可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种可调节光程的紫外‑可见光谱原位监测装置。该监测装置包括监测部件、光源、准直透镜、会聚透镜、出射部件、平场凹面全息光栅、图像探测器，监测探头置于待测水体中，第二子腔室内充满待测水体，通过设置光源提供光照,光源发出的光经过准直透镜准直后变成平行光束，平行光束穿过第二子腔室内中的待测水体，再由会聚透镜会聚并从出射部件的出射狭缝射出，出射狭缝射出的光线经过平场凹面全息光栅分光并在图像探测器的感光面成像，图像探测器将不同波长的光强信号转化为电信号，即紫外‑可见光谱，控制器采集和记录紫外‑可见光谱信号。该监测装置监测效率大大提高，测量精确度高。

Ultraviolet visible spectrum in-situ monitoring device with adjustable optical path

The utility model discloses an ultraviolet ultraviolet visible spectrum in-situ monitoring device which can adjust the optical path. The monitoring device includes the monitoring unit, the light source, the collimation lens, the converging lens, the ejection part, the flat field concave holographic grating, and the image detector. The monitoring probe is placed in the water body. The second sub chamber is filled with the water to be measured, and the light is provided by setting the light source, and the light emitted by the light source is collimated after collimation lens is collimated and turned into parallel. A beam passes through a water body in the chamber of the second cavity, and then converges by a converging lens and is ejected from the ejection slot of the ejection part. The light emitted by the ejection slot is divided into the flat field concave holographic gratings and images on the photographic surface of the image detector. The image detector transforms the light intensity signals of different wavelengths into telecommunications. The UV visible visible spectrum is used to collect and record ultraviolet visible spectrum signals. The monitoring device has high monitoring efficiency and high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置
本技术涉及环境监测领域，特别是涉及一种可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置。
技术介绍
在水环境监测领域，对河流、湖泊、水库、地下水、近岸海域等水体进行自动监测时，包括采样监测和原位监测两种。采样监测采用自动采样系统周期性的采集水样，监测设备对水样进行分析，存在监测周期长、运动部件功耗大、系统较复杂、维护量大、管路堵塞老化等问题；原位监测具有特有的优势，包括实时监测、运动部件极少、功耗低、系统简洁、维护量小等优点，尤其采用紫外-可见光谱进行水质原位监测时，具有多参数同步分析能力且无二次污染。然而在实际监测应用中，尤其存在水环境污染风险或处于移动载体上进行原位监测时，水质参数会在较大范围内波动，常规紫外-可见光谱原位监测设备采用固定光程，因而测量范围固定，一般长光程适合水质参数处于较低水平时的情况、短光程适合水质参数处于较高水平时的情况，无法在水质参数处于较高和较低水平时同时满足理想的测量性能，更无法在不同的水质参数水平下进行光程的自适应调节。当水质参数在较大范围内波动时，采用某一固定光程进行测量，可能导致测量性能损失(降低准确度、精确度)，甚至可能导致数据无效。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种适用范围广、测量精确度高的可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置。一种可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置，包括监测部件、光源、准直透镜、会聚透镜、出射部件、平场凹面全息光栅以及图像探测器，所述监测部件具有监测探头、隔离板、滑动挡板以及密封件，所述监测探头具有监测腔，所述隔离板以及所述滑动挡板均位于所述监测腔内且所述隔离板以及所述滑动挡板平行，所述滑动挡板以及所述隔离板将所述监测腔隔离成依次顺序分布的第一子腔室、第二子腔室以及第三子腔室，所述滑动挡板的周缘通过与所述监测腔的内壁接触配合，所述滑动挡板能够相对于所述监测腔的内壁移动以调节所述第二子腔室的大小，所述隔离板以及所述滑动挡板均具有透光窗口，所述隔离板上的所述透光窗口与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，各个所述透光窗口处均连接有透光件，所述透光件用于密封相应的所述透光窗口，所述监测探头具有连通于所述第二子腔室的流通孔，所述准直透镜位于所述第一子腔室内且与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，所述光源位于所述第一子腔室内且其发光部朝向所述准直透镜，所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅均位于所述第三子腔室内且依次顺序设置，所述会聚透镜与所述隔离板上的所述透光窗口相对，所述出射部件具有出射狭缝，所述光源发出的光线能够依次经过所述准直透镜、所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅后射出至所述图像探测器，所述图像探测器设在所述第三子腔室内以用于接收从所述平场凹面全息光栅出射光线并成像。在其中一个实施例中，所述光源为氙灯或者卤素灯。在其中一个实施例中，还包括驱动部件，所述驱动部件设在所述第一子腔室内且连接于所述滑动挡板，所述驱动部件用于驱动所述滑动挡板相对于所述监测腔的内壁移动。在其中一个实施例中，还包括控制器，所述控制器电性连接于所述驱动部件、所述图像探测器以及所述光源。在其中一个实施例中，所述图像探测器为CMOS线阵图像探测器或者CCD线阵图像探测器。在其中一个实施例中，还包括密封件，所述滑动挡板的周缘通过所述密封件与所述监测腔的内壁接触配合，所述滑动挡板和/或所述密封件能够相对于所述监测腔的内壁移动以调节所述第二子腔室的大小。在其中一个实施例中，所述监测探头呈圆柱体状，所述监测腔的径向面呈圆形，所述隔离板以及所述滑动挡板均呈圆形，所述密封件呈环形。在其中一个实施例中，所述准直透镜连接在所述第一子腔室的侧壁上。在其中一个实施例中，所述会聚透镜连接在所述隔离板或者所述第三子腔室的侧壁上。上述可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置，在使用时，将监测探头置于待测水体中，第二子腔室内充满待测水体，通过设置光源提供光照,光源发出的光经过准直透镜准直后变成平行光束，平行光束穿过第二子腔室内中的待测水体，再由会聚透镜会聚并从出射部件的出射狭缝射出，出射狭缝射出的光线经过平场凹面全息光栅分光并在图像探测器的感光面成像，图像探测器将不同波长的光强信号转化为电信号，即紫外-可见光谱，控制器采集和记录紫外-可见光谱信号。通过移动滑动挡板能够以改变第二子腔室的大小来改变第二子腔室内的待测水体的厚度，即调节光程，可在不影响水下原位监测的同时实时进行光程自动调节，监测效率大大提高，测量精确度高，适用范围广。密封件能够密封滑动挡板与监测腔的内壁，防止第一子腔室进水。上述可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置，通过驱动件与滑动挡板的配合实现了光程的自动调节，能在不影响水下原位监测的同时实时进行光程自动调节，光程长度可根据当前实测紫外-可见吸收光谱的吸光度进行调节。若吸光度过高，则缩短光程长度；若吸光度过低，则增加光程长度，各波长的吸光度会随着光程等比例缩放，从而达到适合检测和分析的范围，在水质参数处于较高和较低水平时均能达到理想的测量性能，满足更多水质原位监测应用的需要，适用范围广。附图说明图1为一实施例所述的可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置示意图；图2为采用图1所示可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置的紫外-可见吸收光谱解谱策略示意图。附图标记说明10、可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置；100、监测部件；110、监测探头；120、隔离板；130、滑动挡板；140、第一子腔室；150、第二子腔室；160、第三子腔室；200、光源；300、准直透镜；400、会聚透镜；500、出射部件；600、平场凹面全息光栅；700、图像探测器；800、驱动部件；900、控制器。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。参见图1所示，本实施例涉及了一种可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置10。该可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置10包括监测部件100、光源200、准直透镜300、会聚透镜400、出射部件500、平场凹面全息光栅600以及图像探测器700。参见图1所示，监测部件100具有监测探头110、隔离板120、滑动挡板130以及密封件。在附图1中，密封件未示出。监测探头110具有监测腔，隔离板120以及滑动挡板130均位于监测腔内且所述隔离板以及所述滑动挡板平行，滑动挡板130以及隔离板120将监测腔隔离成依次顺序分布的第一子腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节光程的紫外‑可见光谱原位监测装置，其特征在于，包括监测部件、光源、准直透镜、会聚透镜、出射部件、平场凹面全息光栅以及图像探测器，所述监测部件具有监测探头、隔离板、滑动挡板以及密封件，所述监测探头具有监测腔，所述隔离板以及所述滑动挡板均位于所述监测腔内且所述隔离板以及所述滑动挡板平行，所述滑动挡板以及所述隔离板将所述监测腔隔离成依次顺序分布的第一子腔室、第二子腔室以及第三子腔室，所述滑动挡板的周缘通过与所述监测腔的内壁接触配合，所述滑动挡板能够相对于所述监测腔的内壁移动以调节所述第二子腔室的大小，所述隔离板以及所述滑动挡板均具有透光窗口，所述隔离板上的所述透光窗口与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，各个所述透光窗口处均连接有透光件，所述透光件用于密封相应的所述透光窗口，所述监测探头具有连通于所述第二子腔室的流通孔，所述准直透镜位于所述第一子腔室内且与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，所述光源位于所述第一子腔室内且其发光部朝向所述准直透镜，所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅均位于所述第三子腔室内且依次顺序设置，所述会聚透镜与所述隔离板上的所述透光窗口相对，所述出射部件具有出射狭缝，所述光源发出的光线能够依次经过所述准直透镜、所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅后射出至所述图像探测器，所述图像探测器设在所述第三子腔室内以用于接收从所述平场凹面全息光栅出射光线并成像。...

