CN115791642A - 一种光电转换***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电转换***及方法，包括发光二极管、参比光电转换***、光学分析仪表、测量光电转换***以及光电转换控制单元，发光二极管发出的光分为两路，其中一路入射至参比光电转换***中，另一路入射至待测量溶液，再经反射后入射至测量光电转换***上，参比光电转换***的输出端及测量光电转换***的输出端与光电转换控制单元的输入端相连接，光电转换控制单元的输出端与光学分析仪表相连接，该***及方法能够及时确定反应池是否导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移。
Description
技术领域
本发明属于分析仪表技术领域，涉及一种光电转换***及方法。
背景技术
大部分光学分析仪表通过测量特定光波长下溶液的吸光度可将光学信号转换为电信号，从而计算溶液中离子的含量，例如磷酸根离子在700nm波长下具有较好的吸光度响应值，可通过测量700nm波长的吸光度可测量出溶液中磷酸根离子的含量。
目前大部分的光学分析仪表在设计光电转换***时，都是将光电转换***固定在溶液的反应池上，由于溶液的反应池中添加化学试剂后会发生各种化学反应，为了让吸光度的响应值变化明显，大部分的反应都是沉淀反应，导致反应产生的沉淀物会附着在光电转换***的反射镜和光纤传导部件上，时间久了不仅会导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移，导致测量数据不准确，由于不能及时确定反应池是否导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移，因此经常会导致光学分析仪表测量数据的不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种光电转换***及方法，该***及方法能够及时确定反应池是否导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移。
为达到上述目的，本发明所述的光电转换***包括发光二极管、参比光电转换***、光学分析仪表、测量光电转换***以及光电转换控制单元，发光二极管发出的光分为两路，其中一路入射至参比光电转换***中，另一路入射至待测量溶液，再经反射后入射至测量光电转换***上，参比光电转换***的输出端及测量光电转换***的输出端与光电转换控制单元的输入端相连接，光电转换控制单元的输出端与光学分析仪表相连接。
参比光电转换***包括第一光纤传输件及第一光电转换器，发光二极管发出的光通过第一光纤传输件入射至第一光电转换器，第一光电转换器的输出端与光电转换控制单元相连接。
测量光电转换***包括第二光纤传输件、第三光纤传输件及第二光电转换器，发光二极管发出的光通过第二光纤传输件入射至待测量溶液，入射至待测量溶液上的光经过反射后形成反射光，所述反射光通过第三光纤传输件入射至第二光电转换器，第二光电转换器的输出端与光电转换控制单元相连接。
第一光电转换器及第二光电转换器的型号均为OPT 301M。
通过第一光电转换器及第二光电转换器将可见光波长范围内的光信号转换为0-1.5V的电信号。
测量光电转换***还包括反射镜，入射至待测量溶液上的光经过反射镜反射后形成反射光。
反射镜位于待测量溶液的焦点与第三光纤传输件的发射光接收点位置相同。
反射镜为平凹反射镜，在平凹反射镜上镀膜。
发光二极管为LED发光二极管。
本发明所述的光电转换方法包括以下步骤：
发光二极管发出的光分别入射至参比光电转换***及待测量溶液，参比光电转换***将其入射的光进行光电转换，并将转换得到的第一电信号输入至光电转换控制单元中，入射至待测量溶液上的光反射后形成反射光，所述反射光入射至测量光电转换***中进行光电转换，得第二电信号，再将第二电信号输入至光电转换控制单元中，光电转换控制单元将接收得到的第一电信号及第二电信号发送至光学分析仪表；
光学分析仪表判断第一电信号与第二电信号之间的电压偏差是否大于等于预设值，当第一电信号与第二电信号之间的电压偏差大于等于预设值时，则对反应池进行清洗维护。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的光电转换***及方法在具体操作时，参比光电转换***接收的入射光没有经过待测量溶液，本发明长期运行后，参比光电转换***发出的第一电信号也不会因为反射的污染而发生信号衰减，将参比光电转换***发出的第一电信号与测量的纯净水溶液的第二电信号进行比较，当第二电信号与第一电信号之间的电压偏差较大，则可以认为需要取出反应池进行清洗维护工作，通过参比光电转换***对反应池测量的数据准确性进行判断，判断反应池是否存在引起数据不准确的问题，当存在，则及时对反应池进行清理，避免反应池的沉淀物导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移，确保测量数据的准确性。
