多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光學(xué)模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種應(yīng)用在利用熒光進(jìn)行海洋要素檢測(cè)的傳感器中的光學(xué)檢測(cè)器件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)家海洋戰(zhàn)略及人們對(duì)海洋環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，針對(duì)海洋環(huán)境的各種檢測(cè)活動(dòng)越來(lái)越頻繁，有效地獲取海洋環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為海洋環(huán)境保護(hù)研究的主要內(nèi)容之一。海洋中富含大量的浮游植物和藻類，這些活體生物的分布和數(shù)量可以反映該海域的生態(tài)情況，長(zhǎng)期的檢測(cè)數(shù)據(jù)可被用作水質(zhì)評(píng)判指標(biāo)，在赤潮監(jiān)測(cè)與預(yù)警等應(yīng)用方面具有重要的實(shí)用價(jià)值。而水體中葉綠素含量可直接有效地反映浮游植物的數(shù)量。目前用于水體中葉綠素含量檢測(cè)的主流設(shè)備多采用熒光分析法，即根據(jù)物質(zhì)分子吸收光譜和發(fā)射光譜能級(jí)躍迀的原理，利用光源照射待測(cè)水體激發(fā)出熒光進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而反應(yīng)出該水域中的葉綠素含量。在這些主流設(shè)備中，大多采用成本低廉的LED作為激勵(lì)光源對(duì)待測(cè)水體進(jìn)行照射。但是，這種LED光源普遍存在光強(qiáng)弱、光束發(fā)散等特點(diǎn)，因此在使用單光源葉綠素傳感器對(duì)待測(cè)水體中的葉綠素含量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)存在檢測(cè)區(qū)域的下限值偏高、低濃度下無(wú)響應(yīng)且分辨率不高的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了提高葉綠素傳感器在低濃度下的響應(yīng)能力和分辨率，提出了一種多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器，通過(guò)對(duì)激勵(lì)光源進(jìn)行多路擴(kuò)展，可有效提高待測(cè)區(qū)域的激發(fā)能量，進(jìn)而提高檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]一種多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器，包括由不透光材料制成的基體，在所述基體上開設(shè)有一路垂直貫穿基體的檢測(cè)通道和多路傾斜貫穿基體的光源通道，所述檢測(cè)通道位于基體的中心軸線上，多路光源通道以所述檢測(cè)通道為中心呈圓周分布，每一路光源通道的軸心延長(zhǎng)線匯聚于一點(diǎn)，且所述點(diǎn)落在基體的中心軸線上；在所述的每一路光源通道中依次安裝有激勵(lì)光源、第一平凸透鏡、第一窄帶濾光片和第二平凸透鏡，在所述檢測(cè)通道中依次安裝有光檢測(cè)元件、第二窄帶濾光片和會(huì)聚透鏡，所述激勵(lì)光源與光檢測(cè)元件臨近基體的同一端面。
[0006]為了對(duì)激勵(lì)光源發(fā)射的分散光線實(shí)現(xiàn)匯聚，所述第一平凸透鏡與第二平凸透鏡在光源通道中的布設(shè)方向相反，且第一平凸透鏡的平面正對(duì)所述的激勵(lì)光源。
[0007]為了方便激勵(lì)光源、第一平凸透鏡、第一窄帶濾光片和第二平凸透鏡在光源通道中的安裝固定，本實(shí)用新型將所述的每一路光源通道均形成三級(jí)階梯孔式結(jié)構(gòu)，其中，一級(jí)孔段用于安裝光源套筒、二級(jí)孔段用于安裝所述的激勵(lì)光源，三級(jí)孔段用于安裝透鏡套筒，所述第一平凸透鏡、第一窄帶濾光片和第二平凸透鏡安裝在所述透鏡套筒中；所述激勵(lì)光源的底面安裝固定在光源套筒中，激勵(lì)光源的接線引腳穿過(guò)光源套筒的中空部分伸出所述基體，在所述中空部分灌封有不透光的環(huán)氧膠，以實(shí)現(xiàn)激勵(lì)光源與光源套筒的固化。
