一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于：它包括設(shè)置在密閉外殼內(nèi)的一微處理器、一光源、一準(zhǔn)直凸透鏡、兩光學(xué)玻璃片、一機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、一耦合凸透鏡、一光檢測(cè)單元和一溫度傳感器，且密閉外殼外部具有一縱向的凹槽，該凹槽為開(kāi)放式比色池。本發(fā)明采用圓柱形或方形的密閉外殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部?jī)H集成微處理器、光源、準(zhǔn)直凸透鏡、兩光學(xué)玻璃片、機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、耦合凸透鏡、光檢測(cè)單元和溫度傳感器，器件緊湊，整體結(jié)構(gòu)小型化；由于密閉外殼上設(shè)置了開(kāi)放式比色池，因此可以直接置于待測(cè)介質(zhì)中進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)。本發(fā)明可以廣泛用于環(huán)境地表水、地下水、污水的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可用于工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，特別是關(guān)于一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]水質(zhì)分析是對(duì)水資源的質(zhì)量狀況和變化規(guī)律進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)，為國(guó)家和各級(jí)政府開(kāi)發(fā)利用、管理與保護(hù)水資源提供科學(xué)依據(jù)。水資源的質(zhì)量狀況通常用水質(zhì)指標(biāo)來(lái)描述，常用的水質(zhì)指標(biāo)包括水溫、色度、池度、電導(dǎo)率、溶解氧(DO, Dissolved Oxygen)、化學(xué)需氧量(COD, Chemical Oxygen Demand)、生化需氧量(BOD, Biochemical Oxygen Demand)、總有機(jī)碳(TOC,Total Organic Carbon)、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總磷(TP,Total Phosphorus)等指標(biāo)。我國(guó)國(guó)標(biāo)法對(duì)許多水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)方法都是采用化學(xué)分析方法。例如，COD采用高錳酸鹽指數(shù)或重鉻酸鉀法，硝酸鹽氮采用酚二磺酸分光光度法或麝香草酚分光光度法等。這些化學(xué)方法能夠比較準(zhǔn)確地測(cè)量出對(duì)應(yīng)的水質(zhì)參數(shù)，但在測(cè)量過(guò)程中幾乎都存在耗時(shí)長(zhǎng)、所需化學(xué)試劑多、穩(wěn)定性差、故障率高、使用與維護(hù)成本高以及二次污染等問(wèn)題；同時(shí)，傳統(tǒng)的化學(xué)分析方法和分析儀器大多只能測(cè)定一個(gè)水質(zhì)指標(biāo)，如PH計(jì)只能測(cè)定水體的pH值，而有些多指標(biāo)分析儀器也是把各種檢測(cè)探頭簡(jiǎn)單的集成到一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義的單分析探頭(儀器)同時(shí)測(cè)定多個(gè)水質(zhì)指標(biāo)功能。
[0003]利用水體中各組成成分(包括有機(jī)物和部分無(wú)機(jī)物)對(duì)紫外-可見(jiàn)光的特征性吸收，建立波長(zhǎng)吸光度與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，可以通過(guò)間接測(cè)定水體的吸收光譜來(lái)回歸水質(zhì)參數(shù)值，如紫外(UV)吸光度作為一項(xiàng)有機(jī)污染的綜合指標(biāo)已問(wèn)世多年,許多科學(xué)工作者研究了特定波長(zhǎng)處的紫外吸光度與有機(jī)物濃度的相關(guān)關(guān)系，獲得了一系列成果。Garnett在1962年首先開(kāi)發(fā)了基于紫外線吸收測(cè)定酚類污水中有機(jī)物濃度的儀器；1985年，J.K.Edzwald等人通過(guò)研究證實(shí)UV254是TOC的一種很好的替代參數(shù)，可用于原水TOC的預(yù)測(cè)及水廠生產(chǎn)效果的監(jiān)控?；诒姸嘌芯砍晒?978年，UV法被列入日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK0807,而在同一時(shí)期，歐洲也開(kāi)始將其作為水廠去除有機(jī)物效果的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。
