本发明专利技术公开了一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统，它包括光学系统、水路系统和检测控制系统；光学系统采用多波长激光器、脉冲氙灯光源和CCD光谱检测器，扫描待测水样的紫外可见透射光谱和荧光、拉曼等发射光谱，并转化成数字信号。水路系统采用多点采样设计，通过对水泵、电磁阀的开关控制，实现定量污水、定量清水进入采样装置进行光谱数据的采集，同时具有污水管路系统的自动清洗功能。检测控制系统采用工控机作为核心处理单元；整个系统可自动连续运行，适用于在线分析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于资源环境
，用于水质参数的在线快速检测，特别是指一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统。
技术介绍
有机污染物综合指标(如TOC、COD、BOD、DOC和高锰酸盐指数等)从不同侧面反映了水体受有机物污染的总体水平，是衡量水质污染程度的重要指标，也是国家颁布的“减排” 和“总量控制”的定量考核依据。近年来，水质参数在线分析仪(主要检测C0D、T0C等)的开发研制受到广泛重视，其产品种类、型号众多。基于测量原理的不同，这些在线分析仪基本上可分两类基于化学方法的在线水质分析仪，以及基于光学方法的在线水质分析仪。与化学分析方法相比，光学分析法依据光谱数据对有机污染物的类别与综合指标进行定性定量分析，它具有无化学试剂污染、分析速度快、系统运行费用低、易于实现在线分析等显著优点ο目前进入市场的基于光学测量原理的在线水质分析仪主要基于紫外/可见(UV/ Vis)吸光度或紫外/可见吸收光谱分析方法。但现有的紫外/可见吸收光谱在线分析仪由于难以适应不同类型与不同污染程度的污水，加上在线分析装置检测单元易受污水污染， 造成分析仪准确性差、维护工作量大等局限，难以满足大规模水质实时监测的需要。鉴于紫外吸收法在线水质分析仪的分析测量精度不足，近年来研究人员开始转向具有更高灵敏度的荧光法。但荧光光谱的不足之处为存在淬灭、自吸收、内滤光等不稳定因素，还含有水的拉曼散射和瑞利散射等干扰。现有的单一紫外吸收光谱法或荧光光谱法用于水质有机污染综合指标分析均有不足之处，另一方面，两种光谱又存在一定的相关性和互补性。水中有机物产生荧光的前提是能够吸收激发光，所以能够产生荧光的有机物在紫外光谱上都有吸收峰。由于悬浮物或某些种类的有机物会在同样波长的紫外光谱上产生强度十分近似的吸收峰，仅凭紫外光谱不能区分这些物质的种类；但它们在UV光激发下会产生不同的荧光光谱，从而提高了水质分析的分辨度。此外，荧光光谱的一个重要缺陷是不稳定性，这方面紫外光谱可以起弥补作用。申请号为200810060383. 6的专利技术专利“一种多源光谱融合便携式水质分析仪” 公开了一种多源光谱融合便携式水质分析仪，它包括光学系统和检测控制系统，采用集成激光器、氘商灯光源和双光谱检测器扫描待测水样的紫外可见透射光谱和荧光、拉曼等发射光谱，采用嵌入式数据处理单元根据采集到的水样光谱数据计算出水质分析指标值，并控制整台仪器的工作，通过显示屏和键盘实现用户的交互。由于采用锂电池供电，发射光 360°接收等特别设计，它结构紧凑，便于携带使用。由于该专利技术专利中与待测样品接触的部件仅有样品池，无自动进水、排水、稀释配比、清洗的水路系统，因而仅能离线检测使用， 对需要长期连续监测的场合如污水处理厂等的在线监测则无能为力；并且由于该专利技术专利的光学系统中对样品的发射光采用与入射光成360°角度方向的接收方式，需要同时采用线阵CCD和面阵CCD两套光谱检测系统，其光路系统较为复杂，成本较高；另外，该专利技术专利对激发荧光、拉曼等发射光谱的激发光采用405nm、532nm、635nm、650nm、660nm、690nm、 785nm,808nm,830nm八个波长的激光器，其波长范围在可见光乃至近红外范围内，由于绝大多数产生荧光的物质所需的激发波长范围为紫外可见波段，因此该专利技术的激光器不利于荧光发射光谱的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统，它包括光学系统、水路系统和检测控制系统。