[0008]優(yōu)選的，所述一級(jí)孔段為中空?qǐng)A柱狀，所述光源套筒由可變形材料制成，且與所述一級(jí)孔段過(guò)盈配合，以使光源套筒推進(jìn)光源通道后不易脫出。
[0009]為了對(duì)多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器的整體尺寸實(shí)現(xiàn)有效限制，所述激勵(lì)光源優(yōu)選采用體積小巧的LED器件，所述二級(jí)孔段的孔徑最好小于所述一級(jí)孔段和三級(jí)孔段的孔徑。
[0010]優(yōu)選的，所述三級(jí)孔段優(yōu)選設(shè)計(jì)成中空?qǐng)A柱狀，所述透鏡套筒由可變形材料制成，且與所述三級(jí)孔段過(guò)盈配合，以使透鏡套筒推進(jìn)光源通道后不易脫出。
[0011]為了提高接收信號(hào)的光強(qiáng)度，優(yōu)選設(shè)計(jì)所述檢測(cè)通道的中心軸線與基體的中心軸線重合；為了方便光電二極管、第二窄帶濾光片和會(huì)聚透鏡在檢測(cè)通道中的安裝固定，優(yōu)選將所述檢測(cè)通道設(shè)計(jì)成三級(jí)階梯孔式結(jié)構(gòu)，其中，一級(jí)孔段用于安裝檢測(cè)器接頭，通過(guò)所述檢測(cè)器接頭將所述光檢測(cè)元件和第二窄帶濾光片固定安裝于二級(jí)孔段中，三級(jí)孔段用于安裝所述的會(huì)聚透鏡。
[0012]為了簡(jiǎn)化檢測(cè)器接頭在檢測(cè)通道中的安裝操作，優(yōu)選將所述檢測(cè)器接頭設(shè)計(jì)成中空的螺釘式結(jié)構(gòu)，其螺帽部分位于所述基體的外部，螺桿部分與檢測(cè)通道的一級(jí)孔段內(nèi)壁所形成的內(nèi)螺紋螺紋連接，所述光檢測(cè)元件為光電二極管，其接線引腳穿過(guò)檢測(cè)器接頭的中空部分伸出所述基體的外部，在所述中空部分灌封有不透光的環(huán)氧膠，在有效避免光泄露的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)器接頭與光電二極管的固化，便于整體安裝和拆卸。
[0013]為了進(jìn)一步提高微弱熒光的檢測(cè)能力，將所述檢測(cè)通道中光檢測(cè)元件的受光面與所述第二窄帶濾光片相接觸；所述會(huì)聚透鏡與所述第二窄帶濾光片正對(duì)且接觸，以對(duì)穿過(guò)待測(cè)水樣的檢測(cè)光線實(shí)現(xiàn)匯聚。
[0014]優(yōu)選的，所述基體優(yōu)選設(shè)計(jì)成圓柱形，由黑色的工程塑料制成；設(shè)計(jì)所述多路光源通道在同一圓周上等間距分布，且每一路光源通道的軸心延長(zhǎng)線與基體的中心軸線所成的夾角在30° -40°之間，在有效控制基體尺寸的同時(shí)，使光強(qiáng)損失盡量減?。凰龅谝徽瓗V光片中心波長(zhǎng)為435nm,第二窄帶濾光片中心波長(zhǎng)為680nm,兩者的帶寬均為10nm。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型通過(guò)在熒光檢測(cè)器上集成設(shè)計(jì)多路激勵(lì)光源，并增加聚光透鏡和濾光片的設(shè)計(jì)，從而使得待測(cè)區(qū)域的激發(fā)能量集中，熒光信號(hào)的強(qiáng)度大幅增強(qiáng)，通過(guò)盡可能地減小雜散光及環(huán)境光的干擾，繼而使得微弱熒光的檢測(cè)能力以及信號(hào)的分辨率大幅提高。
[0016]結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型所提出的多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器的一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1的縱向剖視圖；
[0019]圖3是多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器中基體的一種實(shí)施例的縱向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地描述。
