一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器的制作方法

1.本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器。


背景技术：

2.以光学检测为基础的液体、气体、固体分析方法较为常见的有三种：透射法、散射法和荧光法。现有的方案实现在分析仪器的问题如下：
3.1.为了实现一种分析方法，需要具备某一种独立仪器设备，特别是一些在线分析仪器，一个分析设备只能具备一种检测方法，且只能分析一种组分，在实际在线分析仪器应用时，经常需要对多个组分进行分析，然而为了获取这三种分析方法的分析仪器或者多个组分检测的能力，需要复杂的仪器结构和高昂的成本；
4.2.传感器设计兼容性差，为了某一个参数的测量，通常需要单独设计传感器的结构、电路和软件；
5.3.传感器中使用的光源，随着光源长期使用，光强会衰减，使得仪器需要频繁的被校准，否则无法准确测量；
6.4.传感器中使用的光源，本身使用过程中会发热，而加上环境温度的变化，光源光强会受到温度影响而波动，这个温度漂移对测量准确性的影响是显著的；
7.5.传感器中使用的检测器，随着长期使用，本身的灵敏度和同样光强下信号响应都会发生改变，使得仪器需要频繁的被校准，否则无法准确测量；
8.6.传感器中使用的检测器，其灵敏度和同样光强下信号响应均会受到温度的影响，这个温度漂移对测量准确性的影响是显著的；
9.7.传感器的采集电路用于获取检测器的微小电压或者电流信号，最后将微小信号转化为最终测量结果，这个微小信号的采集，也会因为电路中各个元器件的温度漂移而引入温度漂移误差；
10.8.测量液体和气体介质的传感器密封考虑不足，导致传感器无法长期稳定运行，且传感器漏液、漏气无法提供报警让用户感知，采取相应的动作；
11.9.当传感器应用于现场在线应用，当所在环境或被测介质温度波动较大时，无法提供传感器温度过高报警，提醒客户测试环境温度过高；
12.10.因为环境光会影响检测器信号，检测光路需要在避光环境下使用，从而限制了应用场合；
13.11.测量过程因传感器本身受到样品污染，需要频繁的人工清理，无法保证稳定运行。