[0004]當(dāng)前，基于吸收光譜及數(shù)學(xué)模型回歸的水質(zhì)分析儀器已經(jīng)有商品化成熟產(chǎn)品，但這些儀器存在以下一些技術(shù)缺陷:1)通常儀器基于254nm或360nm的單波長(zhǎng)或少數(shù)波長(zhǎng)的吸收光度進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸，當(dāng)待測(cè)水體水質(zhì)組成成分比較單一的時(shí)候，儀器可以準(zhǔn)確測(cè)量，但水質(zhì)成分復(fù)雜的時(shí)候，單一波長(zhǎng)吸光度與水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性變差，儀器無(wú)法減小或消除水體中非相關(guān)干擾物質(zhì)對(duì)回歸水質(zhì)指標(biāo)的干擾，特別是濁度帶來(lái)的干擾；2)儀器只包含測(cè)量光路，無(wú)法校準(zhǔn)光源不穩(wěn)定性及比色池的污染對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，導(dǎo)致儀器隨著使用時(shí)間的增加，檢測(cè)系統(tǒng)誤差越來(lái)越大；3)儀器采用機(jī)柜式，里面包含復(fù)雜的流路，無(wú)法實(shí)現(xiàn)儀器的小型化，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)水樣的原位監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種具有雙光路結(jié)構(gòu)、可小型化的基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:它包括設(shè)置在密閉外殼內(nèi)的一微處理器、一光源、一準(zhǔn)直凸透鏡、兩光學(xué)玻璃片、一機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、一稱合凸透鏡、一光檢測(cè)單兀和一溫度傳感器，且所述密閉外殼外部具有一縱向的凹槽，所述凹槽為開(kāi)放式比色池；所述光源設(shè)置在所述密閉外殼的一端，所述光源的出射光路上設(shè)置所述準(zhǔn)直凸透鏡；所述準(zhǔn)直凸透鏡后的所述密閉外殼內(nèi)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)通路，其中第一通路經(jīng)過(guò)所述開(kāi)放式比色池，且在位于所述開(kāi)放式比色池兩側(cè)的所述第一通路內(nèi)各設(shè)置一所述光學(xué)玻璃片；第二通路則為密閉通道；在兩個(gè)通路后方依次設(shè)置所述機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、所述耦合凸透鏡和所述光檢測(cè)單元；所述微處理器分別電連接并控制所述光源、機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、光檢測(cè)單元和溫度傳感器，并通過(guò)防水電纜連接二次儀表。
[0007]所述密閉外殼為采用不銹鋼或工程塑料材料制成的圓柱或方形的密閉殼體。
[0008]所述光源包括一燈源底座和一發(fā)光器件，所述燈源底座電連接所述發(fā)光器件，且所述微處理器電連接并控制所述燈源底座；所述發(fā)光器件采用氙燈、閃爍氙燈、齒素?zé)?氘燈或組合LED燈。
[0009]所述準(zhǔn)直透鏡和所述耦合凸透鏡采用石英或藍(lán)寶石透鏡。
[0010]兩個(gè)所述光學(xué)玻璃片之間的距離為吸收光程值L，L值變動(dòng)范圍為0.5mm?100mm。[0011 ] 所述機(jī)械式光開(kāi)關(guān)包括一步進(jìn)電機(jī)和一光電擋片，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述光電擋片，所述微處理器電連接并控制所述步進(jìn)電機(jī)。
[0012]所述光檢測(cè)單元包括一傳導(dǎo)光纖和一光譜傳感器，且所述傳導(dǎo)光纖的探頭位于所述耦合凸透鏡的焦平面上，所述微處理器電連接并控制所述光譜傳感器。