[0021]結(jié)合圖1-圖3所示，本實(shí)施例的多通道光源誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器采用在一塊不透明材質(zhì)制成的基體I上加工出一路檢測(cè)通道12和多路光源通道13的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，所述基體7優(yōu)選采用黑色的ABS工程塑料制成，以起到避光作用并降低材料成本及加工難度。在本實(shí)施例中，所述基體I優(yōu)選設(shè)計(jì)成圓柱狀，將所述檢測(cè)通道12開設(shè)在基體I的中心軸線位置上，且沿中心軸線方向貫穿所述基體1，如圖1所示。本實(shí)施例優(yōu)選設(shè)計(jì)檢測(cè)通道12的中心軸線與基體I的中心軸線重合，以便于多路光源通道13在基體I上的分布和設(shè)計(jì)。
[0022]將多路所述的光源通道13以檢測(cè)通道12的中心軸線為中心呈圓周分布，如圖1所示，即各路光源通道13分布在以檢測(cè)通道12的中心軸線為圓心的同一圓周上，優(yōu)選設(shè)計(jì)各路光源通道13等間距分布，即相鄰兩路光源通道13所成的圓心角相等。設(shè)計(jì)各路光源通道13傾斜貫穿所述的基體1，如圖3所示，其貫穿基體I的兩個(gè)端面與檢測(cè)通道12貫穿基體I的兩個(gè)端面相同，將所述兩個(gè)端面分別定義為第一端面1-1和第二端面1-2。對(duì)于各路光源通道13的傾斜角，應(yīng)滿足的條件是:各路光源通道13的軸心延長(zhǎng)線應(yīng)匯聚于一點(diǎn)，并且該匯聚點(diǎn)應(yīng)剛好落在基體I的中線軸線上，以提高光信號(hào)的接收能力。
[0023]在設(shè)計(jì)所述多路光源通道13時(shí)，各路光源通道13的軸心延長(zhǎng)線與基體I的中線軸線所成的夾角不宜過(guò)大，角度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致基體I的直徑尺寸過(guò)大，不便于檢測(cè)器在傳感器中的安裝布設(shè)；當(dāng)然，所述夾角也不宜過(guò)小，角度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致匯聚點(diǎn)距離檢測(cè)通道12端面的尺寸過(guò)大，造成熒光強(qiáng)度損失，檢測(cè)信號(hào)變?nèi)??；谝陨蟽煞矫婵紤]，本實(shí)施例設(shè)計(jì)所述夾角在30° -40°之間為宜。
[0024]在本實(shí)施例中，所述光源通道13優(yōu)選設(shè)計(jì)6路，以集成6路激勵(lì)光源，共同照射待測(cè)水樣，以提高入射光線的強(qiáng)度。
[0025]定義多路光源通道13在基體I的第一端面1-1上所圍成的圓周的直徑大，在基體I的第二端面1-2上所圍成的圓周的直徑小。在各路光源通道13中，沿從第一端面1-1朝向第二端面1-2的方向依次安裝激勵(lì)光源4、第一平凸透鏡7、第一窄帶濾光片5和第二平凸透鏡8，如圖2所示。其中，激勵(lì)光源4優(yōu)選采用LED器件，例如發(fā)射435nm光線的LED器件，照射待測(cè)水樣，以減小所述檢測(cè)器的整體體積。由于LED器件發(fā)出的光束具有一定的發(fā)散角，為了對(duì)入射光線實(shí)現(xiàn)匯聚，本實(shí)施例在光路設(shè)計(jì)上增加了透鏡組合，即在靠近LED器件4的位置上布設(shè)第一平凸透鏡7，所述第一平凸透鏡7的平面正對(duì)LED器件4的出光面，將通過(guò)LED器件4發(fā)出的光束轉(zhuǎn)化成平行光，然后再通過(guò)與第一平凸透鏡7反向布設(shè)的第二平凸透鏡8將平行光匯聚后，用以激勵(lì)待測(cè)水樣產(chǎn)生熒光。為了避免與熒光波長(zhǎng)相近的激發(fā)光波對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成影響，本實(shí)施例在兩塊平凸透鏡7、8之間增加了第一窄帶濾光片5的設(shè)計(jì)，通過(guò)選用中心波長(zhǎng)為435nm，帶寬為1nm的濾光片5，以提高檢測(cè)精度。
[0026]為了便于在每一路所述的光源通道13中安裝固定所述的激勵(lì)光源4、第一平凸透鏡7、第一窄帶濾光片5和第二平凸透鏡8，本實(shí)施例優(yōu)選將所述