电子设备、利用电子设备进行水质监测的方法与流程

专利2022-06-28  104

本发明涉及智能设备制造领域,具体地,涉及电子设备、利用电子设备进行水质监测的方法。
背景技术
::目前,随着经济的快速发展,人们的生活水平不断提高,但是,生活垃圾的大量增加以及工业污水的排放等,对水环境造成了严重的污染。为了保护水环境,必须加强对水体水质的监测。然而,目前对水体水质中的一些重要污染物参数(例如化学需氧量)的测量,主要以人工采集水样带回实验室分析为主,监测过程繁琐复杂,耗时较长,难以实现实体水质的实时在线监测的需求。并且,水体水质中污染物的参数测量方法中,一般都需要利用化学试剂,操作复杂,易造成二次污染、测量周期较长,而依赖电化学传感设备的测量方法中,虽然操作简便、灵敏度较高、可靠性较强,但是使用寿命较短,维护成本较高,不利于长期使用。目前,利用紫外可见光谱法可以测量水体水质中的污染物参数,并且检测灵敏度较高,选择性较好,分析速度较快,成本也较低,能够实现对水体水质中的污染物参数的在线、原位测量。然而,基于紫外可见光谱法的水质监测设备能耗较高,尺寸较大,较为笨重,不易携带。技术实现要素:本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的:目前的商用紫外光电探测器由于尺寸大,能耗大,使得基于紫外可见光谱法的水质监测设备还不利于日常携带和使用。虽然一些方法可以将用于水质监测的紫外光电探测器制作的较小,但是还是无法实现便于携带并能随时随地监测水质的功能。随着信息技术以及电子设备制造技术的不断发展,电子设备的功能越来越丰富,手机等电子设备已经成为人们日常生活中必不可少的部分。发明人通过深入研究发现,如果能将前面所述的水质监测设备嵌入到电子设备中,并且可基于紫外吸收光谱信号获得水质测量数据,从而不仅丰富电子设备的功能,而且有利于人们随时随地地实现水质监测,极大地方便了人们的生活。例如,可以利用微型紫外光电探测器件与智能手机、智能手环等智能设备相结合,以便利用紫外光信号对水质进行时时监测,实现电子设备功能的多样化以及水质监测设备的微型化、便携化以及智能化。因此,如果能提出一种新的电子设备,可以将基于紫外可见光谱法的水质监测模组嵌入到电子设备中,便可以实现待测水样污染物参数的原位、在线实时测量,实现水质参数监测的微型化、便携化以及智能化,并能进一步丰富电子设备的功能,将在极大程度上解决上述问题。本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。在本发明的一个方面,本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例,该电子设备包括:壳体,所述壳体内具有容纳空间;处理器,所述处理器设置在所述容纳空间中;水质测试模组,所述水质测试模组设置在所述容纳空间中,所述水质测试模组包括:紫外光源以及紫外光电探测器;水质测试管,所述水质测试管设置在所述紫外光源和所述紫外光电探测器之间;以及数据处理模块,所述数据处理模块和所述紫外光电探测器电连接,所述数据处理模块用于将所述紫外光电探测器发出的电信号传递至所述处理器中。由此,该电子设备可以通过嵌入设置的水质测试模组中的紫外光源发出紫外光,照射并穿过装有待测水样的水质测试管,之后通过紫外光电探测器模块将待测水样的紫外吸收光谱信号转换为电信号,并传输至数据处理模块,通过数据处理模块传输至处理器中,实现待测水样污染物参数的实时原位测量。该电子设备不仅可以简便地实现待测水样污染物参数的实时原位测量,并且检测速度快、成本低、无二次污染,使用性能良好,利于实现水质监测的微型化、便携化以及智能化,丰富电子设备主体的功能,提升用户体验。在本发明的另一方面,本发明提出了一种利用前面所述的电子设备进行水质监测的方法。根据本发明的实施例,该方法包括:将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中,开启紫外光源,并令所述紫外光源照射所述水质测试管,所述水质测试模组的紫外光电探测器检测被所述待测水样吸收的紫外光,并将所述被所述待测水样吸收的紫外光的信号转化为电信号;所述水质测试模组的数据处理模块将所述紫外光电探测器发送的所述电信号传递至所述电子设备的处理器中。由此,该方法具有利用前面所述的电子设备进行水质监测时的全部特征以及优点,在此不再赘述。