[0013]所述傳導(dǎo)光纖采用石英，所述光譜傳感器測(cè)定的波長(zhǎng)范圍為190nm?730nm。
[0014]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明采用紫外-可見(jiàn)全光譜的復(fù)合光作為光源，并采用光譜傳感器作為光強(qiáng)測(cè)量器件，不但可以快速測(cè)定待測(cè)介質(zhì)中的紫外-可見(jiàn)全波段吸收光譜，而且可以抑制或消除水體中非相關(guān)干擾物質(zhì)對(duì)回歸水質(zhì)指標(biāo)的影響。2、本發(fā)明采用參考光束和測(cè)量光束相結(jié)合的雙光路測(cè)定手段，由此可以提高檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性，即使在長(zhǎng)時(shí)間工作的條件下，可以有效避免光源能量衰減及光學(xué)玻璃污染帶來(lái)的檢測(cè)系統(tǒng)誤差。3、本發(fā)明采用圓柱形或方形的密閉外殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部?jī)H集成微處理器、光源、準(zhǔn)直凸透鏡、兩光學(xué)玻璃片、機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、稱合凸透鏡、光檢測(cè)單兀和溫度傳感器，器件緊湊，整體結(jié)構(gòu)小型化；由于密閉外殼上設(shè)置了開(kāi)放式比色池，因此可以直接置于待測(cè)介質(zhì)中進(jìn)行原位監(jiān)測(cè)。本發(fā)明可以廣泛用于環(huán)境地表水、地下水、污水的實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可用于工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2是本發(fā)明的工作流程示意圖
[0017]圖3是應(yīng)用本發(fā)明測(cè)定特定水樣的吸收光譜部分曲線示意圖【具體實(shí)施方式】[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019]如圖1所不,本發(fā)明包括設(shè)置在密閉外殼I內(nèi)的一微處理器2、一光源3、一準(zhǔn)直凸透鏡4、兩光學(xué)玻璃片5、一機(jī)械式光開(kāi)關(guān)6、一稱合凸透鏡7、一光檢測(cè)單兀8和一溫度傳感器9,且密閉外殼I上具有一縱向的凹槽,該凹槽為開(kāi)放式比色池11。
[0020]光源3設(shè)置在密閉外殼I的一端，光源3的出射光路上設(shè)置準(zhǔn)直凸透鏡4。準(zhǔn)直凸透鏡4后的密閉外殼I內(nèi)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)通路，其中一個(gè)通路經(jīng)過(guò)開(kāi)放式比色池11，且在位于開(kāi)放式比色池11兩側(cè)的該通路內(nèi)各設(shè)置一光學(xué)玻璃片5 ;另一通路則為密閉通道。在兩個(gè)通路后方依次設(shè)置機(jī)械式光開(kāi)關(guān)6、耦合凸透鏡7和光檢測(cè)單元8。微處理器2分別電連接并控制光源3、機(jī)械式光開(kāi)關(guān)6、光檢測(cè)單元8和溫度傳感器9，并通過(guò)防水電纜連接二次儀表(圖中未不出)。
[0021]上述實(shí)施例中，光源3包括一燈源底座31和一發(fā)光器件32，燈源底座31電連接發(fā)光器件32，提供穩(wěn)定復(fù)合光。由于光源3可以采用單光源或組合光源，因此發(fā)光器件32可以采用氙燈、閃爍氙燈、鹵素?zé)?氘燈以及組合LED燈等。
[0022]上述實(shí)施例中，準(zhǔn)直凸透鏡4和耦合凸透鏡7可以采用石英或藍(lán)寶石透鏡傳輸并透過(guò)紫外光。
[0023]上述實(shí)施例中，兩個(gè)光學(xué)玻璃片5之間的距離為吸收光程值L，可以根據(jù)實(shí)際需求變動(dòng)，以調(diào)節(jié)本發(fā)明的動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍，L值變動(dòng)范圍為0.5mm?100_。
[0024]上述實(shí)施例中，機(jī)械式光開(kāi)關(guān)6包括一步進(jìn)電機(jī)61和一光電擋片62,步進(jìn)電機(jī)61通過(guò)其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接光電擋片62，且微處理器2電連接并控制步進(jìn)電機(jī)61。
