申请/专利权人：深圳市比特原子科技有限公司

申请日：2016-10-10

公开（公告）日：2020-05-26

公开（公告）号：CN106644974B

主分类号：G01N21/31(20060101)

分类号：G01N21/31(20060101);G01N21/33(20060101);G01N21/3577(20140101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.05.26#授权;2017.06.06#实质审查的生效;2017.05.10#公开

摘要：本发明适用于多光谱检测技术领域，提供了一种水质检测装置及其检测方法，所述水质检测装置包括：若干单色LED光源、与每个所述单色LED光源一一对应的光电探测器、MCU、温度传感器；所述光电探测器和所述温度传感器分别与所述MCU连接，MCU与若干单色LED光源连接；光电探测器用于探测对应的每个单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将原始光强信号发送给MCU；温度传感器用于检测被检测水样的温度，并将被检测水样的温度发送给MCU；MCU用于对接收到的原始光强信号和被检测水样的温度进行处理，得到被检测水样的水质参数检测指标。本发明提供的装置成本低，并且能安装在家用净水机中实现实时在线检测。

主权项：1.一种水质检测装置，其特征在于，包括：若干单色LED光源、与每个所述单色LED光源一一对应的光电探测器、MCU、温度传感器；所述光电探测器和所述温度传感器分别与所述MCU连接，所述MCU与所述若干单色LED光源连接；所述光电探测器用于探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU；所述温度传感器用于检测所述被检测水样的温度，并将所述被检测水样的温度发送给所述MCU；所述MCU用于对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理，得到所述被检测水样的水质参数检测指标；所述水质检测装置还包括：恒流源电路、升压电路，所述恒流源电路一端与所述若干单色LED光源连接，另一端与所述MCU连接，所述升压电路与所述恒流源电路连接；所述恒流源电路用于根据所述MCU的指令为所述若干单色LED光源提供特定的恒流电源，所述恒流电源用于驱动所述若干单色LED光源工作；所述升压电路用于提供驱动所述若干单色LED光源所需要的电压；所述恒流源电路为可调恒流源电路，所述恒流源电路输出的电流可以通过所述MCU编程调节，以满足校正算法的要求；所述校正算法，用于对所述水质检测装置进行校正和标定；步骤为：设定由每一路单色LED光源和与其对应的光电探测器组成的每一个通道的目标输出电压值为2400mV，设定各通道的默认工作电流为20mA，被检测水样采用配置标准溶液用的纯净水，所述纯净水的温度为25摄氏度；采集各通道的默认工作电流下的电压值，并分别比较采集的各个通道的电压值与所述目标输出电压值的大小；通过改变驱动电流值，直至该通道的电压值与所述目标输出电压值最接近；设定当前的驱动电流值为该通道的新的工作电流；采集该新的工作电流下各通道的电压值作为该通道的背景光谱，并将所述背景光谱存储于所述MCU；所述各通道的默认工作电流下的电压值为各通道的实际AD采样电压减去该通道对应的单色LED光源不亮情况下的黑暗电压值；所述标定的步骤为，分别配置浓度在目标检测范围的不同浓度的四种标准溶液，并分别采集所述四种标准溶液的原始光谱值，根据所述原始光谱值获得四种标准溶液对应的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线、色度的标准工作曲线和浊度的标准工作曲线，并保存于所述MCU的flash中。

全文数据：一种水质检测装置及其检测方法技术领域[0001] 本发明属于多光谱检测技术领域，尤其涉及一种水质检测装置及其检测方法。背景技术[0002] 水是生命之源，随着水污染问题的越来越严重，人们对日常的饮水安全关注度也逐渐升高。因此越来越多的家庭安装了家用反渗透式净水器。但是目前尚没有一种有效的方法评估净水器出水的净化效果。这带来一个问题是消费者无法有效评估净水器的净化效果，以及无法准确判断需要更换滤芯的时间。[0003] 目前，某些高端定位的净水器加装了水质TDSTotaldissolvedsolids，溶解性总固体检测器用来评估水质的净化效果。然而TDS指标反映的是水中电离的离子的浓度，而这些阴阳离子的多少并不能直接反映水质优劣，比如，纯净水的TDS相对于矿泉水是低的，但并不代表矿泉水的水质就是差的。[0004] 而国家标准中对于水质检测有106项指标，其中有30多项指标是与水体的有机物污染相关。因此通过判断水质有机物指标去评价水质优劣更有现实意义。TOC总有机碳和COD化学需氧量是反映水体有机物污染的两项重要指标。然而，过去在水质检测过程中采用电化学分析水质监测技术测量，这种方法周期长、测量复杂，所需化学原料多。[0005] 近几年来，紫外-可见光谱分析技术在水质监测中的应用，具有无二次污染、无需化学试剂及可实现多参数测量等众多优点。