本發(fā)明涉及一種無損檢測法，具體為一種基于布里淵-拉曼光譜對水體石油污染物進行快速檢的裝置及其方法。

背景技術(shù)：

我國是一個人口大國，擁有如此龐大人口基數(shù)的中國，對石油及其衍生產(chǎn)品的依賴和消費自然而然也就不容忽視，因此由巨大的石油消耗以及對廢棄石油不合理的處理方式會對我們身邊環(huán)境造成重大影響，主要一方面就體現(xiàn)在人們身邊的一些水系中。隨著我國經(jīng)濟文化的發(fā)展，國內(nèi)汽車及的數(shù)量也與日俱增，從而對石油消費數(shù)量的也急劇增多，這就不可避免的會導(dǎo)致一些石油污染。甚至，這些污染物會對我們身邊的環(huán)境尤其是水資源造成重大危害，從而會影響人們的日常生活，而且還會對一些動植物造成重大災(zāi)難，甚至是致命威脅。另外在石油開發(fā)、運輸及使用的過程中，也會不可避免的產(chǎn)生石油污染。因此具備高精度的石油污染檢測技術(shù)將會對環(huán)境保護產(chǎn)生積極影響，而且會在進一步的在石油開發(fā)過程中帶來巨大的經(jīng)濟效益。因此通過石油污染的檢測，可以很好的防止石油污染對城市經(jīng)濟、環(huán)境帶來的重大損失，與此同時還保護了周圍生物的生存和繁衍，節(jié)約用于保護生物的巨額資金。根據(jù)我國的未來發(fā)展情況，石油資源仍是不可替代的重要能源。石油資源的開發(fā)和應(yīng)用也將會是未來我國能源和物資來源的重要支柱，同時為防止石油污染的檢測技術(shù)也將會得到巨大的發(fā)展，目的在于獲得巨大石油資源的同時，還要實現(xiàn)對城市環(huán)境，從而實現(xiàn)經(jīng)濟的最大化，因此對整個民族和國家的經(jīng)濟發(fā)展具有非常重要的經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有水體石油污染物檢測技術(shù)存在的局限性，提供一種基于布里淵-拉曼光譜對水體石油污染物進行快速檢的裝置及其方法，對生活中的水體進行快速、精準地辨別，從而保障人們周圍水體環(huán)境的健康和諧。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的。

一種基于布里淵-拉曼光譜對水體石油污染物進行快速檢的裝置，主要包括激光發(fā)射器、偏振片、1/4波片、凹透鏡、凸透鏡、載物臺、恒溫水箱、比色皿、恒溫控制器、反射鏡、柱透鏡、F-P標準具、柱透鏡、ICCD信號采集系統(tǒng)和計算機；其特征在于：計算機分別連接激光發(fā)射器、ICCD信號采集系統(tǒng)以及恒溫控制系統(tǒng)，恒溫控制系統(tǒng)包括恒溫水箱和恒溫控制器，恒溫水箱內(nèi)安裝有載物臺；所述激光發(fā)射器和偏振片連接，偏振片和1/4波片連接，1/4波片凹透鏡連接，凹透鏡和凸透鏡連接，凸透鏡聚焦到比色皿，待測水樣放于比色皿中，比色皿放置在載物臺上；所述偏振片對應(yīng)一側(cè)設(shè)有反射鏡，反射鏡連接第一柱透鏡，第一柱透鏡連接F-P標準具，F(xiàn)-P標準具連接第二柱透鏡，第二柱透鏡連接ICCD信號采集系統(tǒng)；所述恒溫水箱連接恒溫控制器。