[0025]上述實(shí)施例中，光檢測(cè)單元8包括一傳導(dǎo)光纖81和一光譜傳感器82，且傳導(dǎo)光纖81的探頭位于耦合凸透鏡7的焦平面上，微處理器2電連接并控制光譜傳感器82。其中，傳導(dǎo)光纖81可以米用石英光纖傳輸紫外光。光譜傳感器82測(cè)定的波長(zhǎng)范圍為190nm?730nm。傳導(dǎo)光纖81和光譜傳感器82可以是一體式,也可以是分離式。
[0026]上述實(shí)施例中，密閉外殼I可以采用不銹鋼或工程塑料等材料制成的圓柱或方形的密閉殼體。
[0027]如圖2所示,本發(fā)明工作時(shí):
[0028]I)將本發(fā)明浸沒(méi)于待測(cè)介質(zhì)(水樣)中，使得開(kāi)放式比色池11內(nèi)充滿待測(cè)介質(zhì)。在微處理器2內(nèi)設(shè)定本發(fā)明可以檢測(cè)的吸收光譜，并進(jìn)行初始化工作；
[0029]2)對(duì)光源3、步進(jìn)電機(jī)61、光譜傳感器81、溫度傳感器9進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，并判斷本發(fā)明是否處于正常工作狀態(tài)。若光源3、步進(jìn)電機(jī)61、光譜傳感器81、溫度傳感器9中任意一個(gè)部件出現(xiàn)故障，即處于異常工作狀態(tài)，則將數(shù)據(jù)傳送給微處理器2，微處理器2自動(dòng)報(bào)錯(cuò)，并終止測(cè)量流程；若處于正常工作的狀態(tài)，則進(jìn)入下一步；
[0030]3)通過(guò)微處理器2啟動(dòng)溫度傳感器9，溫度傳感器9將測(cè)量的待測(cè)介質(zhì)溫度傳送給微處理器2，微處理器2判斷其測(cè)量溫度是否超過(guò)本發(fā)明可以檢測(cè)的待測(cè)介質(zhì)溫度范圍，若超過(guò)待測(cè)介質(zhì)溫度范圍，則微處理器2自動(dòng)報(bào)錯(cuò)，并終止測(cè)量流程；若未超過(guò)待測(cè)介質(zhì)溫度范圍，則進(jìn)入下一步；
[0031]4)微處理器2控制燈源底座31通電，燈源底座31帶電后連通發(fā)光器件32，發(fā)光器件32發(fā)出含紫外-可見(jiàn)全光譜的復(fù)合光，復(fù)合光經(jīng)設(shè)置在其出射光路上的準(zhǔn)直凸透鏡4后轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)平行光束；準(zhǔn)平行光束通過(guò)其光路上對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)通路后分為測(cè)量光束和參考光束，且測(cè)量光束所在的通路為密閉外殼I設(shè)置有開(kāi)放式比色池11的一側(cè)；測(cè)量光束透射所在通路上設(shè)置的開(kāi)放式比色池11 一端的光學(xué)玻璃片5后，進(jìn)入開(kāi)放式比色池11內(nèi)的待測(cè)介質(zhì)；測(cè)量光束被待測(cè)介質(zhì)中的特征物質(zhì)吸收，吸收后的測(cè)量光束發(fā)射到另一光學(xué)玻璃片5上；微處理器2控制步進(jìn)電機(jī)61運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)61驅(qū)動(dòng)光電擋片62轉(zhuǎn)動(dòng)，光電擋片62阻擋測(cè)量光束透射耦合凸透鏡7，使透射耦合凸透鏡7的光束為參考光束；參考光束經(jīng)過(guò)耦合凸透鏡7聚焦并耦合后進(jìn)入傳導(dǎo)光纖81，經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)光纖81后傳導(dǎo)進(jìn)入光譜傳感器82 ；
[0032]5)同理，微處理器2控制步進(jìn)電機(jī)61運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)61驅(qū)動(dòng)光電擋片62轉(zhuǎn)動(dòng)，光電擋片62阻擋參考光束透射耦合凸透鏡7，使透射耦合凸透鏡7的光束為測(cè)量光束；測(cè)量光束經(jīng)過(guò)耦合凸透鏡7聚焦并耦合后進(jìn)入傳導(dǎo)光纖81，經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)光纖81后傳導(dǎo)進(jìn)入光譜傳感器82 ；
[0033]6)光譜傳感器82將得到的參考光束和測(cè)量光束的光強(qiáng)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，將每一光強(qiáng)值一一對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換到整數(shù)波長(zhǎng)下的吸收光度值，并將其傳送給微處理器2 ；