随着信息技术的进一步发展，水质光谱数据处理得到了进一步发展。就当前来说，紫外-可见光谱分析法进行水质检测主要是对T0C、C0D、TURB浊度及N03-N等水质参数进行监测，而根据具体检测方法的不同，紫外-可见光谱水质分析参数主要有连续光谱分析、多波长分析、双波长分析及单波长分析等方法。目前，有采用紫外光谱方法，能实现快速、多参数的水质检测;但是该方法成本高几万元、体积大、功耗高，设备出厂需要严格校正，不能安装在家用净水器中。发明内容[0006] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种水质检测装置及其检测方法，旨在提供一种能方便地与净水器的水路管道连接，并能实时在线检测和分析净水器对饮用水净化程度的水质检测装置。[0007] 本发明提供了一种水质检测装置，包括:若干单色LED光源、与每个所述单色LED光源一一对应的光电探测器、MCU、温度传感器;所述光电探测器和所述温度传感器分别与所述MCU连接，所述MCU与所述若干单色LED光源连接；[0008] 所述光电探测器用于探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU;[0009] 所述温度传感器用于检测所述被检测水样的温度，并将所述被检测水样的温度发送给所述MCU；[0010] 所述MCU用于对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理，得到所述被检测水样的水质参数检测指标。[0011] 进一步地，所述若干单色LED光源包括红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源，所述光电探测器包括第一娃基光电二极管、第二娃基光电二极管和一个氮化镓材料及工艺的光电二极管;所述红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源与所述第一娃基光电二极管、第二娃基光电二极管和一个氮化镓材料及工艺的光电二极管对应，用于感测对应的单色LED光源的原始光强信号;所述第一硅基光电二极管和所述第二硅基光电二极管用于感测可见光到近红外范围波长的光强信号，所述氮化镓材料及工艺的光电二极管用于感测紫外到深紫外范围波长的光强信号。[0012] 进一步地，所述水质检测装置还包括电流电压转换电路、滤波放大电路和模数转换电路，所述电流电压转换电路一端与所述光电探测器连接，另一端与所述滤波放大电路连接，所述模数转换电路一端与所述滤波放大电路连接，另一端与所述MCU连接；[0013] 所述电流电压转换电路用于将所述光电探测器探测到的光电流信号转换为电压信号，所述滤波放大电路用于将所述电压信号进行低通滤波和放大处理，所述模数转换电路用于将处理后的信号进行模数转换得到原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，并发送给所述MCU。[0014] 进一步地，所述水质检测装置还包括:恒流源电路、升压电路，所述恒流源电路一端与所述若干单色LED光源连接，另一端与所述MCU连接，所述升压电路与所述恒流源电路连接；[0015] 所述恒流源电路用于根据所述MCU的指令为所述若干单色LED光源提供特定的恒流电源，所述恒流电源用于驱动所述若干单色LED光源工作;所述升压电路用于提供驱动所述若干单色LED光源所需要的电压。[0016] 进一步地，所述水质检测装置还包括:串行通信接口，所述串行通信接口与所述MCU连接，用于接收外界发送的控制指令给所述MCU和发送所述MCU的检测结果。[0017] 进一步地，所述原始光强信号包括采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，所述水质参数检测指标包括浊度、色度、TOC、COD和温度;所述MCU对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理的过程具体为:[0018] 利用吸光度公式A=log1Ι计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱，其中，I为采集到的透过当前水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为预存的各个通道对应的背景光谱;利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度;根据校正后的红外光吸光度，并结合预先标定的浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度;利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合预先标定的色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度;利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合预先标定的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的TOC、COD。