后，由信號處理電路根據(jù)反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅(qū)動電路控制光源輸出光的強(qiáng)度，使光檢測器輸出的信號強(qiáng)度處于信號處理電路允許的范圍內(nèi)；3)光檢測器檢測反應(yīng)完成后的透射光強(qiáng)度Val；4)通過下式獲得被測溶液化學(xué)需氧量的吸光度值A(chǔ)3m，然后獲得對應(yīng)的水質(zhì)需氧量值 Am= log(aRef/Val)；上式中，a為信號處理電路輸出的光強(qiáng)調(diào)節(jié)系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)需氧量檢測方法，其特征在于步驟2)中進(jìn)行的化學(xué)需氧量反應(yīng)為重鉻酸鹽法化學(xué)需氧量反應(yīng)。
3.化學(xué)需氧量檢測裝置，其特征在于包括消解器、光源、光源驅(qū)動電路、光檢測器和信號處理電路，所述光源與光檢測器相對設(shè)置于消解器兩側(cè)，所述信號處理電路包括信號調(diào)理電路，對光檢測器輸出的信號進(jìn)行調(diào)理后輸出到處理器； 處理器，對調(diào)理后的信號進(jìn)行處理，獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，向光源驅(qū)動電路輸出控制信號，以控制光源發(fā)出所需強(qiáng)度的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)需氧量檢測裝置，其特征在于所述信號調(diào)理電路包括依次電連接的IV轉(zhuǎn)換電路、帶通濾波電路和低通濾波電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的化學(xué)需氧量檢測裝置，其特征在于所述處理器中包括傅里葉算法模塊和光源驅(qū)動算法模塊，所述光源驅(qū)動算法模塊獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，傅里葉算法模塊為光源驅(qū)動算法模塊提供反饋。
全文摘要
本發(fā)明涉及液體分析檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)需氧量檢測方法及檢測裝置，可以提高化學(xué)需氧量的測量分辨率和測量精度，提高信噪比；所述方法在反應(yīng)完成后，由信號處理電路根據(jù)反饋的光檢測器輸出信號，通過光源驅(qū)動電路控制光源輸出光的強(qiáng)度，使光檢測器輸出的信號強(qiáng)度處于信號處理電路允許的范圍內(nèi)；所述裝置包括消解器、光源、光源驅(qū)動電路、光檢測器和信號處理電路通過光檢測器獲取的信號，獲得與被測溶液濃度相適應(yīng)的光強(qiáng)度，向光源驅(qū)動電路輸出控制信號，以控制光源發(fā)出所需強(qiáng)度的光。
文檔編號G01N21/59GK102384901SQ20111033561
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者孫澤春, 寧偉杰, 黃永年 申請人:重慶川儀分析儀器有限公司