本发明专利技术公开一种光谱法水体环境在线测量装置，控制器的输出端与光源、探测器相连；光源模块发出的连续脉冲光经Y型光纤一分为二，分别作为测量光源和参考光源；参考光源经参考光纤连接参考探测器，参考探测器把参考光学信号转化为参考电信号导入到控制器；测量光源进入到反射探头内，反射探头发出的检测光透射进流通池后，再照射到反射镜上，经反射镜反射的反向反射光再透射过流通池返回到反射探头内经过接收光纤进入到探测器，探测器进行光电信号转换后输送到控制器。本发明专利技术有益效果：采用同一种光源，可以有效消除光源老化等波动带来的影响，具有更好的光学稳定性；将紫外-可见波段的光作为整体光谱考虑，具有更高的灵敏度和准确性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种光谱法水体环境在线测量装置，控制器的输出端与光源、探测器相连；光源模块发出的连续脉冲光经Y型光纤一分为二，分别作为测量光源和参考光源；参考光源经参考光纤连接参考探测器，参考探测器把参考光学信号转化为参考电信号导入到控制器；测量光源进入到反射探头内，反射探头发出的检测光透射进流通池后，再照射到反射镜上，经反射镜反射的反向反射光再透射过流通池返回到反射探头内经过接收光纤进入到探测器，探测器进行光电信号转换后输送到控制器。本专利技术有益效果：采用同一种光源，可以有效消除光源老化等波动带来的影响，具有更好的光学稳定性；将紫外-可见波段的光作为整体光谱考虑，具有更高的灵敏度和准确性。【专利说明】一种光谱法水体环境在线测量装置
本专利技术涉及测控
，具体说是一种测量装置，更具体说是一种便携式、低功耗的光谱在线测量系统。
技术介绍
进入21世纪以来，随着经济的迅速发展，生态系统正承受着巨大压力，各类水体环境(江、河、湖、海)也遭受到了严重的破环。水体环境监测的核心内容是监测与分析水体的质量状况及其变化规律，为国家和各级政府开发、利用、管理与保护水资源提供科学依据。只有对待测的水质状况进行持续、自动、原位(in-situ)、在线(on-line)监测，并对数据同步传输、存储，才能使监测数据具有客观性、科学性，才能为各级环保部门的监督、管理与决策、污染治理等提供准确依据。 近几年来，发达国家已展开应用光学方法检测水体污染物含量的水质分析技术及仪器研究，基于光谱分析的水质多参数原位在线监测技术已成为国际热点技术。目前的水体有机物(如COD等)、营养盐(硝酸盐、亚硝酸盐等)的监测方法主要依靠化学试剂法、这些技术和方法难以满足复杂条件下(高浊度、多干扰)的高精度原位、在线监测需求。以COD为例，目前经典方法是高锰酸盐指数法(CODMn)和重铬酸钾回流法(CODCr)。此类分析方法不仅对现场操作人员的健康构成威胁，如果废液直接排放到环境当中，还会造成非常严重的二次污染。针对硝酸盐、铵盐的测量，也有采用离子选择电极的方式进行的，此种方法可以避免化学试剂法的步骤繁琐等缺点，但是由于海洋水体高盐度的特性，此类电极法的应用也受到了一定的限制。中国专利申请号为200510038331.5公开了一种光谱法非接触C0D/D0C水质在线监测方法及装置，光路中依次设有低压汞灯光源，调制盘，紫外滤光片和可见滤光片，分束片、光电倍增管。利用光束穿过自由落体水流，测量穿过水流后可见光和紫外光的吸光度，并通过可见光和紫外光吸光度的差值反演出水中COD的值。该专利采用光源“通过45°分束片分成两路光束，其中一路作为参考光路反射折向90°方向，通过反射镜，分束片到光电倍增管；另一路作为测量光路透射后经调制盘，通过匀速稳定的待测水帘，透过分束片被光电倍增管接收”，这种结构由于采用分束片分光，光学系统复杂，其主要缺点有二:一、多个光学元件，在震动情况下对光学系统影响较大；二、采用调制盘、倍增管等元件，体积较大，难以实现原位监测。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的上述方法的缺点，实现水体参量(硝酸盐、浊度、C0D)的实时、在线测量，本专利技术的目的在于提供一种基于光谱吸收技术，无需化学试剂，几乎不用维护，且不易受到外界干扰性能优异，使用方便的光学法探头式在线测量装置，本专利技术的技术方案如下: 一种光谱法水体环境在线测量装置，包括防护腔体，所述防护腔体内设置控制器、光源、探测器、参考探测器、反射探头、连接各部分的一体化光纤，所述防护腔体前端连接流通池，流通池一端安装有石英滤光片，另一端安装有反射镜；所述控制器的输出端与光源、探测器相连；所述光源模块发出的连续脉冲光经Y型光纤一分为二，分别作为测量光源和参考光源；参考光源经参考光纤连接参考探测器，参考探测器把参考光学信号转化为参考电信号导入到控制器；测量光源进入到反射探头内，反射探头发出的检测光透射进流通池后，再照射到反射镜上，经反射镜反射的反向反射光再透射过流通池返回到反射探头内经过接收光纤进入到探测器，探测器进行光电信号转换后输送到控制器。 