[0019] 本发明还提供了上述水质检测装置的检测方法，包括:[0020] 步骤SI，光电探测器一一探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU;[0021] 步骤S2，所述MCU接收所述光电探测器发送的原始光强信号，并接收所述温度传感器检测到的被检测水样的温度；[0022] 步骤S3，所述MCU根据所述原始光强信号和所述被检测水样的温度，并结合相关算法得到所述被检测水样的水质参数检测指标。[0023] 进一步地，所述步骤SI具体为:光电探测器一一探测对应的红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并经过所述电压转换电路、滤波放大电路和模数转换电路处理后，得到原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，并将所述原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱发送给所述MCU。[0024] 进一步地，所述步骤SI之前还包括:步骤SO，对所述水质检测装置进行校正和标定；[0025] 所述校正的步骤为，设定由每一路单色LED光源和与其对应的光电探测器组成的每一个通道的目标输出电压值为2400mV，设定各通道的默认工作电流为20mA，被检测水样采用配置标准溶液用的纯净水，所述纯净水的温度为25摄氏度;采集各通道的默认工作电流下的电压值，并分别比较采集的各个通道的电压值与所述目标输出电压值的大小;通过改变驱动电流值，直至该通道的电压值与所述目标输出电压值最接近;设定当前的驱动电流值为该通道的新的工作电流;采集该新的工作电流下各通道的电压值作为该通道的背景光谱，并将所述背景光谱存储于所述MCU;[0026] 所述各通道的默认工作电流下的电压值为各通道的实际AD采样电压减去该通道对应的单色LED光源不亮情况下的黑暗电压值；[0027] 所述标定的步骤为，分别配置浓度在目标检测范围的不同浓度的四种标准溶液，并分别采集所述四种标准溶液的原始光谱值，根据所述原始光谱值获得四种标准溶液对应的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线、色度的标准工作曲线和浊度的标准工作曲线，并保存于所述MCU的flash中。[0028] 进一步地，所述步骤S3具体包括:[0029] 步骤S31，利用吸光度公式A=log10I计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱，[0030] 其中，I为采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为各个通道对应的背景光谱；[0031] 步骤S32，利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度；[0032] 步骤S33，根据校正后的红外光吸光度，并结合所述浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度；[0033] 步骤S34，利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合所述色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度；[0034] 利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合所述TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的TOC、COD。[0035] 本发明与现有技术相比，有益效果在于:本发明提供的一种水质检测装置及其检测方法，采用多光谱的分析方法，可快速、实时在线地检测水的多个参数指标，从而分析水质，解决了传统方法的送检时间久，成本高等问题。[0036]该水质检测装置使用成本低廉的单色LED做光源，并采用多波长光谱技术结合所述的校正方法消除了LED—致性差带来的检测精度问题，实现了该装置制作的低成本;并且该水质检测装置可以方便地与净水器的水路管道连接，实现了实时在线检测和分析净水器对饮用水净化程度的目的，为每个家庭提供一个饮水安全保障。附图说明[0037]图1是本发明实施例提供的水质检测装置的示意图；[0038]图2是图1提供的水质检测装置的检测方法的流程示意图。具体实施方式[0039] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0040] 本发明的主要实现思想为:在利用水质检测装置检测之前，先对所述水质检测装置进行校正、标定;然后检测水质，具体在检测水质的时候，通过光电探测器和温度传感器来检测原始光强信号和被检测水样的水温，然后MCU根据检测到的原始光强信号和水温，利用相关算法进行分析，得到被检测水样的T0C、C0D、色度和浊度的检测结果;最后将检测结果发送出去。