该方法可以简便地利用电子设备实现待测水样污染物参数的实时原位快速测量,并且检测速度快、成本低、无二次污染。附图说明图1显示了根据本发明一个实施例的电子设备的结构示意图;图2显示了根据本发明一个实施例的电子设备中的基于有机物体异质结结构的晶体管的结构示意图;图3显示了根据本发明另一个实施例的电子设备的结构示意图;以及图4显示了根据本发明一个实施例的利用电子设备进行水质监测的方法流程图。附图标记说明:100:壳体;101:容纳空间;110:处理器;120:紫外光源;130:紫外光电探测器;131:衬底;132:栅极;133:栅极介电质;134:单分子自组装层;135:沟道半导体层;136:电荷传输层;137:源电极;138:漏电极;139:体异质结吸光层;140:水质测试管;150:数据处理模块;160:储水单元;170:水流管路;171:进水口;172:出水口;1000:电子设备。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。在本发明的一个方面,本发明提出了一种电子设备。根据本发明的实施例,参考图1,该电子设备1000包括:壳体100、处理器110以及水质测试模组(图中未标出),壳体100内具有容纳空间101,处理器110设置在容纳空间101中,水质测试模组设置在容纳空间101中,其中,水质测试模组包括:紫外光源120、紫外光电探测器130、水质测试管140以及数据处理模块150,其中,水质测试管140设置在紫外光源120和紫外光电探测器130之间,数据处理模块150和紫外光电探测器130电连接,数据处理模块150用于将紫外光电探测器130发出的电信号传递至处理器110中。由此,该电子设备1000,通过嵌入设置的水质测试模组中的紫外光源120可以发出紫外光,照射并穿过装有待测水样的水质测试管140,照射到紫外光电探测器130上,紫外光电探测器130可以探测待测水样的紫外吸收光谱信号并将其转换为电信号,并传输至数据处理模块150,数据处理模块150对电信号数据进行放大和处理之后传输至处理器110中,处理器110对数据进行处理分析和计算,最终可以在电子设备1000上显示待测水样污染物的参数,实现待测水样污染物参数的实时原位测量,该电子设备1000不仅可以简便较好的实现待测水样污染物参数的实时原位测量,检测速度快、成本低、无二次污染,使用性能良好,还可以实现水质监测设备的微型化、便携化以及智能化,丰富电子设备的功能,有利于提升用户体验。为了方便理解,下面对根据本发明实施例的电子设备能实现上述技术效果的原理进行说明:如前所述,目前紫外光电探测器由于尺寸大,能耗大,使得基于紫外可见光谱法的水质监测设备还不利于日常携带和使用,虽然目前由于电子芯片的集成和小型化发展,智能手机、手环等智能设备的应用广泛,功能丰富,但是基于紫外可见光谱法的水质监测设备还没有与智能手机、手环等智能设备实现结合,还不能较好的实现水质监测设备的微型化、便携化以及智能化,不利于提升用户体验。而根据本发明实施例的电子设备,将水质测试模组嵌入到电子设备中,需要利用该电子设备进行水质参数测量时,可以通过电子设备中嵌入的水质测试模组利用紫外可见光谱法将待测水样中的水体污染物吸收光谱信号转化为电信号数据,并传输至电子设备中的处理器中,电子设备对数据进行处理分析并显示水质污染参数,由此,该电子设备可以实现待测水样污染物参数的实时原位测量,检测速度快、成本低、无二次污染,使用性能良好,还能较好的实现水质监测的微型化、便携化以及智能化,电子设备的功能丰富,利于提升用户体验。根据本发明的实施例,电子设备1000可以进一步包括电池(图中未标出),紫外光源120通过电池供电。由此,电池可以较好的为紫外光源120供电,可以进一步提高电子设备1000的使用性能。具体的,电池还可以向紫外光电探测器130以及数据处理模块150等供电。由此,可以进一步提高电子设备1000的使用性能。根据本发明的实施例,紫外光源120的种类不受特别限制,只要紫外光源120可以发出波长范围较宽的紫外光即可,例如,可以包括紫外线灯或者前方设有紫外线透射玻璃的全光谱光源。由此,可以较好地测定多种水质污染参数的紫外吸收光谱。具体的,紫外光源120发出的紫外光,可以通过校正成平行光,垂直穿过水质测试管140,照射到紫外光电探测器130上,紫外光电探测器130将探测到的,经水质测试管140中的污染物吸收掉部分波长的光谱的光信号转换为电信号,并传输出去进行处理分析。