[0034]7)通過(guò)微處理器2判斷所測(cè)量的吸收光度值的有效性，即吸收光度值是否超出設(shè)定的吸收光譜，若超出設(shè)定的吸收光譜，則自動(dòng)報(bào)警并提示超出檢測(cè)限值，返回步驟I)重新設(shè)定其可以檢測(cè)的吸收光譜；若未超出設(shè)定的吸收光譜，則進(jìn)入下一步；
[0035]8)微處理器2將獲得的吸收光度值進(jìn)行處理以獲得多指標(biāo)水質(zhì)參數(shù)值，并判斷水質(zhì)參數(shù)值是否超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限值，若超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限值，則自動(dòng)報(bào)警，并進(jìn)入下一步；若未超過(guò)設(shè)定的報(bào)警限值，則進(jìn)入下一步；
[0036]9)將多指標(biāo)水質(zhì)參數(shù)值通過(guò)防水電纜遠(yuǎn)程傳輸?shù)蕉蝺x表，以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、保存及分析等。 [0037]實(shí)施例:
[0038]采用設(shè)置如下的本發(fā)明對(duì)鄰苯二甲酸氫鉀溶液進(jìn)行測(cè)量:密封外殼I采用不銹鋼材料制作的圓柱式外形，其直徑為43mm，長(zhǎng)度為540mm，并在其防水電纜和開(kāi)放式比色池11的位置采用密封膠密封，兩個(gè)光學(xué)玻璃片5之間的距離L為30mm。光源3中燈源底座31采用高壓底座，發(fā)光器件32采用閃爍氙燈，閃爍氙燈能夠發(fā)出190nm~750nm的穩(wěn)定連續(xù)復(fù)合光。準(zhǔn)直凸透鏡4采用石英窗片。光譜傳感器82內(nèi)采用凹面光柵作為分光器件，并采用線陣CCD測(cè)定光強(qiáng)，其光譜測(cè)定范圍為190nm~730nm，分辨率為2nm。溫度傳感器9采用PtlOO溫度傳感器。微處理器2控制高壓底座使其上設(shè)置的閃爍氙燈產(chǎn)生190nm~750nm的穩(wěn)定連續(xù)復(fù)合光，復(fù)合光透射過(guò)準(zhǔn)直凸透鏡4后形成直徑為15_左右的準(zhǔn)平行光束,之后分為測(cè)量光束和參考光束，測(cè)量光束通過(guò)準(zhǔn)直凸透鏡4進(jìn)入開(kāi)放式比色池11并被水體中的特征物質(zhì)吸收，參考光束與測(cè)量光束時(shí)序切換順序進(jìn)入耦合凸透鏡7 ;光束經(jīng)過(guò)耦合凸透鏡7聚焦并耦合后進(jìn)入傳導(dǎo)光纖81，經(jīng)過(guò)傳導(dǎo)光纖81后傳導(dǎo)進(jìn)入光譜傳感器82，光譜傳感器82將得到的參考光束和測(cè)量光束的光強(qiáng)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,并將每一光強(qiáng)值對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換到整數(shù)波長(zhǎng)下的吸收光度值，并將其傳送給微處理器2。微處理器2將獲得的吸收光度值進(jìn)行處理以獲得多指標(biāo)水質(zhì)參數(shù)值，并通過(guò)防水電纜將水質(zhì)參數(shù)值遠(yuǎn)程傳輸?shù)蕉蝺x表，以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、保存及分析等。
[0039]如圖3所示的應(yīng)用上述設(shè)置的本發(fā)明測(cè)定的不同濃度的鄰苯二甲酸氫鉀溶液的吸收光譜值部分曲線示意圖中，其橫坐標(biāo)為吸收波長(zhǎng)，實(shí)際范圍為200~725nm ;其縱坐標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)化到Im光程的吸收光度值,實(shí)際范圍為O~ΙΟΟπh-1。[0040]鄰苯二甲酸氫鉀溶液在200?300nm之間有顯著的吸收特性，即為主要吸收帶；大于310nm則幾乎無(wú)吸收。濃度越低的鄰苯二甲酸氫鉀溶液，其吸收光譜值越小；濃度越高的鄰苯二甲酸氫鉀溶液，其吸收光譜值越大；而在吸收峰值波長(zhǎng)(吸收峰波長(zhǎng)是所測(cè)溶液對(duì)復(fù)合光吸收最為敏感的波長(zhǎng))上，吸收光度值隨濃度變化的響應(yīng)最明顯。在一定的鄰苯二甲酸氫鉀溶液濃度范圍內(nèi)，吸收光度值與鄰苯二甲酸氫鉀溶液的濃度成正比，因此可以根據(jù)鄰苯二甲酸氫鉀溶液的吸收光度值計(jì)算出鄰苯二甲酸氫鉀溶液的COD值。