[0041] 下面先介绍这种水质检测装置，如图1所示，包括:若干单色LED光源1、与每个所述单色LED光源一一对应的光电探测器2、MCU3、温度传感器4;所述光电探测器2和所述温度传感器4分别与所述MCU3连接，所述MCU3与所述若干单色LED光源I连接;所述光电探测器2用于探测对应的每个所述单色LED光源I发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU3;所述温度传感器4用于检测所述被检测水样的温度，并将所述被检测水样的温度发送给所述MCU3;所述MCU3用于对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理，得到所述被检测水样的水质参数检测指标。[0042] 具体地，LED光源电路采用多波长组合LED的形式，分别有深紫外、可见、近红外、红外等不同波长的LED发光光源组成。本发明实施例采用若干单色LED光源I组成LED光源电路，具体地，所述若干单色LED光源I包括红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源。未来跟据功能扩展的需要可以增加不同波长的LED光源;此外，也可以用激光二极管代替LED光源形成单色性能更好的激光光源来满足其他水质参数的检测。[0043] 具体地，所述光电探测器采用两种不同半导体材料和制程工艺的器件，具体包括传统的第一硅基光电二极管、第二硅基光电二极管和一个新型的氮化镓材料及工艺的光电二极管。此外，后续功能扩展也可以采用其他光电探测器件，包括红外探测器、热释电传感器、红外热电堆、XD、CM0S图像传感器等光电探测器件。[0044] 具体地，所述第一硅基光电二极管和所述第二硅基光电二极管用于感测可见光到近红外范围波长的光强信号，所述氮化镓材料及工艺的光电二极管用于感测紫外到深紫外范围波长的光强信号;在本发明中，所述第一硅基光电二极管用于感测所述红外光LED光源发出的原始光强信号，所述第二硅基光电二极管用于感测可见光LED光源发出的原始光强信号，所述氮化镓材料及工艺的光电二极管用于感测紫外光LED光源发出的原始光强信号。[0045] 进一步地，所述水质检测装置还包括:电流电压转换电路5、滤波放大电路6和模数转换电路7，所述电流电压转换电路5—端与所述光电探测器2连接，另一端与所述滤波放大电路6连接，所述模数转换电路7—端与所述滤波放大电路6连接，另一端与所述MCU3连接；所述电流电压转换电路5用于将所述光电探测器2探测到的光电流信号转换为满足后端模数转换电路7要求的电压信号;所述滤波放大电路6用于将所述电压信号进行低通滤波和放大，进一步对模拟信号进行处理，使其满足噪声和幅值的要求;所述模数转换电路6用于将处理后的信号进行模数转换得到原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，并发送给所述MCU3。[0046] 进一步地，所述水质检测装置还包括:恒流源电路8、升压电路9，所述恒流源电路8一端与所述若干单色LED光源I连接，另一端与所述MCU3连接，所述升压电路9与所述恒流源电路8连接。[0047]具体地，恒流源电路8用于根据所述MCU3的指令，提供驱动所述若干单色LED光源I工作的稳定的恒流电源。由于检测参数的不同和校正算法的要求，驱动所述若干单色LED光源I的电流要求是可控的，因此该部分电路是一种可调恒流源电路，输出电流可以通过MCU3编程调节，而且电流调节的步进精度较高。[0048]具体地，系统采用直流3-5V供电，所述升压电路用于升压得到驱动所述若干单色LED光源I所需要的较高电压。此升压电路也可以通过MCU3控制通断，从而在系统空闲的时候实现较低的电流消耗。[0049]具体地，所述水质检测装置还包括:串行通信接口 10，所述串行通信接口10与所述MCU连接，用于接收外界发送的控制指令给所述MCU3和发送所述MCU3的检测结果。[0050] 更具体地，所述串行通信接口10为所述MCU3自带的串行通信接口10，如IICUARTSPI等，与外部电路通信，用于接收控制指令和发送检测结果。[0051] 更具体地，可以采用蓝牙模块代替上述串行通信接口10，结合手机APP，可以实现检测结果在用户手机上的实时查看;再次，通过发送水质和用户数据即用户在APP上的注册信息，如手机号、区域定位、操作时间等到云端的后台系统，就可以记录不同区域用户的水质情况，进而绘制水质地图，来提供更多的衍生服务。[0052] 具体地，所述温度传感器4采用NTC热敏电阻实现，用于检测所述被检测水样的温度，并对红外光谱的吸光度进行温度校正。[0053]具体地，所述MCU3承担数据的处理、电路系统的控制和模拟信号的采集工作。该微控制器优先的选择方案为ARMCortex-MO内核的32位MCU;根据内部算法需要的资源多少，亦可以用8位的51单片机或者更高的ARMCortex-M4等系列MCU代替。