由此,根据郎伯-比尔定律,当一束平行单色光垂直通过某均匀非色散的稀溶液时,其吸光度与溶液的浓度和厚度之积成正比,可以利用光谱法解算出相应的待测水样污染物参数,可以较简便快速的测定出水质污染物参数。根据本发明的实施例,形成水质测试管140的材料不受特别限制,只要可以透射紫外光即可,例如,形成水质测试管140的材料可以包括石英。由此,该材料形成的水质测试管140可以较好的透射紫外光。根据本发明的实施例,紫外光电探测器130的具体类型不受特别限制,只要能实现对待测水样中的污染物的吸收光谱的探测即可,例如,根据本发明的具体实施例,紫外光电探测器130可以包括基于有机物体异质结结构的晶体管,基于有机物体异质结结构的晶体管的具体结构可以参考图2。具体的,该基于有机物体异质结结构的晶体管可以包括衬底131、栅极132、栅极介电质133、单分子自组装层134、沟道半导体层135、电荷传输层136、源电极137、漏电极138、体异质结吸光层139,其中,栅极132设置在衬底131的一侧,栅极介电层133设置在栅极132远离衬底131的一侧,单分子自组装层134设置在栅极介电层133远离栅极132的一侧,沟道半导体层135设置在单分子自组装层134远离栅极介电层133的一侧,电荷传输层136设置在沟道半导体层135远离单分子自组装层134的一侧,源电极137以及漏电极138设置在电荷传输层136远离沟道半导体层135的一侧,体异质结吸光层139设置在电荷传输层136远离沟道半导体层135的一侧且设置在源电极137以及漏电极138之间。由此,由于基于有机物体异质结结构的晶体管可以通过电荷俘获效应,实现较高的光探测灵敏度以及响应速度,且具有柔性好、重量轻、制备工艺简单、制造成本低、环保无害等诸多优点,可以较好的应用到紫外光电探测器130中,提高检测准确度以及灵敏度,提升检测速度和检测效率,还可以实现紫外光电探测器130的微型化、便携化,可以提高紫外光电探测器130的使用性能,进一步提高电子设备1000检测待测水样污染物参数的性能,实现待测水样污染物参数的便携化检测,丰富电子设备1000的功能,提升用户的体验。根据本发明的实施例,参考图3,水质测试模组还可以进一步包括储水单元160以及水流管路170,其中,储水单元160和水质测试管140相连,水流管路170可吸收待测水样并将待测水样供给至储水单元160中。由此,水质测试模组可以通过水流管路170较简便的吸收待测水样并进行储水,可以较好的稳定水质测试管140中的待测水样,进行测量。根据本发明的实施例,容纳空间101可以具有开口,水流管路17通过开口可伸缩地设置在容纳空间101中,具体的,水流管路170的设置方式可以参考图3,水流管路170可以具有可伸缩的入水口171以及可伸缩的出水口172,由此,利用电子设备1000进行水质监测时,可以较简便的进水以及出水,以便于检测,可以提高使用性能。根据本发明的实施例,电子设备1000可用于检测污水的化学需氧量。具体的,可以通过前述吸光度与溶液的浓度和厚度之积成正比,可以利用光谱法解算出污水的化学需氧量,可以进一步提高电子设备1000的使用性能。根据本发明的实施例,电子设备1000的具体类型不受特别限制,只要能实现对水质参数的处理并显示水质参数即可,例如,根据本发明的具体实施例,电子设备1000可以包括智能手机、智能手表、智能手环、平板电脑中的至少一种。由此,可以利用电子设备1000进行待测水样污染物参数分析解算,并在电子设备1000上在线实时显示出待测水样污染物参数以及数据的存储,可以实现待测水样污染物参数的快速移动化测量,提高设备的便携化性能,并且丰富电子设备的功能,提升用户体验。综上可知,该电子设备1000,通过嵌入到电子设备1000中的水质测试模组中的紫外光源120发出紫外光,照射并穿过装有待测水样的水质测试管140,照射到紫外光电探测器130上,紫外光电探测器130可以探测待测水样的紫外吸收光谱信号并将其转换为电信号,并传输至数据处理模块150,数据处理模块150对电信号数据进行放大和处理之后传输至电子设备1000的处理器110中,处理器110对数据进行处理分析和计算,最终在电子设备1000上显示待测水样污染物的参数,实现待测水样污染物参数的实时原位测量。由此,该电子设备1000不仅可以简便较好的实现待测水样污染物参数的实时原位测量,检测速度快、成本低、无二次污染,使用性能良好,还具有微型化、便携化以及智能化优势,电子设备的功能丰富,有利于提升用户体验。