技术实现要素：

14.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器。
15.本发明提出的一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器，包括外壳，所述外壳内固定安装有电路板和电机，且电机位于电路板的上方，所述电机的输出端通过联轴器连接有刮刷，所述外壳的一端内壁上安装有光源一，外壳的顶部内壁上安装有光源二，所述光源二的下方设置有滤光片一，滤光片一的下方设置有分光片，且分光片与光源一相对应设置，所述分光片远离光源一的一侧设置有透镜，且透镜位于窗口片三与分光片之间，所述分光片的下方设置有检测器一，滤光片二的下方设置有检测器二，所述窗口片一远离刮刷的一侧设置有检测器三，所述刮刷的两侧分别设置有窗口片一和窗口片三，刮刷的底部设置有窗口片二。
16.优选的，所述窗口片一和窗口片三的一侧安装有压紧件，且压紧件一侧设置有密封圈，两个密封圈分别窗口片一和窗口片三压紧接触。
17.优选的，所述滤光片一、分光片、检测器一、检测器二、检测器三、透镜、滤光片二均固定安装在外壳内。
18.优选的，所述电机为空心杯电机，且电机与电路板电性连接。
19.优选的，所述窗口片二通过紫外胶粘固定在外壳内的加工凹槽内。
20.优选的，所述外壳分为三节壳体，且通过机加工一体成型，三节壳体通过螺纹相互连接，且螺纹连接处套接有三层密封圈。
21.优选的，所述电路板上设置有温湿度传感器，且电路板通过rs485接口连接外部设备。
22.优选的，所述检测器一为参比光检测器，检测器二为散射光和荧光检测器，检测器三为透射光检测器。
23.本发明中，所述一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器，在同一光路中实现了三种原理检测，大大降低了仪器成本，也降低了仪器的复杂程度和可操作性，可使得仪器可做小型化微型化设计；
24.任何一个光源都具备散射、荧光、透射原理检测能力，光路最多可支持两个光源，即最多具备检测6中组分的能力，通过更换光源一和光源二、滤光片一和滤光片二、检测器一、检测器二、检测器三的组合即可切换需要测定的组分，设计灵活，可实现不同检测参数的组合；
25.光源可以获取参考光强、散射光强、荧光光强和透射光强四个信号，因检测器一获取的参考光强与样品无关，可反映光源衰减、光源温度漂移、检测器温度漂移和电路温度漂移的综合影响，三个检测器全部采用相同型号，三个检测器的采集电路也全部选择相同的元器件和电路设计，那么检测器二和检测器三获取的光强只需在算法上全部除以检测器一获取的信号，即可抵消光源衰减、光源温度漂移、检测器温度漂移和电路温度漂移，实现长久稳定精准测量；
26.传感器外壳组装具备三层密封，密封性能优异，且传感器内部电路板具备检测内部温湿度的能力，可实时监控传感器的状态；
27.光路可以抵抗环境光对测量的影响，进而不需要严格的避光条件，使得仪器适用性更强，当需要高精度检测时，可将样品池避光放置以减小环境光本底；
28.传感器具备刮刷自清洗，可保持传感器长久稳定准确运行。
附图说明
29.图1为本发明提出的一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器的结构示意图；
30.图2为本发明提出的一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器的俯视结构示意图；
31.图3为本发明提出的一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器的内部结构示意图；
32.图4为本发明提出的一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器的a部分结构示意图。
33.图中：1外壳、2电路板、3电机、4刮刷、5光源一、6光源二、7滤光片一、8分光片、9检测器一、10检测器二、11检测器三、12透镜、13滤光片二、14窗口片一、15窗口片二、16窗口片三、17密封圈、18压紧件。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.实施例一
36.参照图1-4，一种可支持双波长自补偿自清洗多参数传感器，包括外壳1，外壳1内固定安装有电路板2和电机3，且电机3位于电路板2的上方，电机3的输出端通过联轴器连接有刮刷4，外壳1的一端内壁上安装有光源一5，外壳1的顶部内壁上安装有光源二6，光源二6的下方设置有滤光片一7，滤光片一7的下方设置有分光片8，且分光片8与光源一5相对应设置，分光片8远离光源一5的一侧设置有透镜12，且透镜12位于窗口片三16与分光片8之间，分光片8的下方设置有检测器一9，滤光片二13的下方设置有检测器二10，窗口片一14远离刮刷4的一侧设置有检测器三11，刮刷4的两侧分别设置有窗口片一14和窗口片三16，刮刷4的底部设置有窗口片二15，1:1的分光片将光源一和光源二的光分为1:1的两束，一束照射样品进行检测，一束到达检测器一获取光源的光强参比信号。
37.本发明中，窗口片一14和窗口片三16的一侧安装有压紧件18，且压紧件18一侧设置有密封圈17，两个密封圈17分别窗口片一14和窗口片三16压紧接触，这种安装降低了零件机加工难度。
38.本发明中，滤光片一7、分光片8、检测器一9、检测器二10、检测器三11、透镜12、滤光片二13均固定安装在外壳1内。
39.本发明中，电机3为空心杯电机，且电机3与电路板2电性连接，电机受电路板控制进行正向反向旋转带动刮刷转动，从而清洗三个与样品接触的窗口片。
40.本发明中，窗口片二15通过紫外胶粘固定在外壳1内的加工凹槽内。
41.本发明中，外壳1分为三节壳体，且通过机加工一体成型，三节壳体通过螺纹相互连接，且螺纹连接处套接有三层密封圈。
42.本发明中，电路板上设置有温湿度传感器，且电路板通过rs485接口连接外部设备，电路板用于：按照程序驱动光源一和光源二；按照程序获取三个检测器的信号；按照程序驱动电机带动刮刷；将测试结果转成数字信号，通过rs485接口输出到外部设备；电路板
上具备温湿度传感器，实时监控传感器的温湿度。
43.本发明中，检测器一9为参比光检测器，用来获取光源一和光源二的本身光强信息，当光源随着使用光强衰减，检测器一信号可用来实时补偿光源衰减，检测器二10为散射光和荧光检测器，滤光片二对传感器同时具备散射光/荧光检测能力至关重要，滤光片二需要选择仅对某些波段具有滤光作用的滤光片，光源一激发样品产生的荧光落在滤光片作用范围内，可获取光源一对样品的激发荧光，光源二波长落在滤光波段以外，检测器二则可具备光源二的散射光强，当光源一和光源二被交替点亮，检测器二即可同时获取针对光源一的荧光和针对光源二的散射光，检测器三11为透射光检测器，用于获取光源一和光源二穿过样品后的透射光强度。
44.实施例二
45.传感器可用于液体和气体检测，将传感器接通电源后置于待测液体或者气体中，即可实时获取需要的数据，搭配不同的光源、检测器、滤光片组合，搭载不同的光源驱动程序，即可同时获取多组数据。
46.光路由电路板驱动按照三步进行运转：
47.1)光源一和光源二都灭掉：此时，三个检测器均采集此时的光强作为背景光强，因为测试环境很可能有环境光，对2个光源都灭的时候进行采集，可获取环境光背景。
48.a)检测器一此时信号：检测器一的环境背景光强；
49.b)检测器二此时信号：检测器二的环境背景光强；
50.c)检测器三此时信号：检测器三的环境背景光强；
51.2)光源一亮起，光源二灭：三个检测器同时采集此时光强：
52.a)检测器一此时信号-步骤1中获取的检测器一环境背景光强＝光源一的发光强度参考值；
53.b)检测器二此时信号-步骤1中获取的检测器二环境背景光强＝光源一作用样品后的散射光信号值；
54.c)检测器三此时信号-步骤1中获取的检测器三环境背景光强＝光源一作用样品后的荧光信号值；
55.3)光源一灭，光源二亮起：三个检测器同时采集此时光强：
56.a)检测器一此时信号-步骤1中获取的检测器一环境背景光强＝光源二的发光强度参考值；
57.b)检测器二此时信号-步骤1中获取的检测器二环境背景光强＝光源二作用样品后的散射光信号值；
58.c)检测器三此时信号-步骤1中获取的检测器三环境背景光强＝光源二作用样品后的荧光信号值；
59.光源一和光源二分别可以获取参考光强、散射光强、荧光光强和透射光强四个信号，参考光强可以用于克服测量过程中光源衰减、光源温度漂移、检测器温度漂移和电路温度漂移，散射光强、荧光光强和透射光强信号可以用于检测样品中不同组分的含量，通过选择不同波长的光源一和光源二和滤光片一和滤光片二，可以获取不同的成分的检测能力；
60.电机由电路板驱动定期带动刮刷清洗三个窗口片，保持检测准确；
61.当更换光源一和光源二、滤光片一和滤光片二、检测器一、检测器二、检测器三，可
使得传感器具备不同参数的检测能力。
62.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。