CN103480197B - 环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器 - Google Patents

Abstract

本发明的环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，由软管流量检测器、动片和定片三大部分组成；动片与定片组成可变电容，将动片的移动转换为电容的变化，进而由可变电容的检测电路检测到电容的变化，就可以判断后段输水软管的流水量，从而间接判断出过滤膜是否堵塞。

Description

环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器

技术领域

 本发明涉及环境水样检测，进一步涉及环境水样全自动过滤装置，具体是环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器。

背景技术

当前，我国江河、湖泊、近海等环境水体污染十分严重，已严重影响了人民群众的生活质量，制约我国经济社会的持续发展。对环境水体污染情况进行实时监测已刻不容缓。

环境水体中的硝酸盐-氮、亚硝酸盐-氮、铵氮和磷酸盐等易被植物吸收的无机盐通常称为营养盐。对环境水体中营养盐测监测，先要采集环境水体的水样，然后对环境水样中氮磷营养盐进行测定。由于化学反应的需要，需对被测定的水样经0.45μm滤膜过滤，才能进行后续化学反应。要实现水样的实时监测，就必须实现对环境水样的自动过滤。而我国水体污染相当严重，水体中含有大量颗粒物质量，过滤膜很容易被堵塞，因此必须对过滤膜的工作状态进行实时检测，并通过标准接口将检测结果及时上传到主控制板上的主控制器，以便主控制器实时控制全自动过滤装置各部分工作流程，保证整个***有序工作。

发明内容

由于分析化学的需要，整个自动过滤装置不能和金属等影响化学分析结果的物质接触，所以从本质上讲过滤膜工作状态智能检测器就是一个非接触式高灵敏度流量计，通过流量间接判断过滤膜是否堵塞。

本发明的目的是提供一种环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器。

环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，其特征在于由软管流量检测器、动片和定片三大部分组成；

所述软管流量检测器包括流量检测器固定架和流量检测器滑动架，流量检测器固定架固定于外壳，设置可以容许流量检测器滑动架在其中滑动的滑动槽，并设置与滑动槽垂直交叉的用于软管通过的通孔；流量检测器滑动架前部设置用于软管通过的通孔，后部与动片支架相连；

所述动片固定于动片支架上，所述定片固定于定片支架上，定片支架固定于外壳上，动片支架与定片支架之间设置弹簧，动片与定片的数量相等，动片与定片之间有绝缘纸隔离。

其中，动片为两组，动片的片数为每组2~8片，形成两组动片极板组；定片的组数及每组定片的片数与动片相同，形成两组定片极板组，定片极板组中的定片与动片极板组中的动片两两穿插安置。

且两组动片极板组设置在动片支架上下对称位置，形成上动片极板组和下动片极板组，两组定片极板组设置在定片支架上下对称位置，形成与动片极板组相对应的上定片极板组和下定片极板组。

本发明中，置于动片支架与定片支架之间的弹簧数量为1~4根，且设置用于放置弹簧的弹簧固定架，弹簧固定架的长度短于弹簧弹出状态时的长度，且它们的差值大于流量检测器滑动架工作时滑动的距离。

流量检测器滑动架的后部连接于动片支架中部，弹簧设置在对应流量检测器滑动架的位置。

动片位于定片之上，动片与定片之间的绝缘纸固定在动片之下，并与动片一起移动。也可以将动片与定片之间的绝缘纸固定在定片之上。这样绝缘纸就不移动。当然，动片也可以位于定片之下。

作为一个完整的装置，本发明的环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器还必须连接到相关的电路中，才能进行工作。本发明中，是将动片与定片电连接到可变电容的检测电路。

软管流量检测器包括流量检测器固定架和流量检测器滑动架，流量检测器固定架的用于软管通过的通孔，为圆孔、半圆形或U型缺口；流量检测器滑动架的用于软管通过的通孔，为圆孔、半圆形或U型缺口。

上下动片极板组与上下定片极板组中的动片和定片相互两两穿插安装，每个极板之间由绝缘纸隔离。从本质讲上下动片极板组与上下定片极板组是电容的极板，这样上下动片极板组与上下定片极板组就构成了一个容量可变的电容器。