[0054]具体地，MCU3在接收到所述原始光强信号和所述被检测水样的温度时，对数据的处理过程具体为:[0055] 利用吸光度公式A=log1Ι计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱;其中，I为采集到的透过当前被测水样的原始光强信号，所述原始光强信号包括红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为预存的各个通道对应的背景光谱;利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度;根据校正后的红外光吸光度，并结合预先标定的浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度;利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合预先标定的色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度;利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合预先标定的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的T0C、C0D。[0056] 系统采用低功耗设计，当检测进入空闲状态时，MCU3通过控制切断所述升压电路9和模拟电路部分即电流电压转换电路5的电压开关来关闭外围电路，同时自身进入低功耗休眠模式，此模式允许外部控制电路通过串行通信接口唤醒所述MCU3。[0057] 下面再介绍基于上述水质检测装置的检测方法，如图2所示，包括:[0058] 步骤SO，对所述水质检测装置进行校正和标定；[0059] 具体地，该水质检测装置在用户应用之前需进行出厂校正硬件校正、标定两个过程。[0060] 其中，出厂校正是每一台仪器在出厂时必须进行的，出厂时硬件安装完毕必须经过一次校正过程;校正的目的是确保批量的硬件保持最大限度的一致性，减小原始光谱数据的台间差，在批量生产品质控制方面提高检测的精密度。[0061]具体地，在校正之前，在所述水质检测装置首次组装完毕，并且管道内部干净情况下，加入配置标准溶液用的纯净水，所述纯净水的水温为室温该处室温指25摄氏度，且无气泡;设定由每一路单色LED光源和与其对应的光电探测器组成的每一个通道的目标输出电压值为2400mV，设定各通道的默认工作电流为20mA。具体校正的步骤为，采集各通道的默认工作电流下的电压值，并分别比较采集的各个通道的电压值与所述目标输出电压值的大小;通过按最小步进增加或者减小驱动电流值，直到该通道的电压值与所述目标输出电压值最接近;设定和保存当前的驱动电流值为该通道的新的工作电流，即完成各个通道的工作电流的设定;采集该新的工作电流下各通道的电压值作为该通道的背景光谱，并将所述背景光谱存储于所述MCU的NVMNonVolatileMemory，固定存储器，非易失存储器。[0062] 具体地，所述各通道的默认工作电流下的电压值为各通道的实际AD采样电压减去该通道对应的单色LED光源不亮情况下的黑暗电压值；[0063]具体地，所述定标的过程是本水质检测装置完成出厂校正后在实验室进行，目的是获得不同检测参数的标准工作曲线，此工作只需在整个产品开发中进行一次。获得的工作曲线参数通过固件程序固化在检测器MCU的FLASH中。[0064] 所述标定的步骤具体为，针对T0C、C0D、色度和浊度这四种检测指标，分别配置浓度在目标检测范围的不同浓度的四种标准溶液，然后分别采集所述四种标准溶液的原始光谱值，最后获得四种标准溶液对应的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线、色度的标准工作曲线和浊度的标准工作曲线，并存储于所述MCU的FLASH。[0065] 步骤SI，所述光电探测器一一探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU;[0066]具体地，所述MCU控制所述恒流源电路提供驱动所述若干单色LED光源工作的稳定的恒流电源;所述若干单色LED光源发出一系列不同波长的红外光、可见光和紫外光;所述与每个单色LED光源一一对应的光电探测器探测到上述原始光强信号，并经过所述电流电压转换电路、滤波放大电路和模数转换电路处理后，将原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱发送给所述MCU。[0067] 步骤S2，所述MCU接收所述光电探测器发送的原始光强信号，并接收所述温度传感器检测到的被检测水样的温度；[0068] 步骤S3，所述MCU根据所述原始光强信号和所述被检测水样的温度，并结合相关算法得到所述被检测水样的水质参数检测指标。