[实用新型]一种光学溶解氧传感器

说明书

一种光学溶解氧传感器，属于溶解氧含量的测量领域。传感器包括荧光探测反应腔和主控制板。其中荧光探测反应腔底部为荧光材料，荧光材料上方防水封装的底部设有菲涅尔透镜，荧光探测反映腔主要实现LED驱动、温度测量、光电信号转化、I/V转换等功能。主控制板实现协调系统工作、数据采集计算、与外界进行信息交换以及为整个系统供电等功能。该两部分采用分离式设计，中间通过屏蔽总线式结构进行连接。本实用新型基于光学法的原理，可以实现水中溶解氧在线持续测量；同时采用分离式设计思想，以屏蔽总线结构连接传感器探测头和主控板两部分，拆卸更换方便，便于更换和维护清理传感器。

技术领域

本实用新型设计一种低成本易维护的光学溶解氧传感器，涉及传感器检测、智能仪表开发、荧光淬灭原理以及物联网技术等领域。

背景技术

水中溶解氧浓度的测量在农业、工业、环保等行业都具有及其重要的意义。例如在水产养殖中，利用溶解氧传感器可以实时测量养殖水域的溶解氧浓度，实现预先提前增氧的操作，降低由于缺氧而产生“浮头”现象，极大提高水产养殖的安全性。除此之外，由于水中溶解氧含量是进行水质监测的一项重要指标，溶解氧传感器还可以用于对污水进行监测。

当前市面上流通的溶解氧传感器大致有四类：碘量法溶解氧传感器、电化学法溶解氧传感器、分光光度法溶解氧传感器以及荧光淬灭溶解氧传感器。其中除荧光淬灭的测量方法外，其他测量方法均不适于在线持续测量溶解氧浓度，不满足水产养殖的在线使用需求。但当前市面上存在的基于荧光淬灭原理的溶解氧传感器多为进口，即使国产的溶解氧传感器，价格也非常昂贵，农民负担不起，且安装使用步骤繁琐、传感器清洗操作较难，难以在水产养殖物联网中大规模推广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低成本且易维护清理的荧光法溶解氧传感器，以解决现有的光学溶解氧传感器价格昂贵、安装步骤繁琐以及清洗困难的问题。

本实用新型的技术方案：

一种光学溶解氧传感器，所述的光学溶解氧传感器包括荧光探测反应腔、屏蔽线束和主控制部分；

所述的荧光探测反应腔经防水封装后部署在待测水体中，包括荧光材料、菲涅尔透镜和探测头部分；荧光材料位于荧光探测反应腔的最底部，荧光材料上方防水封装的底部设有菲涅尔透镜，探测头部分包括光电处理模块、温度测量模块和LED驱动模块；其中，荧光材料和光电处理模块分别放置于透镜的两个焦点位置；LED驱动模块的光通过菲涅尔透镜，汇聚到荧光材料上，并经荧光材料作用后通过菲涅尔透镜汇聚到光电处理模块；

所述的主控制部分包括模数转换模块、电源管理模块、PWM驱动模块、MCU和通信模块；模数转换模块分别与光电处理模块、MCU相连；电源管理模块与各个模块相连，为其供电；PWM驱动模块分别与LED驱动模块、MCU相连；MCU还分别与通信模块、温度测量模块相连；

所述的荧光探测反应腔与主控制部分之间采用分离式设计，通过屏蔽线束进行连接，实现可插拔、便于拆卸更换的分离式设计。

进一步的，所述的电源管理模块的供电方式为USB供电、5V供电或12-24V供电。

进一步的，所述的模数转换模块包括485通信装置、USB串口通信装置以及无线蓝牙通信装置，方便数据之间的交互。

进一步的，所述的光电处理模块包括光电信号转化装置以及I/V转化装置，其中光电信号转化装置采用红色单色传感器芯片S6430-01。

进一步的，所述LED驱动模块中的LED灯为5050封装的高亮红色和蓝色LED灯，作为参照光源和激发光源。

本实用新型主要具有以下特点：

1、同时具有电路结构和光路结构对称的中心波长为450nm的蓝色LED驱动装置与中心波长为730nm的红光LED驱动装置，采用差动测量思想，降低传感器的共模误差，降低噪声干扰；