动片支架与定片固定支架之间安装有弹簧，弹簧推动动片支架，动片支架又推动流量检测器滑动架向流量检测器固定架方向滑动。

当由于过滤膜堵塞，后段输水软管中无水样（或软管中水压减小）时，在弹簧的作用下上下动片极板组向流量检测器固定架方向移动，动片组与定片组之间的相对面积减少，电容容量减小。当过滤膜堵塞畅通，后段输水软管中有水样流动（软管中水压增大），在水压的作用下流量检测器滑动架向定片固定支架方向移动，使上下动片极板组也向定片固定支架方向移动，从而使动片组与定片组之间的相对面积增加，电容容量增大。

所以，本发明的环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，实际上是将流量检测器滑动架的移动转换为电容的变化，进而由可变电容的检测电路检测到电容的变化，就可以判断后段输水软管的流水量，从而间接判断出过滤膜是否堵塞。

附图说明

图1是过滤膜工作状态智能检测器结构示意图；

图2是流量检测器固定架和流量检测器滑动架配合示意图；

图3是动片支架与动片极板组结构示意图；

图4是定片支架与定片极板组结构示意图；

图5是电容变化的检测电路原理图；

图6是过滤膜工作状态智能检测器应用装配图。

图中包括：软管流量检测器1，流量检测器滑动架2，动片支架3，上动片极板组4，上绝缘纸组5，上定片极板组6，弹簧固定架7, 弹簧对8, 定片支架9, 下定片极板组10, 下绝缘纸组11, 下动片极板组12，外壳13, 后段输水软管14, 固定孔15, 流量检测器固定架16，正弦波信号源20，可变电容21，信号调理电路22，相敏检测电路23，小信号放大器24，检波电路25，低通滤波电路26，电阻27，微控制器28，数字信号线29，CAN总线接口电路30，总线连接线31，过滤膜工作状态智能检测器41，后段输水软管42，过滤后水样容器43，过滤后水样44，上部锥体45，过滤膜46，下部锥体47，待过滤水样48，，待过滤水样容器49，前段输水软管50，蠕动泵51，CAN总线接口Ⅰ52，主控制板53，总线连接线54，CAN总线接口Ⅱ 55。

具体实施方式

实施例1

见图1。环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，由软管流量检测器1、动片（包括上动片极板组4和下动片极板组12）及定片（包括上定片极板组6与下定片极板组10）三大部分组成；

所述软管流量检测器1包括流量检测器固定架16和流量检测器滑动架2，流量检测器固定架16通过在固定孔15中接入紧固件而固定于外壳13，设置可以容许流量检测器滑动架2在其中滑动的滑动槽，并设置与滑动槽垂直交叉的用于软管（后段输水软管14）通过的通孔；流量检测器滑动架2前部设置用于软管（后段输水软管14）通过的通孔，后部与动片支架3相连。

两组动片极板组设置在动片支架3上下对称位置（参见图3），形成上动片极板组4和下动片极板组12，两组定片极板组设置在定片支架9上下对称位置（参见图4），形成与动片极板组相对应的上定片极板组6和下定片极板组10。上动片极板组4和下动片极板组12中，动片的片数为每组4片，上定片极板组6和下定片极板组10中，定片的片数也是每组4片，定片极板组中的定片与动片极板组中的动片两两穿插安置。

上绝缘纸组 5中的4片绝缘纸分别将上动片极板组4和上定片极板组6的动片和定片两两隔离开，下绝缘纸组11的4片绝缘纸分别将下动片极板组4和下定片极板组6的动片和定片两两隔离开。

动片位于定片之上，动片与定片之间的绝缘纸固定在动片之下，并与动片一起移动。

定片支架9固定于外壳13上，动片支架3与定片支架8之间设置弹簧8，弹簧8数量为2根，且设置用于放置弹簧8的弹簧固定架7，弹簧固定架7的长度短于弹簧8弹出状态时的长度，且它们的差值大于流量检测器滑动架2工作时滑动的距离。

流量检测器滑动架2的后部连接于动片支架3中部，弹簧8设置在对应流量检测器滑动架2的位置，即两个弹簧8以流量检测器滑动架2为中点安置。这样才能更好地保证流量检测器滑动架2平稳滑动。

见图2。流量检测器固定架16的用于软管通过的通孔，为半圆形，流量检测器滑动架2的用于软管通过的通孔，为半圆形。

见图5。本发明的环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，其动片与定片电连接到可变电容的检测电路。动片与定片及夹在之间的绝缘纸，组成可变电容。