【技术特征摘要】
1.一种可调节光程的紫外-可见光谱原位监测装置，其特征在于，包括监测部件、光源、准直透镜、会聚透镜、出射部件、平场凹面全息光栅以及图像探测器，所述监测部件具有监测探头、隔离板、滑动挡板以及密封件，所述监测探头具有监测腔，所述隔离板以及所述滑动挡板均位于所述监测腔内且所述隔离板以及所述滑动挡板平行，所述滑动挡板以及所述隔离板将所述监测腔隔离成依次顺序分布的第一子腔室、第二子腔室以及第三子腔室，所述滑动挡板的周缘通过与所述监测腔的内壁接触配合，所述滑动挡板能够相对于所述监测腔的内壁移动以调节所述第二子腔室的大小，所述隔离板以及所述滑动挡板均具有透光窗口，所述隔离板上的所述透光窗口与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，各个所述透光窗口处均连接有透光件，所述透光件用于密封相应的所述透光窗口，所述监测探头具有连通于所述第二子腔室的流通孔，所述准直透镜位于所述第一子腔室内且与所述滑动挡板上的所述透光窗口相对，所述光源位于所述第一子腔室内且其发光部朝向所述准直透镜，所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅均位于所述第三子腔室内且依次顺序设置，所述会聚透镜与所述隔离板上的所述透光窗口相对，所述出射部件具有出射狭缝，所述光源发出的光线能够依次经过所述准直透镜、所述会聚透镜、所述出射部件以及所述平场凹面全息光栅后射出至所述图像探测器，所述图像探测器设在所述第三子腔室内以用于接收从所述平场凹面全息光栅出射光线并成像。2.根据权利要求1所述的可调节光程的紫外-可见...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊杰，王业耀，孟凡生，张铃松，周岳溪，石平，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11