[0069] 具体地，所述步骤S3包括:[0070] 步骤S31，利用吸光度公式A=log10I计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱，[0071] 其中，I为采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为各个通道对应的背景光谱；[0072] 步骤S32，利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度；[0073] 步骤S33，根据校正后的红外光吸光度，并结合所述浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度；[0074] 步骤S34，利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合所述色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度；[0075] 利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合所述TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的TOC、COD。[0076] 本发明提供的一种水质检测装置及其检测方法，采用多光谱的分析方法，可快速、实时在线地检测水的T0C、C0D、TURB池度、色度的参数指标，从而分析水质，解决了传统方法的送检时间久，成本高等问题。该水质检测装置使用成本低廉的单色LED做光源，并采用多波长光谱技术实现了该装置制作的低成本，并且该水质检测装置可以方便地与净水器的水路管道连接，实现了实时在线检测和分析净水器对饮用水净化程度的目的，为每个家庭提供一个饮水安全保障。[0077]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种水质检测装置，其特征在于，包括:若干单色LED光源、与每个所述单色LED光源一一对应的光电探测器、MCU、温度传感器;所述光电探测器和所述温度传感器分别与所述MCU连接，所述MCU与所述若干单色LED光源连接；所述光电探测器用于探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU;所述温度传感器用于检测所述被检测水样的温度，并将所述被检测水样的温度发送给所述MCU;所述MCU用于对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理，得到所述被检测水样的水质参数检测指标。2.如权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述若干单色LED光源包括红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源，所述光电探测器包括第一硅基光电二极管、第二娃基光电二极管和一个氮化镓材料及工艺的光电二极管;所述红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源与所述第一硅基光电二极管、第二硅基光电二极管和一个氮化镓材料及工艺的光电二极管一一对应，用于感测对应的单色LED光源的原始光强信号;所述第一硅基光电二极管和所述第二硅基光电二极管用于感测可见光到近红外范围波长的光强信号，所述氮化镓材料及工艺的光电二极管用于感测紫外到深紫外范围波长的光强信号。3.如权利要求2所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置还包括电流电压转换电路、滤波放大电路和模数转换电路，所述电流电压转换电路一端与所述光电探测器连接，另一端与所述滤波放大电路连接，所述模数转换电路一端与所述滤波放大电路连接，另一端与所述MCU连接；所述电流电压转换电路用于将所述光电探测器探测到的光电流信号转换为电压信号，所述滤波放大电路用于将所述电压信号进行低通滤波和放大处理，所述模数转换电路用于将处理后的信号进行模数转换得到原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，并发送给所述MCUο4.如权利要求3所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置还包括:恒流源电路、升压电路，所述恒流源电路一端与所述若干单色LED光源连接，另一端与所述MCU连接，所述升压电路与所述恒流源电路连接；所述恒流源电路用于根据所述MCU的指令为所述若干单色LED光源提供特定的恒流电源，所述恒流电源用于驱动所述若干单色LED光源工作;所述升压电路用于提供驱动所述若干单色LED光源所需要的电压。5.如权利要求4所述的水质检测装置，其特征在于，所述水质检测装置还包括:串行通信接口，所述串行通信接口与所述M⑶连接，用于接收外界发送的控制指令给所述M⑶和发送所述MCU的检测结果。