正弦波信号源20产生中频正弦信号，正弦信号分为两路，一路加在由可变电容21（即动片与定片）和电阻27组成电路的输入端，另一路经过信号调理电路22后加到相敏检测电路23的参考信号端。由于电容的作用，使由可变电容21与电阻27组成电路的输出正弦信号与输入正弦信号相比，有一个相位的滞后，可变电容21电容的变化，必然引起滞后相位的变化。相敏检测电路23输出与两输入信号相位差大小成正比，相位差越大，相敏检测电路23的输出越大。相敏检测电路23的输出经小信号放大器24、检波电路25和低通滤波电路26后，输送至微控制器28的模数转换管脚。信号进入微控制器28后，首先经信号调整后，直接进行模数转换，对转换后的数字信号进行运算，与预先存储在微控制器28中的相关数据进行比对，判断后段输水管道中水样的流量，然后经数据信号线29、CAN总线接口电路30和CAN总线连接线31，最终送至主控制器。以便主控制器实时控制全自动过滤装置各部分工作流程，保证整个***有序工作。

实施例2

本发明的环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器的应用

见图6。过滤膜工作状态智能检测器41安置在后段输水软管42，即在过滤膜46之后。过滤膜46夹在上部锥体45与下部锥体47中间。蠕动泵51安置在前段输水软管50，即在过滤膜46之前。过滤膜工作状态智能检测器41设置CAN总线接口Ⅱ 55，通过总线连接线54连接到CAN总线接口Ⅰ52，并进入到主控制板53。

工作时，蠕动泵51转动，从待过滤水样容器49中抽取待过滤水样48，经前段输水软管50、蠕动泵51、下部锥体47、过滤膜46、上部锥体45、后段输水软管42、过滤膜工作状态标准化智能检测器41输送至过滤后水样容器43中，完成对待过滤水样48的过滤，得到过滤后水样44。

如果过滤膜46堵塞，虽然蠕动泵51转动，但待过滤水样48只能送至下部锥体47处。上部锥体45、后段输水软管中42无水样流动，过滤膜工作状态智能检测器41检测到此状态，从CAN总线接口Ⅱ 55、经总线连接线54、CAN总线Ⅰ52，将此状态报告给主控制板53中的主控制器，主控制器从而判断是否需要中断过滤过程，启动更换过滤膜程序，实现过滤膜的自动更换。

Claims (9)

1.环境水样全自动过滤装置过滤膜工作状态智能检测器，其特征在于由软管流量检测器、动片和定片三大部分组成；

所述软管流量检测器包括流量检测器固定架和流量检测器滑动架，流量检测器固定架固定于外壳，设置可以容许流量检测器滑动架在其中滑动的滑动槽，并设置与滑动槽垂直交叉的用于软管通过的通孔；流量检测器滑动架前部设置用于软管通过的通孔，后部与动片支架相连；

所述动片固定于动片支架上，所述定片固定于定片支架上，定片支架固定于外壳上，动片支架与定片支架之间设置弹簧，动片与定片的数量相等，动片与定片之间有绝缘纸隔离。

2.根据权利要求1的检测器，其特征在于：动片为两组，动片的片数为每组2~8片，形成两组动片极板组；定片的组数及每组定片的片数与动片相同，形成两组定片极板组，定片极板组中的定片与动片极板组中的动片两两穿插安置。

3.根据权利要求2的检测器，其特征在于：两组动片极板组设置在动片支架上下对称位置，形成上动片极板组和下动片极板组，两组定片极板组设置在定片支架上下对称位置，形成与动片极板组相对应的上定片极板组和下定片极板组。

4.根据权利要求1的检测器，其特征在于：弹簧数量为1~4根，且设置用于放置弹簧的弹簧固定架，弹簧固定架的长度短于弹簧弹出状态时的长度，且它们的差值大于流量检测器滑动架工作时滑动的距离。

5.根据权利要求1的检测器，其特征在于：流量检测器滑动架的后部连接于动片支架中部，弹簧设置在对应流量检测器滑动架的位置。

6.根据权利要求1的检测器，其特征在于：动片位于定片之上，动片与定片之间的绝缘纸固定在动片之下，并与动片一起移动。

7.根据权利要求1的检测器，其特征在于：动片位于定片之上，动片与定片之间的绝缘纸固定在定片之上。

8.根据权利要求1的检测器，其特征在于：流量检测器固定架的用于软管通过的通孔，为圆孔、半圆形或U型缺口；

流量检测器滑动架的用于软管通过的通孔，为圆孔、半圆形或U型缺口。

9.根据权利要求1的检测器，其特征在于：动片与定片电连接到可变电容的检测电路。