本發(fā)明第一柱透鏡豎直放置，第二柱透鏡13水平放置，即第二柱透鏡13與第一柱透鏡11正交放置。

一種基于布里淵-拉曼光譜對水體石油污染物進行快速檢的方法，其特征在于檢測步驟如下：

常溫下，先以普通水樣（樣本數(shù)量為50個）作為光散射介質(zhì)，激光打到這些普通水樣中，并激發(fā)出布里淵散射信號1；再以梯度濃度石油和水的混合物光散射介質(zhì)（樣本數(shù)量各為50個），激光打到這些水和石油的混合物樣品中，激發(fā)出布里淵散射信號2，ICCD信號采集系統(tǒng)分別將接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，經(jīng)計算機對收集到的信號進行誤差分析處理，計算出誤差棒，然后將處理后的數(shù)據(jù)進行儲存，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別建立出水以及石油和水混合物的特征數(shù)據(jù)庫；在相同的常溫下，以待測水樣作為散射介質(zhì)，激光打到待測水樣中，并激發(fā)出布里淵散射信號2；同樣由ICCD信號采集系統(tǒng)對接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，然后經(jīng)計算機對該散射信號分析處理后，得到樣品的特征參數(shù)，再將樣品的特征參數(shù)與先前建立的特征數(shù)據(jù)作對比，即可辨別待測水樣中是否被石油污染；若檢測出水樣被石油所污染，則對水樣進行拉曼光譜檢測，拉曼激光器輸出激光由光纖傳導(dǎo)，射到待測水樣中，并產(chǎn)生拉曼散射信號，由計算機采集這些信號并加以分析處理，從而確定出石油中的哪些物質(zhì)對水體造成了污染，繼而得出實驗結(jié)果。通過以上實驗獲取相關(guān)溶液的特征參數(shù)，然后將獲得的實驗數(shù)據(jù)按照不同水域條件下獲得的布里淵散射特性參數(shù)建立一個特征對比數(shù)據(jù)庫，并對可能被石油污染的水樣進行取樣檢測，以獲得不同水域的實際布里淵散射信號的特征參數(shù)。最后通過將待測水樣的特征參數(shù)與之前建立的特征數(shù)據(jù)庫進行對比，來實現(xiàn)對相關(guān)水域進行實時、精確的污染檢測，從而達到能夠快速檢測和及時處理污染物的目的。

所述梯度濃度石油和水的混合物是指水和石油在不同比例下進行混合的混合物。

所述普通水樣以及梯度濃度石油和水的混合物的布里淵散射信號的頻移在進行所述數(shù)據(jù)存儲時，用恒溫控制裝置使二者的溫度相同，改變溫度值從而得到各溫度下的布里淵散射信號。

所述待測水樣測得布里淵散射信號2之后，由ICCD信號采集系統(tǒng)接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，然后經(jīng)計算機對該散射信號分析處理后，得到樣品的特征參數(shù)，再將樣品的特征參數(shù)與先前建立的特征數(shù)據(jù)作對比，即可辨別待測水樣中是否被石油污染

若檢測出水樣被石油所污染，則對水樣進行拉曼光譜檢測，通過計算機分析處理拉曼散射信號，從而確定出石油中哪些物質(zhì)對水體造成了污染，繼而得出實驗結(jié)果。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，對待測水樣進行檢測時，無需對待測水樣進行預(yù)處理，激光射到待測水樣中便立刻產(chǎn)生散射信號，反應(yīng)迅速且時效性極強，可達到對人們身邊的水體環(huán)境進行快速檢測的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明對水體石油污染物進行快速檢測的布里淵檢測裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明對水體石油污染物進行快速檢測的拉曼檢測裝置示意圖；

圖3為本發(fā)明對水體石油污染物進行快速檢測的方法流程圖；

圖1所示，1、激光發(fā)射器，2、偏振片，3、1/4波片，4、凹透鏡，5、凸透鏡，6、載物臺，7、恒溫水箱，8、比色皿，9、恒溫控制器，10、反射鏡，11、柱透鏡，12、F-P標準具，13、柱透鏡，14、ICCD信號采集系統(tǒng)，15、計算機。另外柱透鏡11豎直放置，柱透鏡13水平放置，即柱透鏡13與柱透鏡11正交放置。

圖2所示，16、計算機，17、拉曼激光器，18、光纖，19、激光輸入，20、待測物，21、散射信號。

圖3所示，201、普通水樣，202、水和石油的混合物（梯度濃度混合），203、布里淵散射信1，204、分析處理，205、數(shù)據(jù)存儲，206、構(gòu)建特征數(shù)據(jù)庫，207、待測水樣，208、布里淵散射信號2，209、處理分析，210、特征參數(shù)，211、對比分析，212、無污染，213、有污染，214、拉曼光譜檢測，215、具體石油污染物。

