專利名稱：光電式生物菌懸液濃度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于檢測液體濃度的光電式生物菌懸液濃度傳感器。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生化反應(yīng)處理過程中，液體儲存和使用中對液體及溶液的生物量濃度進行測量有著大量的需求，當溶液及溶液濃度不同時，其光的折射率不同，光在不同溶液及不同濃度的的溶液中傳輸，其光傳輸參量會發(fā)生變化，從而可對不同溶液及溶液濃度進行測量；現(xiàn)有濃度傳感器如專利號88218979.4存在如下缺點接收管將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后，通過一個可調(diào)電阻直接輸出，未將電信號放大；光學反射棱鏡未將光進行2次反射；因此測量靈敏度低，測量不準確。
實用新型內(nèi)容針對上述已有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種光電式生物菌懸液濃度傳感器。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，根據(jù)本實用新型的一個技術(shù)方案，提供一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼、發(fā)射管、光學準值透鏡、光學反射三棱鏡、聚焦透鏡、接收管、驅(qū)動電路；發(fā)射管和接收管放置在同一平面上并與光學反射三棱鏡的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管和接收管的中心位置與光學反射三棱鏡的棱邊的距離相等，在發(fā)射管與光學反射三棱鏡之間放置一個光學準值透鏡，接收管與光學反射三棱鏡之間放置一個聚焦透鏡；將驅(qū)動電路連接到發(fā)射管和接收管；同時，將光學反射三棱鏡、發(fā)射管、光學準值透鏡、接收管、聚焦透鏡放入耐腐蝕的外殼內(nèi)并整體密封；在接收管后連接一個放大電路，所述放大電路由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，調(diào)整電阻R4可調(diào)整差分放大器的放大倍數(shù)，從而使該傳感器有較高靈敏度和準確性。
其中，發(fā)射管提供光源；光學準值透鏡接收發(fā)射管發(fā)出的光線，使光線全部聚焦形成平行光線發(fā)射到光學反射三棱鏡，可使光線在反射界面處有較大的接觸面；光學反射三棱鏡接收光學準值透鏡發(fā)出的光，光學反射三棱鏡將接收到的光進行2次反射，使光強產(chǎn)生兩次衰減，相當于對溶液的濃度信號起到了放大作用，從而使該傳感器有較高靈敏度；聚焦透鏡接收光學反射棱鏡反射的光并進行聚焦，發(fā)射給接收管；接收管接收聚焦透鏡發(fā)出的光線，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并輸入到放大電路；驅(qū)動電路為發(fā)射管和接收管提供驅(qū)動電壓。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述光學反射三棱鏡是等腰三角形的光學反射三棱鏡，并在光學反射三棱鏡的反射界面處進行鍍膜，使光線在反射界面處產(chǎn)生振蕩，提高了被測溶液以及溶液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述發(fā)射管是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述接收管是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述驅(qū)動電路由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管的集電極。
本實用新型所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，對待測溶液沒有特殊要求，適應(yīng)范圍廣，可廣泛應(yīng)用于制劑、制酒、微量分析、生化、環(huán)保等行業(yè)。該濃度傳感器采用光學反射三棱鏡，對接收到的光進行了二次反射，使光強產(chǎn)生兩次衰減，相當于溶液的濃度(密度)信號起到了放大作用，通過調(diào)整電位器W2而得到不同的基準電平(調(diào)零)，使傳感器獲得不同測量零點，因此測量準確、反應(yīng)靈敏；通過在光學反射三棱鏡的反射界面處進行鍍膜，使光線在反射界面處產(chǎn)生振蕩，提高了被測溶液以及溶液濃度的變化對反射光能衰減的影響，從而提高了測試精度；通過調(diào)整電位器W1可調(diào)整發(fā)射管的發(fā)光強度；同樣調(diào)整W1可使接收管工作在線性區(qū)，從而使該傳感器有較高靈敏度和較好的線性特性，由于該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，因此使用這種濃度傳感器具有較高的性能價格比。


圖1是本實用新型所述的濃度傳感器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型所述的濃度傳感器的光路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