附图说明
图1为本发明光电转换***的示意图；
其中，1为发光二极管、2为第一光纤传输件、3为第一光电转换器、4为第二光纤传输件、5为待测量溶液、6为反射镜、7为第三光纤传输件、8为第二光电转换器、9为光电转换控制单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的光电转换***包括发光二极管1、参比光电转换***、测量光电转换***以及光电转换控制单元9，发光二极管1发出的光分为两路，其中一路入射至参比光电转换***中，另一路入射至待测量溶液5，待测量溶液5位于反应池中，再经反射后入射至测量光电转换***上，参比光电转换***将其入射光转换为第一电信号后，再输入至光电转换控制单元9中，测量光电转换***将其入射光转换为第二电信号后，再输入至光电转换控制单元9中。
本发明的光电转换方法包括以下步骤：
发光二极管1发出的光分别入射至参比光电转换***及待测量溶液5，参比光电转换***将其入射的光进行光电转换，并将转换得到的第一电信号输入至光电转换控制单元9中，入射至待测量溶液5上的光反射后形成反射光，所述反射光入射至测量光电转换***中进行光电转换，得第二电信号，再将第二电信号输入至光电转换控制单元9中，光电转换控制单元9将接收得到的第一电信号及第二电信号发送至光学分析仪表。
实施例一
参图1，本实施例中，所述参比光电转换***包括第一光纤传输件2及第一光电转换器3，发光二极管1发出的光通过第一光纤传输件2入射至第一光电转换器3，第一光电转换器3将入射光的光信号转换为第一电信号，再传输至光电转换控制单元9。
测量光电转换***包括第二光纤传输件4、第三光纤传输件7及第二光电转换器8，发光二极管1发出的光通过第二光纤传输件4入射至待测量溶液5，入射至待测量溶液5上的光经过反射后形成反射光，所述反射光通过第三光纤传输件7入射至第二光电转换器8，第二光电转换器8将所述反射光的光信号转换为第二电信号，再传输至光电转换控制单元9中。
需要说明的是，本实施例所述第一光电转换器3及第二光电转换器8的型号均为OPT 301M，通过第一光电转换器3及第二光电转换器8将可见光波长范围内的光信号转换为0-1.5V的电信号。
测量光电转换***还包括反射镜6，入射至待测量溶液5上的光经过反射镜6反射后形成反射光。
反射镜6位于待测量溶液5的焦点与第三光纤传输件7的发射光接收点位置相同，以获取的光强最大，转换得到的第二电信号的电压较大，以检测灵敏度高。
具体的，所述反射镜6为平凹反射镜，在平凹反射镜上镀膜，镀膜的材料选用银镀层，镀层的厚度为0.1mm，反射镜6的参数与选用的发光二极管1配套，保证反射镜6的焦点与第三光纤传输件7的发射光接收点位置相同。
发光二极管1为LED发光二极管。
发光二极管1发出光的波长范围为400nm-760nm。发光二极管1根据需要测量的溶液选择不同波长可见光范围内的元件，一般选用400-760nm波长范围的LED发光二极管，可适用于400nm-760nm可见光范围的溶液成分光学分析设备。
实施例二
本实施例基于实施例一的光电转换***，公开了一种光电转换方法，包括以下步骤：
光电转换控制单元9为发光二极管1提供电压，使发光二极管1发出与所提供电压对应波长的光，发光二极管1发出的光通过第一光纤传输件2入射至第一光电转换器3，第一光电转换器3将入射光的光信号转换为第一电信号，再传输至光电转换控制单元9；发光二极管1发出的光通过第二光纤传输件4入射至待测量溶液5，入射至待测量溶液5上的光经过反射镜6反射后形成反射光，反射光通过第三光纤传输件7入射至第二光电转换器8，第二光电转换器8将反射光的光信号转换为第二电信号，再传输至光电转换控制单元9；光电转换控制单元9接收第一电信号以及第二电信号发送至光学分析仪表。
本发明具有以下特点：
本发明包括发光二极管1、参比光电转换***、测量光电转换***以及光电转换控制单元9，光电转换控制单元9有两个作用，一是为发光二极管1提供电源，通过对电源输出电压的控制，调节发光二极管1发出的光的波长，以便对需要测定的物质进行有针对性的测定，二是接收测量光电转换***发送的第二电信号和参比光电转换***发送的第一电信号，并转发至光学分析仪表，进行数据分析及显示。参比光电转换***接收的入射光没有经过待测量溶液5，本发明长期运行后，参比光电转换***发出的第一电信号也不会因为反射的污染而发生信号衰减，将参比光电转换***发出的第一电信号与测量的纯净水溶液的第二电信号进行比较，当第二电信号与第一电信号之间的电压偏差较大，则可以认为本***需要取出反应池进行清洗维护工作；本发明可实现通过参比光电转换***对反应池测量的数据准确性进行判断，判断反应池是否存在引起数据不准确的问题，当存在，则及时对反应池进行清理，避免反应池的沉淀物导致光学分析仪表的吸光度响应值偏移，确保测量数据的准确性。
