[发明专利]一种水体悬浮物浓度实时在线监测传感器及监测方法

权利要求书

1.一种水体悬浮物浓度实时在线监测传感器，其特征在于：其包括依次连接的光学放大器、近红外面阵CCD传感器、嵌入式信号处理单元以及设置于悬浮物与光学放大器之间的能量激发器；其中，近红外面阵CCD传感器用于感知水体中的悬浮物，获取悬浮物的视亮度信息；光学放大器与其匹配的能量激发器作用，放大被测悬浮物的视亮度信息，以增强感光度；嵌入式信号处理单元用于对所述近红外面阵CCD传感器感知的悬浮物视亮度信息进行分析计算得出浓度数值。

2.如权利要求1所述的实时在线监测传感器，其特征在于：所述近红外面阵CCD传感器与悬浮物的间距为0.1～0.3m。

3.如权利要求1所述的实时在线监测传感器进行实时在线监测水体悬浮物浓度的监测方法，其特征在于：包括如下步骤:

步骤1、每隔1～15秒采集近红外面阵CCD传感器输出的像素信息；

步骤2、通过像素点明暗值的变化对输出的像素信息进行计算，获得相对视亮度的对比值，由相对视亮度对比值获得实际视亮度的对比值由式(1)定义:

其中L_w为近红外面阵CCD传感器感知到的白色视亮度，L_b为近红外面阵CCD传感器感知到的黑色视亮度；

步骤3、由Beer-Lambert-Boguer定律，可得水体悬浮物浓度V

其中，x为近红外面阵CCD传感器与悬浮物的间距；C₀为中体中无悬浮物状态下相对视亮度的对比值；常量0.02表示视觉阈值；

步骤4、由于不同波长的光对介质的穿透性不同，因此必须对所测的浓度V进行修正，可得最终的悬浮物浓度度V_LOS为:

其中，常量550表示波长为550nm的绿光，为悬浮物能量激发器输出波长，为波长修正因子，取决于浓度，λ_nm V q V＜0.5km q＝0 q＝V-0.5 1km≤V＜6km q＝0.16×V+0.34 0.5km≤V＜1km 6km≤V＜50km q＝1.3 V≥50km q＝1.6。