參見圖1和圖2，本實用新型所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，由外殼6、發(fā)射管D1、光學準值透鏡4、光學反射三棱鏡1、聚焦透鏡5、接收管Q1、驅(qū)動電路2、放大電路3構(gòu)成，將光學反射棱鏡1、發(fā)射管D1、光學準值透鏡4、接收管Q1、聚焦透鏡5放入耐腐蝕的外殼6內(nèi)并整體密封后放入待測溶液中，光學反射三棱鏡1可以選用等腰三角形的光學反射三棱鏡，并在光學反射三棱鏡的反射界面處進行鍍膜，其中如圖2所示，發(fā)射管D1和接收管Q1放置在同一平面上并與光學反射三棱鏡1的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管D1和接收管Q1的中心位置與光學反射三棱鏡1的棱邊的距離相等，在發(fā)射管D1與光學反射三棱鏡1之間放置一個光學準值透鏡4，接收管Q1與光學反射三棱鏡1之間放置一個聚焦透鏡5；發(fā)射管D1發(fā)射的光線經(jīng)過光學準值透鏡4后變成平行光線，照射到光學反射三棱鏡1，光學反射三棱鏡1經(jīng)過兩次反射，使光強產(chǎn)生兩次衰減后發(fā)射給聚焦透鏡5，聚焦透鏡5接收后并進行聚焦，照射到接收管Q1；接收管Q1將收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號并送入放大電路；將驅(qū)動電路2連接到發(fā)射管D1和接收管Q1，為發(fā)射管、接收管提供驅(qū)動電壓；在接收管Q1后連接一個放大電路3；所述放大電路3由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管Q1的輸出并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，改變電阻R4可改變差分放大器的放大倍數(shù)；當待測溶液及溶液的濃度發(fā)生變化時，光學反射棱鏡1反射的光強也要發(fā)生變化，放大電路3輸出的電信號也要發(fā)生變化，由此測試出溶液及溶液的濃度。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述發(fā)射管D1可以是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路2，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述接收管Q1可以是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路2，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述驅(qū)動電路2由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，電位器W1的另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管Q1的集電極，通過調(diào)整電位器W1，調(diào)整發(fā)射光強度同時使光敏三極管Q1工作在線性區(qū)。
權(quán)利要求1.一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼(6)、發(fā)射管(D1)、光學準值透鏡(4)、光學反射三棱鏡(1)、聚焦透鏡(5)、接收管(Q1)、驅(qū)動電路(2)；發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)放置在同一平面上并與光學反射三棱鏡(1)的一條棱邊垂直，同時發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)的中心位置與光學反射三棱鏡(1)的棱邊的距離相等，在發(fā)射管(D1)與光學反射三棱鏡(1)之間放置一個光學準值透鏡(4)，接收管(Q1)與光學反射三棱鏡(1)之間放置一個聚焦透鏡(5)；將驅(qū)動電路(2)連接到發(fā)射管(D1)和接收管(Q1)；同時，將光學反射三棱鏡(1)、發(fā)射管(D1)、光學準值透鏡(4)、接收管(Q1)、聚焦透鏡(5)放入耐腐蝕的外殼(6)內(nèi)并整體密封；其特征在于在接收管(Q1)后連接一個放大電路(3)，所述放大電路(3)由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“-”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于光學反射三棱鏡(1)是等腰三角形的光學反射三棱鏡，并在光學反射三棱鏡的反射界面處進行鍍膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生光電式物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述發(fā)射管(D1)是紅外線發(fā)射二極管，所述紅外線發(fā)射二極管的陽極接驅(qū)動電路(2)，紅外線發(fā)射二極管的陰極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述接收管(Q1)是光敏三極管，所述光敏三極管的集電極接驅(qū)動電路(2)，光敏三極管的發(fā)射極接差分放大器的“-”端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電式生物菌懸液濃度傳感器，其特征在于所述驅(qū)動電路(2)由電阻R1與電位器W1串聯(lián)組成，電位器W1的一端接電源，電位器W1的另一端接電阻R1，電阻R1的另一端接紅外線發(fā)射二極管的陽極，電位器W1的動觸點接光敏三極管(Q1)的集電極。
專利摘要一種光電式生物菌懸液濃度傳感器，包括外殼(6)、發(fā)射管(D1)、光學準值透鏡(4)、光學反射三棱鏡(1)、聚焦透鏡(5)、接收管(Q1)、驅(qū)動電路(2)；在接收管(Q1)后連接一個放大電路(3)，所述放大電路(3)由差分放大器組成，差分放大器的“+”端通過電阻R3接電源，通過電位器W2接地，差分放大器的“－”端連接到接收管(Q1)的輸出，并通過電阻R2接地；電阻R4連接在差分放大器的“+”端和輸出端之間，可廣泛應(yīng)用于制劑、制酒、微量分析、生化、環(huán)保等行業(yè)。
文檔編號G01D5/58GK2819214SQ20052003325
公開日2006年9月20日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者趙明富, 廖強, 朱恂, 羅松 申請人:重慶工學院