具體實施方式

下面將對本實施例進行詳細說明，其示例在附圖中已經(jīng)示出，通過參考附圖，在下文中對實施例進行描述以解釋本發(fā)明。

一種基于布里淵-拉曼光譜對水體石油污染物進行快速檢的方法，其特征在于，布里淵檢測裝置包括：計算機分別連接激光發(fā)射器、ICCD信號采集系統(tǒng)以及恒溫控制系統(tǒng)。具體包括激光發(fā)射器１、偏振片２、1/4波片３、基于凹透鏡４和凸透鏡５組成的聚焦系統(tǒng)、載物臺６、恒溫水箱７、比色皿８、基于柱透鏡11（還有柱透鏡13）和F-P標準具12的聚焦系統(tǒng)、ICCD信號采集系統(tǒng)14、計算機15。此外，恒溫控制系統(tǒng)包括恒溫水箱7和恒溫控制器9，恒溫水箱7內(nèi)安裝有載物臺6，待測水樣207放于比色皿8中，比色皿8放于載物臺6上。拉曼檢測裝置包括：計算機16，拉曼激光器17，光纖18，激光輸入19，待測物20，散射信號21。其中拉曼激光器發(fā)射的激光由光纖18傳導(dǎo)，散射信號18由計算機16進行分析處理。

檢測步驟如下：

常溫下，先以普通水樣201（樣本數(shù)量為50個）作為光散射介質(zhì)，激光打到這些普通水樣201中，并激發(fā)出布里淵散射信號１203；再以梯度濃度石油和水的混合物202光散射介質(zhì)（樣本數(shù)量各為50個），激光打到這些水和石油的混合物202樣品中，激發(fā)出布里淵散射信號１203，ICCD信號采集系統(tǒng)14分別將接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，經(jīng)計算機15對收集到的信號進行誤差分析處理204，計算出誤差棒，然后將處理后的數(shù)據(jù)進行儲存205，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別建立出水以及石油和水混合物的特征數(shù)據(jù)庫206；在相同的常溫下，以待測水樣207作為散射介質(zhì)，激光打到待測水樣207中，并激發(fā)出布里淵散射信號２208；同樣由ICCD信號采集系統(tǒng)14對接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，然后經(jīng)計算機15對該散射信號分析處理209后，得到待測水樣207的特征參數(shù)210，再將待測水樣207的特征參數(shù)210與先前建立的特征數(shù)據(jù)206作對比，即可辨別待測水樣中是否被石油污染；若檢測出水樣被石油所污染，則對水樣進行拉曼光譜檢測214，拉曼激光器17輸出激光由光纖18傳導(dǎo)，射到待測水樣207中，并產(chǎn)生拉曼散射信號21，由計算機16采集這些信號并加以分析處理，從而確定出待測水樣中具體的石油污染物215，繼而得出實驗結(jié)果。通過以上實驗獲取相關(guān)溶液的特征參數(shù)，然后將獲得的實驗數(shù)據(jù)按照不同水域條件下獲得的布里淵散射特性參數(shù)建立一個特征對比數(shù)據(jù)庫，并對可能被石油污染的水樣進行取樣檢測，以獲得不同水域的實際布里淵散射信號的特征參數(shù)。最后通過將待測水樣的特征參數(shù)與之前建立的特征數(shù)據(jù)庫進行對比，來實現(xiàn)對相關(guān)水域進行實時、精確的污染檢測，從而達到能夠快速檢測和及時處理污染物的目的。

所述水和石油的混合物202與所述普通水樣201的布里淵散射信號的頻移在進行所述數(shù)據(jù)存儲205時，用恒溫控制器9調(diào)控水和石油的混合物202與普通水樣201的溫度，在不同溫度下得到各溫度下布里淵散射信號１203。

所述待測水樣207的布里淵散射信號２208測量之后，通過比對同溫度下所述水和石油的混合物202與所述普通水樣201所激發(fā)的布里淵散射信號１203，即可辨別待測水樣是否被石油所污染，得出辨別結(jié)果有污染213或無污染212。若檢測出有污染，則對待測水樣進行拉曼光譜檢測214，繼而得出具體石油污染物215。