其中，光学系统包括脉冲氙灯、第一凹面镜、第一滤光片、第一凸透镜、第一光纤、 第二凸透镜、样品池、第三凸透镜、第二光纤、狭缝、第二滤光片、第二凹面镜、光栅、电荷耦合元件、多波长激光器、第三光纤和第四凸透镜等；脉冲氙灯位于第一凹面镜的凹面焦点处，第一凹面镜与第一滤光片、第一凸透镜同轴水平依次排列，第一光纤的两端分别与第一凸透镜和第二凸透镜相连，第二凸透镜与样品池、第三凸透镜同轴水平依次排列，第四凸透镜与样品池同轴水平依次排列并与第二凸透镜、样品池、第三凸透镜的轴相垂直，第二光纤的两端分别与第三凸透镜和狭缝相连，狭缝与第二滤光片同轴水平依次排列，第三光纤的两端分别与多波长激光器和第四凸透镜相连。水路系统包括若干个进水单元、污水定量杯、污水总排水管路、清水循环槽、清水进水泵、第四清水进水电磁阀、第五清水进水电磁阀、第六清水进水电磁阀、清水定量杯、第四污水溢流管路、第一清水溢流管路、第二清水溢流管路、第一混合电磁阀、第二混合电磁阀、混合槽、样品进水电磁阀、样品池、样品排水电磁阀、总排水口、第一样品溢流管路和第二样品溢流管路等；每个进水单元包括第一污水进水口、第一污水进水泵、第一污水槽、第一污水进水电磁阀、第一污水排水电磁阀、第一污水溢流管路、第一清水进水电磁阀；其中，第一污水进水泵的一端连接第一污水进水口，另一端连接第一污水槽，第一污水进水电磁阀、第一污水排水电磁阀、第一污水溢流管路、第一清水进水电磁阀分别与第一污水槽连接，第一污水进水电磁阀的另一端与进水单元之外的污水定量杯相连，第一污水排水电磁阀和第一污水溢流管路的另一端与进水单元之外的污水总排水管路相连，第一清水进水电磁阀的另一端与进水单元之外的清水进水泵相连，第一污水排水电磁阀位于第一污水槽的底部之下；污水定量杯分别和第一污水进水电磁阀、第二污水进水电磁阀、第三污水进水电磁阀、第五清水进水电磁阀、第四污水溢流管路、第一混合电磁阀相连，清水定量杯分别和第四清水进水电磁阀、第一清水溢流管路、第二混合电磁阀相连，混合槽分别与第六清水进水电磁阀、第一混合电磁阀、第二混合电磁阀、样品进水电磁阀、第一样品溢流管路相连，样品池分别与样品进水电磁阀、样品排水电磁阀、第二样品溢流管路相连，总排水口分别与污水总排水管路、 第一样品溢流管路、第二样品溢流管路相连，污水定量杯和清水定量杯水平排列，污水定量杯和清水定量杯位于第一污水槽、第二污水槽、第三污水槽的底部之下，第一混合电磁阀和第二混合电磁阀分别位于污水定量杯和清水定量杯的底部之下，混合槽位于第一混合电磁阀和第二混合电磁阀之下，样品进水电磁阀位于混合槽的底部之下，样品池位于样品进水电磁阀的底部之下，样品排水电磁阀位于样品池的底部之下，总排水口位于污水总排水管路、第一样品溢流管路、第二样品溢流管路、样品排水电磁阀的底部之下。检测控制系统包括控制单元工控机、LCD显示屏、键盘鼠标、电源模块、光谱检测器和数字I/O USB模块等，其中，IXD显示屏、键盘鼠标、电源模块、光谱检测器和数字I/O USB模块分别与控制单元工控机相连；光学系统的多波长激光器分别与电源模块和数字I/ 0 USB模块相连，光学系统的脉冲氙灯分别与电源模块和控制单元工控机相连；水路系统的各水泵和电磁阀均分别与电源模块和数字I/O USB模块相连；水路系统的样品池分别与光学系统的多波长激光器、脉冲氙灯以及检测控制系统的光谱检测器相连。本专利技术的有益效果是，一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统，同时采用紫外可见(UV/Vis)透射光谱和荧光、拉曼等发射光谱，对水质的多种有机污染物综合参数进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于多光谱的多点采样多参数水质在线分析系统，其特征在于，它包括光学系统、水路系统和检测控制系统；其中，光学系统包括：脉冲氙灯（１）、第一凹面镜（２）、第一滤光片（３）、第一凸透镜（４）、第一光纤（５）、第二凸透镜（６）、样品池（７）、第三凸透镜（８）、第二光纤（９）、狭缝（１０）、第二滤光片（１１）、第二凹面镜（１２）、光栅（１３）、电荷耦合元件（１４）、多波长激光器（１５）、第三光纤（１６）和第四凸透镜（１７）等；脉冲氙灯（１）位于第一凹面镜（２）的凹面焦点处，第一凹面镜（２）与第一滤光片（３）、第一凸透镜（４）同轴水平依次排列，第一光纤（５）的两端分别与第一凸透镜（４）和第二凸透镜（６）相