專利名稱：數(shù)字式濁度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濁度儀，特別是一種數(shù)字式濁度儀。
現(xiàn)有濁度儀一般原理是將一穩(wěn)定光束照射被測水樣，用光敏元件將透射光信號轉(zhuǎn)為電信號后(經(jīng)放大)再用顯示器(如微安表等)反映出來，從而顯示出被測水樣的濁度大小。
目前一般濁度儀使用硒或硅光電池控測透射光信號，該透射光信號J與光電池輸出電壓U一般(負(fù)載電阻較小時)成正比例關(guān)系，即U∝J－－(1)而J與原照射光信號Jo、水樣濁度C的關(guān)系近似服從朗伯－－比爾定律，即ln J／Jo＝－kbc，或J＝J.e－kbc－－(2)式中b為光束在水樣的長度，k為常數(shù)。
由(1)、(2)式得ln U／Uo＝－k′bc或U＝U.e－k bc－－(3)式中Uo為C＝Co時的輸出信號電壓。
為了能使到達(dá)顯示器的電壓U′∝C，一般廠家采用對數(shù)放大器或縮小光電池工作范圍，使其近似作線性使用。部分廠家則按U與C的對數(shù)關(guān)系將顯示表的表面按對數(shù)分格來反映U、C關(guān)系。
用對數(shù)放大器實(shí)現(xiàn)U′∝C，將使儀器電路復(fù)雜化，且?guī)磔^大的儀器零漂，造成儀器的穩(wěn)定性差及調(diào)整困難。而將指數(shù)曲線作直線近似使用，則縮小了光電池的工作范圍，而為要達(dá)到額定量程則必須設(shè)置多檔；同時還因?yàn)橐筨、c值變化不大，在測量高濃度(c值較大時)，就要縮短光路b，即改到較短的水樣，這又帶來操作的不便。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種線路簡單、性能穩(wěn)定、調(diào)整操作簡便、精度高的數(shù)字式濁度儀。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到本實(shí)用新型包括燈泡、信號硅光電池、平衡硅光電池、箱體、面板、遮光板、箱蓋板，其特征在于還有平衡調(diào)整電路、數(shù)字顯示表、隔板，信號硅光電池及平衡硅光電池的輸出都送到平衡調(diào)整電路，平衡調(diào)整電路輸出的信號送到數(shù)字顯示表，箱體內(nèi)被遮光板分為兩部分，信號硅光電池及平衡硅光電池裝于箱體的一側(cè)，它們之間置有隔板。信號硅光電池及平衡硅光電池都采用兩只硅光電池串聯(lián)，成為電池組。信號硅光電池的輸出端并接有電阻R1，平衡硅光電池的輸出端并接有電阻R2及電位器W1、W2，W2的中點(diǎn)接電阻R1，R1、R2的一端與電位器W3、電阻R3串接，W3的中點(diǎn)接數(shù)字顯示表中集成電路IC1的31腳。數(shù)字顯示表中，集成電路IC1的型號為ICL7106，平衡調(diào)整電路中的R1的阻值大于40KΩ，泡為前端帶聚焦晶體的晶泡。
本實(shí)用新型中，信號硅光電池及平衡硅光電池均采用兩只硅光電池串聯(lián)成電池組，以提高輸出電壓的幅值；另R1為高阻值(大于40kΩ)，以便利用信號硅光電池2的非線性部分，即可使光電池進(jìn)入非線性范圍，近似得U＝k1LnJ－－(4)將(4)代入(2)式可得U＝U－K″bc－－(5)即U與C成正比關(guān)系，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測定，濁度在0～200度范圍內(nèi)變化時，硅光電池輸出電壓可線性地變化，其范圍均為△U／Uo＝40％，工作范圍相當(dāng)寬。另本實(shí)用新型還采用雙光束平衡光路，即用另一組同型號平衡硅光電池經(jīng)一光束直接照射，取出其輸出電壓作平衡光電壓，與信號硅光電池上的信號光電壓的差作為濁度的電壓。即U＝U平－U信＝U平－Uo＋k″bc－－(6)令U平＝Uo，k″b＝1，則U＝C，從而達(dá)到濁度濃度的線性直讀。


圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的電原理圖；圖4為數(shù)字顯示表的電路原理圖。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照圖1、圖2，本實(shí)用新型由燈泡1、信號硅光電池2、平衡硅光電池3、平衡調(diào)整電路4、數(shù)字顯示表5、面板6、遮光板7、隔板8、箱體9、箱蓋板10等組成。箱體9內(nèi)被遮光板7分為兩部分，一部分為光源室11，另一部分為試樣室12，遮光板中間開有透光孔13，光源室內(nèi)裝有燈泡1，試樣室內(nèi)裝有信號硅光電池2及平衡硅光電池3，它們之間置有隔板8，光線一部分經(jīng)試樣后射到信號硅光電池2上，另一部分直接射到平衡硅光電池3上。箱體9上還裝有面板6，面板6上裝有平衡調(diào)整電路里的電位器W、W3及開關(guān)K，并裝有數(shù)字顯示表5，箱蓋板10蓋于箱體9上。