所述光源采用紫外-可见波段的连续光源，采用氙灯作为光源。 为减小体积，保证震动时光路的稳定性，实现原位监测，所述测量光源模块、参考光源模块、光谱采集模块通过一体化设计的光纤结构单元连接成一体。 所述反射探头为接收光纤和5根发射光纤在反射探头内合为一束而集成的，所述接收光纤位于中心，5根发射光纤环绕接收光纤。 所述流通池中间开孔，一端通过螺纹与防护腔体相连，另一端为镀铝紫外增强反射镜。 采用电池供电模式。 本专利技术具有以下的特点和有益效果: 1.探测机理采用光学方法进行探测，不需要化学试剂，几乎不用维护，简便实用，系统带有蓄电池，可以手持式操作，现场观测测量结果，也可以通过远程通讯接口，进行数据自动采集与传输，适用于长期无人值守监测； 2、本专利技术装置的光学传输部分将发射单元和接收单元设计成一体化光纤结构，并采用同一种光源，通过光纤分配，一路光纤作为参考，另一路作为检测，可以有效消除光源老化等波动带来的影响，具有更好的光学稳定性；此外，采用本专利技术的光纤结构，具有很好屏蔽作用，保证光传输过程中的稳定性。 3.本专利技术的计算方法是将紫外-可见波段的光作为整体光谱考虑，基于人工智能算法进行浓度计算，可以有效消除不同成分带来的交叉干扰，具有更高的灵敏度和准确性。 4、整个设备用不锈钢腔体密封，结构紧凑、耐压，具有良好的电磁屏蔽性能，抗干扰性强，可靠性高，可以满足电磁环境复杂的场合应用；采用光纤作为分光元件，结构简单，抗干扰能力强，能够保证恶劣条件下具有更好的光学可靠性和稳定性，且易于集成为一体化探头，易于实现原位监测。 5、本专利技术基于光谱测量及分析技术进行水体生物、化学参量的监测，可以满足不同深度环境监测要素的自动、在线测量，可以广泛应用于水厂、污水处理厂、电厂的环境监测，也可以用于养殖业水体环境污染物的自动监控，生产成本低廉、生产工艺简单，市场应用前景好。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例光学系统示意图； 图2为一体化光纤结构示意图； 图3为本专利技术实施例外观结构示意图； 图4为防护腔体内部元件排列示意图； 其中I为光源，2为探测器，3为参考探测器，4为发射光纤，5为接收光纤，6为参考光纤，7为控制器，8为电源，9为反射镜，10为反射探头，11为防护腔体，12流通池。 【具体实施方式】 如图1、图4所示，本专利技术为一种探头式光谱法水质参量测量系统，光源1、探测器 2、参考探测器3、发射光纤4、接受光纤5、参考光纤6、控制器7、电源8等密封在防护腔体11内。防护腔体11为高强度不锈钢材质，整体成圆柱型，圆柱体中心轴线处安放一片不锈钢底板，底板把腔体一分为二，分上下两层，下层前部安置控制器7，后部放置电源8，二者用导线相连接。上层前部放置探测器2，上层中部放置光源1，上层后部放置参考探测器3。光源I经发射光纤4分成的参考光纤6与参考探测器3连接，参考探测器3用导线与控制器7连接。光源I还经发射光纤4与位于防护腔体后部底座轴心处的控制器反射探头10连接，控制器反射探头10本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光谱法水体环境在线测量装置，包括防护腔体，其特征在于：所述防护腔体内设置控制器、光源、探测器、参考探测器、反射探头、连接各部分的一体化光纤，所述防护腔体前端连接流通池，流通池一端安装有石英滤光片，另一端安装有反射镜；所述控制器的输出端与光源、探测器相连；所述光源模块发出的连续脉冲光经Y型光纤一分为二，分别作为测量光源和参考光源；参考光源经参考光纤连接参考探测器，参考探测器把参考光学信号转化为参考电信号导入到控制器；测量光源进入到反射探头内，反射探头发出的检测光透射进流通池后，再照射到反射镜上，经反射镜反射的反向反射光再透射过流通池返回到反射探头内经过接收光纤进入到探测器，探测器进行光电信号转换后输送到控制器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冯巍巍，马正，蔡宗岐，
申请(专利权)人：烟台东润仪表有限公司，中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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