在本发明的另一方面,本发明提出了一种利用前面所述的电子设备进行水质监测的方法。由此,该方法具有前面所述的电子设备进行水质监测时的全部特征以及优点,由此,该方法可以简便地利用电子设备实现待测水样污染物参数的实时原位快速测量,并且,检测速度快、成本低、无二次污染,利于提升用户体验。根据本发明的实施例,参考图4,该方法包括:s100:将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中该步骤中,先将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中。根据本发明的实施例,水质测试模组可以进一步包括:相连通的储水单元以及水流管路,且储水单元和水质测试管相连,将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中可以进一步包括:通过水流管路吸收待测水样并将待测水样供给至储水单元中,储水单元将待测水样供给至水质测试管中。由此,水质测试模组可以通过水流管路较简便的吸收待测水样并进行储水,可以较好的稳定水质测试管中的待测水样,储水单元可以将待测水样供给至水质测试管中进行测量,可以较简便的进行水样污染物参数的检测。s200:开启紫外光源,并令紫外光源照射水质测试管该步骤中,开启紫外光源,并令紫外光源照射水质测试管。具体的,紫外光源的的种类不受特别限制,只要紫外光源可以发出波长范围较宽的紫外光即可,例如,可以包括紫外线灯或者前方设有紫外线透射玻璃的全光谱光源。由此,可以较好地实现测定多种水质污染参数的紫外吸收光谱。s300:紫外光电探测器检测被待测水样吸收的紫外光,并将被待测水样吸收的紫外光的信号转化为电信号该步骤中,紫外光电探测器检测被待测水样吸收的紫外光,并将被待测水样吸收的紫外光的信号转化为电信号。具体的,紫外光源发出的紫外光,可以通过校正成平行光,垂直穿过水质测试管,照射到紫外光电探测器上,紫外光电探测器可以将探测到的,经水质测试管中的污染物吸收掉部分波长的光谱的光信号转换为电信号,并传输出去进行处理分析。由此,可以较简便快速的测定出水质污染物参数。s400:数据处理模块将紫外光电探测器发送的电信号传递至电子设备主体的处理器中在该步骤中,水质测试模组的数据处理模块将紫外光电探测器发送的电信号传递至电子设备的处理器中。根据本发明的实施例,水质测试模组的数据处理模块将紫外光电探测器发送的电信号传递至电子设备主体的处理器中之后,该方法可以进一步包括:处理器对电信号进行处理,并在电子设备的显示屏上显示出待测水样的水质结果。由此,可以较简便快速的实现水样污染物参数的检测。示例性的,电子设备可以为移动或便携式并执行无线通信的各种类型的计算机系统设备中的任何一种。具体的,电子设备可以为移动电话或智能电话(例如,基于iphonetm,基于androidtm的电话),便携式游戏设备(例如nintendodstm,playstationportabletm,gameboyadvancetm,iphonetm)、膝上型电脑、pda、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备,其他手持设备以及诸如手表、入耳式耳机、吊坠、头戴式耳机等,电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如,诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备或智能手表的头戴式设备(hmd))。电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个,多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、运动图像专家组(mpeg-1或mpeg-2)音频层3(mp3)播放器,便携式医疗设备以及数码相机及其组合。在一些情况下,电子设备可以执行多种功能(例如,播放音乐,显示视频,存储图片以及接收和发送电话呼叫)。如果需要,电子设备可以是诸如蜂窝电话、媒体播放器、其他手持设备、腕表设备、吊坠设备、听筒设备或其他紧凑型便携式设备的便携式设备。需要说明的是,在本发明的描述中,术语“垂直”、“平行”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3 
技术特征:

1.一种电子设备,其特征在于,包括:

壳体,所述壳体内具有容纳空间;

处理器,所述处理器设置在所述容纳空间中;

水质测试模组,所述水质测试模组设置在所述容纳空间中,所述水质测试模组包括:

紫外光源以及紫外光电探测器;

水质测试管,所述水质测试管设置在所述紫外光源和所述紫外光电探测器之间;以及

数据处理模块,所述数据处理模块和所述紫外光电探测器电连接,所述数据处理模块用于将所述紫外光电探测器发出的电信号传递至所述处理器中。

2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备进一步包括电池,所述紫外光源通过所述电池供电。

3.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述紫外光电探测器包括基于有机物体异质结结构的晶体管。

4.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述水质测试模组进一步包括:

储水单元,所述储水单元和所述水质测试管相连;

水流管路,所述水流管路可吸收待测水样并将所述待测水样供给至所述储水单元中。

5.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,所述容纳空间具有开口,所述水流管路通过所述开口可伸缩地设置在所述容纳空间中。

6.根据权利要求4所述的电子设备,其特征在于,形成所述水质测试管的材料包括石英。

7.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备可用于检测污水的化学需氧量。

8.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子设备包括智能手机、智能手表、智能手环、平板电脑中的至少一种。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的电子设备进行水质监测的方法,其特征在于,包括:

将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中,开启紫外光源,并令所述紫外光源照射所述水质测试管,所述水质测试模组的紫外光电探测器检测被所述待测水样吸收的紫外光,并将所述被所述待测水样吸收的紫外光的信号转化为电信号;

所述水质测试模组的数据处理模块将所述紫外光电探测器发送的所述电信号传递至所述电子设备的处理器中。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述水质测试模组进一步包括:相连通的储水单元以及水流管路,且所述储水单元和所述水质测试管相连,所述将待测水样供给至水质测试模组的水质测试管中进一步包括:

通过所述水流管路吸收待测水样并将所述待测水样供给至所述储水单元中,所述储水单元将所述待测水样供给至所述水质测试管中。

技术总结
本发明公开了电子设备、利用电子设备进行水质监测的方法。具体的,该电子设备包括:壳体,壳体内具有容纳空间;处理器,处理器设置在容纳空间中;水质测试模组,水质测试模组设置在容纳空间中,水质测试模组包括:紫外光源以及紫外光电探测器;水质测试管,水质测试管设置在紫外光源和紫外光电探测器之间;以及数据处理模块,数据处理模块和紫外光电探测器电连接,数据处理模块用于将紫外光电探测器发出的电信号传递至处理器中。由此,该电子设备中,将水质测试模组嵌入到电子设备中,可以简便地实现水质监测,功能丰富,使用性能良好。

技术研发人员:杨鑫
受保护的技术使用者:OPPO广东移动通信有限公司
技术研发日:2020.02.26
技术公布日:2020.06.09

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