本发明的发光二极管1发出的光通过第二光纤传输件4入射至待测量溶液5，反射光通过第三光纤传输件7入射至第二光电转换器8，整个***中不需要将第二光电转换器8和第一光电转换器3直接与反应池(待测量溶液5)固定安装，避免待测量溶液5将第二光电转换器8和第一光电转换器3污染，同时也方便第二光电转换器8和第一光电转换器3清洗，便于后期维护。
反射镜6在待测量溶液5的焦点与第三光纤传输件7的发射光接收点位置相同，可以获得最大的光强，使得转换出的第二电信号较大，灵敏度高。
本发明的发光二极管1为LED发光二极管，LED发光二极管发出光的波长范围为400nm-760nm，LED发光二极管发出光的波长根据光电转换控制单元9而定，实现LED发光二极管发出的光的波长的灵活调节，以便适用于不同的检测物质。本发明的光电转换***，其***集成度高，可适用于400nm-760nm可见光范围的溶液成分光学分析设备。
本发明将参比光电转换***发送的第一电信号和测量光电转换***发送的第二电信号均发送至光学分析仪表，通过光学分析仪表对第一电信号及第二电信号进行分析并显示。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光电转换***，其特征在于，包括发光二极管(1)、参比光电转换***、光学分析仪表、测量光电转换***以及光电转换控制单元(9)，发光二极管(1)发出的光分为两路，其中一路入射至参比光电转换***中，另一路入射至待测量溶液(5)，再经反射后入射至测量光电转换***上，参比光电转换***的输出端及测量光电转换***的输出端与光电转换控制单元(9)的输入端相连接，光电转换控制单元(9)的输出端与光学分析仪表相连接。
2.根据权利要求1所述的光电转换***，其特征在于，参比光电转换***包括第一光纤传输件(2)及第一光电转换器(3)，发光二极管(1)发出的光通过第一光纤传输件(2)入射至第一光电转换器(3)，第一光电转换器(3)的输出端与光电转换控制单元(9)相连接。
3.根据权利要求2所述的光电转换***，其特征在于，测量光电转换***包括第二光纤传输件(4)、第三光纤传输件(7)及第二光电转换器(8)，发光二极管(1)发出的光通过第二光纤传输件(4)入射至待测量溶液(5)，入射至待测量溶液(5)上的光经过反射后形成反射光，所述反射光通过第三光纤传输件(7)入射至第二光电转换器(8)，第二光电转换器(8)的输出端与光电转换控制单元(9)相连接。
4.根据权利要求3所述的光电转换***，其特征在于，第一光电转换器(3)及第二光电转换器(8)的型号均为OPT 301M。
5.根据权利要求3所述的光电转换***，其特征在于，通过第一光电转换器(3)及第二光电转换器(8)将可见光波长范围内的光信号转换为0-1.5V的电信号。
6.根据权利要求3所述的光电转换***，其特征在于，测量光电转换***还包括反射镜(6)，入射至待测量溶液(5)上的光经过反射镜(6)反射后形成反射光。
7.根据权利要求6所述的光电转换***，其特征在于，反射镜(6)位于待测量溶液(5)的焦点与第三光纤传输件(7)的发射光接收点位置相同。
8.根据权利要求6所述的光电转换***，其特征在于，反射镜(6)为平凹反射镜，在平凹反射镜上镀膜。
9.根据权利要求1所述的光电转换***，其特征在于，发光二极管(1)为LED发光二极管。
10.一种光电转换方法，其特征在于，基于权利要求1所述的光电转换***，包括以下步骤：
发光二极管(1)发出的光分别入射至参比光电转换***及待测量溶液(5)，参比光电转换***将其入射的光进行光电转换，并将转换得到的第一电信号输入至光电转换控制单元(9)中，入射至待测量溶液(5)上的光反射后形成反射光，所述反射光入射至测量光电转换***中进行光电转换，得第二电信号，再将第二电信号输入至光电转换控制单元(9)中，光电转换控制单元(9)将接收得到的第一电信号及第二电信号发送至光学分析仪表；
光学分析仪表判断第一电信号与第二电信号之间的电压偏差是否大于等于预设值，当第一电信号与第二电信号之间的电压偏差大于等于预设值时，则对反应池进行清洗维护。
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