6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述原始光强信号包括采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，所述水质参数检测指标包括浊度、色度、TOC、COD和温度;所述MCU对接收到的所述原始光强信号和所述被检测水样的温度进行处理的过程具体为:利用吸光度公式A=log10I计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱，其中，I为采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为预存的各个通道对应的背景光谱;利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度;根据校正后的红外光吸光度，并结合预先标定的浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度;利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合预先标定的色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度;利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合预先标定的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的TOC、COD。7.—种如权利要求1-6任一项所述的水质检测装置的检测方法，其特征在于，包括:步骤SI，光电探测器一一探测对应的每个所述单色LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并将所述原始光强信号发送给所述MCU;步骤S2，所述MCU接收所述光电探测器发送的原始光强信号，并接收所述温度传感器检测到的被检测水样的温度；步骤S3，所述MCU根据所述原始光强信号和所述被检测水样的温度，并结合相关算法得到所述被检测水样的水质参数检测指标。8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述步骤SI具体为:光电探测器一一探测对应的红外光LED光源、可见光LED光源和紫外光LED光源发出的并透过被检测水样的原始光强信号，并经过所述电压转换电路、滤波放大电路和模数转换电路处理后，得到原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，并将所述原始的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱发送给所述MCU。9.如权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述步骤SI之前还包括:步骤SO，对所述水质检测装置进行校正和标定；所述校正的步骤为，设定由每一路单色LED光源和与其对应的光电探测器组成的每一个通道的目标输出电压值为2400mV，设定各通道的默认工作电流为20mA，被检测水样采用配置标准溶液用的纯净水，所述纯净水的温度为25摄氏度;采集各通道的默认工作电流下的电压值，并分别比较采集的各个通道的电压值与所述目标输出电压值的大小;通过改变驱动电流值，直至该通道的电压值与所述目标输出电压值最接近;设定当前的驱动电流值为该通道的新的工作电流;采集该新的工作电流下各通道的电压值作为该通道的背景光谱，并将所述背景光谱存储于所述MCU;所述各通道的默认工作电流下的电压值为各通道的实际AD采样电压减去该通道对应的单色LED光源不亮情况下的黑暗电压值；所述标定的步骤为，分别配置浓度在目标检测范围的不同浓度的四种标准溶液，并分别采集所述四种标准溶液的原始光谱值，根据所述原始光谱值获得四种标准溶液对应的TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线、色度的标准工作曲线和浊度的标准工作曲线，并保存于所述MCU的flash中。10.如权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括:步骤S31，利用吸光度公式A=log1Ι计算得到红外光吸光度光谱、可见光吸光度光谱、紫外光吸光度光谱，其中，I为采集到的透过当前被测水样的红外光光谱、可见光光谱和紫外光光谱，1为各个通道对应的背景光谱；步骤S32，利用所述被检测水样的温度对红外光吸光度进行温度校正得到校正后的红外光吸光度；步骤S33，根据校正后的红外光吸光度，并结合所述浊度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的浊度；步骤S34，利用所述校正后的红外光吸光度校正可见光吸光度，得到校正后的可见光吸光度，由校正后的可外光吸光度，并结合所述色度的标准工作曲线，计算所述被检测水样的色度；利用所述校正后的红外光吸光度校正紫外光吸光度，得到校正后的紫外光吸光度，由校正后的紫外光吸光度，并结合所述TOC的标准工作曲线、COD的标准工作曲线，计算所述被检测水样的T0C、C0D。

百度查询： 深圳市比特原子科技有限公司 一种水质检测装置及其检测方法

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