[0041]當(dāng)待測(cè)介質(zhì)中含有不同的物質(zhì)時(shí)，則可根據(jù)不同物質(zhì)的吸收特性曲線，結(jié)合主成分分析法和偏最小二乘法算法，回歸算出所測(cè)溶液的水質(zhì)參數(shù)值。
[0042]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:它包括設(shè)置在密閉外殼內(nèi)的一微處理器、一光源、一準(zhǔn)直凸透鏡、兩光學(xué)玻璃片、一機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、一I禹合凸透鏡、一光檢測(cè)單兀和一溫度傳感器，且所述密閉外殼外部具有一縱向的凹槽，所述凹槽為開(kāi)放式比色池； 所述光源設(shè)置在所述密閉外殼的一端，所述光源的出射光路上設(shè)置所述準(zhǔn)直凸透鏡；所述準(zhǔn)直凸透鏡后的所述密閉外殼內(nèi)對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)通路，其中第一通路經(jīng)過(guò)所述開(kāi)放式比色池，且在位于所述開(kāi)放式比色池兩側(cè)的所述第一通路內(nèi)各設(shè)置一所述光學(xué)玻璃片；第二通路則為密閉通道；在兩個(gè)通路后方依次設(shè)置所述機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、所述耦合凸透鏡和所述光檢測(cè)單元；所述微處理器分別電連接并控制所述光源、機(jī)械式光開(kāi)關(guān)、光檢測(cè)單元和溫度傳感器，并通過(guò)防水電纜連接二次儀表。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述密閉外殼為采用不銹鋼或工程塑料材料制成的圓柱或方形的密閉殼體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述光源包括一燈源底座和一發(fā)光器件，所述燈源底座電連接所述發(fā)光器件，且所述微處理器電連接并控制所述燈源底座；所述發(fā)光器件采用氙燈、閃爍氙燈、齒素?zé)?氘燈或組合LED燈。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述光源包括一燈源底座和一發(fā)光器件，所述燈源底座電連接所述發(fā)光器件，且所述微處理器電連接并控制所述燈源底座；所述發(fā)光器件采用氙燈、閃爍氙燈、齒素?zé)?氘燈或組合LED燈。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述準(zhǔn)直透鏡和所述耦合凸透鏡采用石英或藍(lán)寶石透鏡。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:兩個(gè)所述光學(xué)玻璃片之間的距離為吸收光程值L，L值變動(dòng)范圍為0.5mm ?IOOmm0
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述機(jī)械式光開(kāi)關(guān)包括一步進(jìn)電機(jī)和一光電擋片，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述光電擋片，所述微處理器電連接并控制所述步進(jìn)電機(jī)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述光檢測(cè)單元包括一傳導(dǎo)光纖和一光譜傳感器，且所述傳導(dǎo)光纖的探頭位于所述耦合凸透鏡的焦平面上，所述微處理器電連接并控制所述光譜傳感器。
9.如權(quán)利要求5所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述光檢測(cè)單元包括一傳導(dǎo)光纖和一光譜傳感器，且所述傳導(dǎo)光纖的探頭位于所述耦合凸透鏡的焦平面上，所述微處理器電連接并控制所述光譜傳感器。
10.如權(quán)利要求8所述的一種基于紫外-可見(jiàn)吸收光譜的水質(zhì)多指標(biāo)傳感探頭，其特征在于:所述傳導(dǎo)光纖米用石英，所述光譜傳感器測(cè)定的波長(zhǎng)范圍為190nm?730nm。
【文檔編號(hào)】G01N21/33GK103969206SQ201410165572
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】宋保棟, 盛建武, 楊海洋 申請(qǐng)人:北京金達(dá)清創(chuàng)環(huán)境科技有限公司