连，第二凸透镜（６）与样品池（７）、第三凸透镜（８）同轴水平依次排列，第四凸透镜（１７）与样品池（７）同轴水平依次排列并与第二凸透镜（６）、样品池（７）、第三凸透镜（８）的轴相垂直，第二光纤（９）的两端分别与第三凸透镜（８）和狭缝（１０）相连，狭缝（１０）与第二滤光片（１１）同轴水平依次排列，第三光纤（１６）的两端分别与多波长激光器（１５）和第四凸透镜（１７）相连；水路系统包括：若干个进水单元、污水定量杯（３３）、污水总排水管路（３７）、清水循环槽（３８）、清水进水泵（３９）、第四清水进水电磁阀（４３）、第五清水进水电磁阀（４４）、第六清水进水电磁阀（４５）、清水定量杯（４６）、第四污水溢流管路（４７）、第一清水溢流管路（４８）、第二清水溢流管路（４９）、第一混合电磁阀（５０）、第二混合电磁阀（５１）、混合槽（５２）、样品进水电磁阀（５３）、样品池（７）、样品排水电磁阀（５４）、总排水口（５５）、第一样品溢流管路（５６）和第二样品溢流管路（５７）等；每个进水单元包括：第一污水进水口（１８）、第一污水进水泵（２１）、第一污水槽（２４）、第一污水进水电磁阀（２７）、第一污水排水电磁阀（３０）、第一污水溢流管路（３４）、第一清水进水电磁阀（４０）；其中，第一污水进水泵（２１）的一端连接第一污水进水口（１８），另一端连接第一污水槽（２４），第一污水进水电磁阀（２７）、第一污水排水电磁阀（３０）、第一污水溢流管路（３４）、第一清水进水电磁阀（４０）分别与第一污水槽（２４）连接，第一污水进水电磁阀（２７）的另一端与进水单元之外的污水定量杯（３３）相连，第一污水排水电磁阀（３０）和第一污水溢流管路（３４）的另一端与进水单元之外的污水总排水管路（３７）相连，第一清水进水电磁阀（４０）的另一端与进水单元之外的清水进水泵（３９）相连，第一污水排水电磁阀（３０）位于第一污水槽（２４）的底部之下；污水定量杯（３３）分别和第一污水进水电磁阀（２７）、第二污水进水电磁阀（２８）、第三污水进水电磁阀（２９）、第五清水进水电磁阀（４４）、第四污水溢流管路（４７）、第一混合电磁阀（５０）相连，清水定量杯（４６）分别和第四清水进水电磁阀（４３）、第一清水溢流管路（４８）、第二混合电磁阀（５１）相连，混合槽（５２）分别与第六清水进水电磁阀（４５）、第一混合电磁阀（５０）、第二混合电磁阀（５１）、样品进水电磁阀（５３）、第一样品溢流管路（５６）相连，样品池（７）分别与样品进水电磁阀（５３）、样品排水电磁阀（５４）、第二样品溢流管路（５７）相连，总排水口（５５）分别与污水总排水管路（３７）、第一样品溢流管路（５６）、第二样品溢流管路（５７）相连，污水定量杯（３３）和清水定量杯（４６）水平排列，污水定量杯（３３）和清水定量杯（４６）位于第一污水槽（２４）、第二污水槽（２５）、第三污水槽（２６）的底部之下，第一混合电磁阀（５０）和第二混合电磁阀（５１）分别位于污水定量杯（３３）和清水定量杯（４６）的底部之下，混合槽（５２）位于第一混合电磁阀（５０）和第二混合电磁阀（５１）之下，样品进水电磁阀（５３）位于混合槽（５２）的底部之下，样品池（７）位于样品进水电磁阀（５３）的底部之下，样品排水电磁阀（５４）位于样品池（７）的底部之下，总排水口（５５）位于污水总排水管路（３７）、第一样品溢流管路（５６）、第二样品溢流管路（５７）、样品排水电磁阀（５４）的底部之下；检测控制系统包括：控制单元工控机、ＬＣＤ显示屏、键盘鼠标、电源模块、光谱检测器和数字Ｉ／Ｏ ＵＳＢ模块等，其中，ＬＣＤ显示屏、键盘鼠标、电源模块、光谱检测器和数字Ｉ／Ｏ ＵＳＢ模块分别与控制单元工控机相连；光学系统的多波长激光器分别与电源模块和数字Ｉ／Ｏ ＵＳＢ模块相连，光学系统的脉冲氙灯分别与电源模块和控制单元工控机相连；水路系统的各水泵和电磁阀均分别与电源模块和数字Ｉ／Ｏ ＵＳＢ模块相连；水路系统的样品池分别与光学系统的多波长激光器、脉冲氙灯以及检测控制系统的光谱检测器相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武晓莉，杜树新，戴连奎，严赟，吴元清，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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