參照圖3，實(shí)際使用時，接通電源預(yù)熱，將盛有純水的比色皿置于試樣室12并蓋好箱蓋板10，調(diào)整W2，使U信＝U平，此時流過W3上的電流為零，因而W3上的電壓降為零，數(shù)字顯示表輸入端30、31無信號輸入，顯示為“0”。測量時，取出比色皿，倒去純水換上待測體，由于濃度的作用使透射光減弱，信號硅光電池2的輸出電壓降即下降，此時U信＜U平，因而在W3上產(chǎn)生電流，U3上有電壓降，數(shù)字顯示表輸入端30、31有信號電壓，數(shù)字顯示表即可顯示濃度值。配合調(diào)整W3及數(shù)字顯示表內(nèi)的W4，可使?jié)舛戎蹬c顯示表顯示讀數(shù)相同，實(shí)現(xiàn)濁度值濃度數(shù)字直讀。
由于信號、平衡硅光電池2、3都使用兩只硅光電池串聯(lián)輸出，其電壓基本滿足高靈敏度數(shù)字電壓表的要求，故無需增加放大電路。
參照圖4，數(shù)字顯示表5內(nèi)采用了集成電路IC1(型號為ICL7106)，信號電壓輸入IC1的30、31端，經(jīng)IC1內(nèi)部A／D轉(zhuǎn)換器、譯碼器輸?shù)斤@示器上顯示十進(jìn)制數(shù)字，IC1的35(REFLO)、36(REFHL)端為基準(zhǔn)電壓輸入，通過W4調(diào)整此電壓值可改變輸入信號電壓的顯示讀數(shù)，達(dá)到使?jié)岫纫簼舛戎蹬c顯示器讀數(shù)值相一致的目的。IC1包含雙積分模數(shù)變換器，BCD七段譯碼器、顯示驅(qū)動器、時鐘和參考源，具有自動調(diào)零和自動定極性的性能。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1. 采用了高靈敏度的數(shù)字電壓表，讀數(shù)方便，可消除視覺誤差，且調(diào)整、操作簡便。
2. 采用了適當(dāng)?shù)呢?fù)載使光電池輸出處于非線性范圍，即能線性反映濁度，減少了因使用其它非線性元件所引起的零漂及其不穩(wěn)定因素。
3. 由于使用兩只硅光電池串聯(lián)輸出，其電壓基本滿足高靈敏度數(shù)字電壓表的要求，無需增加放大電路，降低了成本，便于推廣應(yīng)用。
4. 因采用同一光束照射同型號硅光電池作平衡，可有效地抵消因電壓、光源及溫度等帶來的零漂，使儀器的零漂達(dá)到極小。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式濁度儀，包括燈泡1、信號硅光電池2、平衡硅光電池3、箱體9、面板6、遮光板7、箱蓋板10，其特征在于還有平衡調(diào)整電路4、數(shù)字顯示表5、隔板8，信號硅光電池2及平衡硅光電池3的輸出都送到平衡調(diào)整電路4，平衡調(diào)整電路4輸出的信號送到數(shù)字顯示表5，箱體9內(nèi)被遮光板7分為兩部分，信號硅光電池2及平衡硅光電池3裝于箱體的一側(cè)，它們之間置有隔板8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濁度儀，其特征在于信號硅光電池2及平衡硅光電池3都采用兩只硅光電池串聯(lián)，成為電池組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濁度儀，其特征在于信號硅光電池2的輸出端并接有電阻R1，平衡硅光電池3的輸出端并接有電阻R2及電位器W1、W2，W2的中點(diǎn)接電阻R1，R1、R2的一端與電位器W3、電阻R3串接，W3的中點(diǎn)接數(shù)字顯示表5中集成電路IC1的31腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濁度儀，其特征在于數(shù)字顯示表5中，集成電路IC1的型號為ICL7106，平衡調(diào)整電路4中的R1的阻值大于40KΩ，燈泡1為前端帶聚焦晶體的晶泡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式濁度儀，它由燈泡、信號、平衡硅光電池、平衡調(diào)整電路、數(shù)字顯示表、面板、遮光板、隔板、箱體、箱蓋板等組成。由于采用了高靈敏度數(shù)字電壓表，故讀數(shù)方便，可消除視覺誤差，且調(diào)整、操作簡便；另由于采用適當(dāng)?shù)呢?fù)載使光電池輸出處于非線性范圍，故能線性反映濁度，減少了因使用其它非線性元件引起的零漂及其它不穩(wěn)定因素。本實(shí)用新型無需增加放大電路，成本較低，還可有效地抵消因電壓、光源及溫度等帶來的零漂，是一種較理想的濁度測量儀。
文檔編號G01N21/59GK2081093SQ9022328
公開日1991年7月17日 申請日期1990年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月5日
發(fā)明者蕭鉅鈞 申請人:蕭鉅鈞