[发明专利]一种基于锁相放大技术的水质分析仪

摘要

一种基于锁相放大技术的水质分析仪，属于水质分析领域。它解决了现有的基于朗伯比尔定律的水质分析仪体积大、功耗大和精度低的问题。它包括频率调制电路阵列、LED阵列、光束调节模块、水样室、测温模块、光电转换模块、锁相解调阵列、数据处理模块和显示模块；频率调制电路阵列驱动LED阵列，LED为光源，光束调节模块将LED阵列发出光波合为一束光波，并使其垂直射入水样室；光电转换模块将经水样室射入的一束光波转换为电信号；锁相解调阵列将该电信号分离为多个不同频率的电信号；数据处理模块用于将多个不同频率的电信号进行模数转换，并通过预设的算法得出水样中待测物质的浓度；显示模块显示待测物质的浓度；本发明用于水质分析。

主权项

一种基于锁相放大技术的水质分析仪，包括LED阵列(2)、光束调节模块(3)、测温模块(5)、光电转换模块(6)和数据处理模块(8)，其特征在于：所述水质分析仪还包括频率调制电路阵列(1)、水样室(4)、锁相解调阵列(7)和显示模块(9)；频率调制电路阵列(1)包括多个并联的频率调制电路(10)，任意两个频率调制电路(10)的调制频率不同，每个频率调制电路(10)包括依次串联的频率调制激励单元、放大偏置单元和波形发生单元；LED阵列(2)包括多个并联的LED(11)，任意两个LED(11)的发光波长不同，所述发光波长的范围为180nm至1200nm；频率调制电路(10)的数量等于LED(11)的数量，多个频率调制电路(10)分别用于恒流驱动多个LED(11)；水样室(4)用于存放待分析的水样；多个LED(11)发出的多束光波被光束调节模块(3)耦合为一束光波，并垂直射入水样室(4)；射入水样室(4)的光波经水样的透射，射入光电转换模块(6)；光电转换模块(6)用于将射入的光波转换为电信号；锁相解调阵列(7)包括多个并联的锁相解调电路(12)，多个锁相解调电路(12)的解调频率分别与多个频率调制电路(10)的调制频率相同，每个锁相解调电路(12)包括依次串联的前置放大单元、带通滤波单元、锁相放大单元和低通滤波单元；多个锁相解调电路(12)用于将所述电信号分为多个电信号；频率调制激励单元通过移相单元与低通滤波单元串联；数据处理模块(8)包括物质浓度处理单元(15)和补偿单元(16)，物质浓度处理单元(15)用于将所述的多个电信号从模拟信号转换为数字信号，采集该数字信号，并通过预设的基于朗伯比尔吸收定律的算法，得出水样中待测物质的浓度，补偿单元(16)用于实现光强和温度的零点自动补偿；测温模块(5)用于检测水样的温度，并将实时的水温数据发送至补偿单元(16)；显示模块(9)为LCD，用于显示水样中待测物质的浓度。