在分析布里淵散射信號的數(shù)據(jù)時，可通過分析布里淵散射信號的頻移量或線寬量檢測水樣。

實施例：本發(fā)明的實施方式如下，本發(fā)明的裝置如圖1所示，由一臺計算機15通過線路（圖1中用虛線表示）控制激光發(fā)射器1、ICCD信號采集系統(tǒng)14以及恒溫控制器9，通過計算機來控制器恒溫控制器的溫度。激光器1射出光束（水平偏振光）并依次透過偏振片2、1/4波片（變?yōu)閳A偏振光）3、基于凹透鏡4和凸透鏡5組成的聚焦系統(tǒng)，然后射到待測水樣8中，產(chǎn)生后向布里淵散射信號，該散射信號按原光路返回，依次經(jīng)過基于凹透鏡4和凸透鏡5組成的聚焦系統(tǒng)、1/4波片３、偏振片２、反射鏡10、 柱透鏡11、F-P標準具12、柱透鏡13、經(jīng)ICCD信號采集系統(tǒng)14對其進行數(shù)據(jù)采集，由計算機15對返回的信號進行分析；若檢測出待測水樣被石油所污染，則對待測水樣進行拉曼光譜檢測，拉曼激光器17輸出激光由光纖18傳導(dǎo)，輸入激光19射到待測水樣20中，并產(chǎn)生拉曼散射信號21，由計算機16采集這些信號并加以分析處理，從而確定出水體中具體的石油污染物。

本發(fā)明工作原理：由計算機15控制的激光器1發(fā)出水平偏振光（在圖中已給出光路，由實線表示），水平偏振光經(jīng)過1/4波片變?yōu)闄E圓偏振光，并透過由凹透鏡４和凸透鏡６組成的聚焦系統(tǒng)的，激光入射到待測水樣８中，并激發(fā)出后向布里淵散射信號,該散射信號按原光路返回，依次經(jīng)過基于凹透鏡４和凸透鏡５組成的聚焦系統(tǒng)、1/4波片３、偏振片２、反射鏡10、柱透鏡11、F-P標準具12、柱透鏡13、經(jīng)ICCD信號采集系統(tǒng)14對其進行數(shù)據(jù)采集，由計算機15對返回的信號進行分析處理；若檢測出待測水樣被石油所污染，則對待測水樣進行拉曼光譜檢測，拉曼激光器17輸出激光由光纖18傳導(dǎo)，輸入激光19射到待測水樣20中，并產(chǎn)生拉曼散射信號21，由計算機16采集這些信號并加以分析處理，從而確定出水體中具體的石油污染物。

本發(fā)明的操作過程：

打開計算機15及恒溫控制器９，通過計算機15設(shè)定恒溫溫度，在該溫度下，先以普通水樣201（樣本數(shù)量為50個）作為光散射介質(zhì)，激光打到這些普通水樣中，并激發(fā)出布里淵散射信號１203；再以梯度濃度石油和水的混合物202作為光散射介質(zhì)（樣本數(shù)量各為50個），激光打到這些水和石油的混合物樣品202中，激發(fā)出布里淵散射信號２208，ICCD信號采集系統(tǒng)14分別將接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，經(jīng)計算機15對收集到的信號進行誤差分析處理，計算出誤差棒，然后將處理后的數(shù)據(jù)進行儲存205，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分別建立出水以及石油和水混合物的特征數(shù)據(jù)庫206；在相同的常溫下，以待測水樣207作為散射介質(zhì)，激光打到待測水樣207中，并激發(fā)出布里淵散射信號２208；同樣由ICCD信號采集系統(tǒng)14對接收到的數(shù)據(jù)進行記錄，然后經(jīng)計算機15對該散射信號分析處理209后，得到樣品的特征參數(shù)210，再將樣品的特征參數(shù)210與先前建立的特征數(shù)據(jù)206作對比，即可辨別待測水樣中是否被石油污染；若檢測出待測水樣207有污染，則對待測水樣207進行拉曼光譜檢測214，拉曼激光器17輸出激光由光纖18傳導(dǎo)，輸入激光19射到待測水樣20中，并產(chǎn)生拉曼散射信號21，由計算機16采集這些信號并加以分析處理，從而確定出水體中具體的石油污染物215，繼而得出實驗結(jié)果。通過以上實驗獲取相關(guān)溶液的特征參數(shù)，最后將獲得的實驗數(shù)據(jù)按照不同水域條件下獲得的布里淵散射特性參數(shù)建立一個特征對比數(shù)據(jù)庫，并對可能被石油污染的水樣進行取樣檢測，以獲得不同水域水樣的實際布里淵散射信號的特征參數(shù)。最后通過將待測水樣的特征參數(shù)與之前建立的特征數(shù)據(jù)庫進行對比，來實現(xiàn)對相關(guān)水域進行實時、精確的污染檢測，從而達到能夠快速檢測和及時處理污染物的目的。