全光谱实时水质分析仪制造技术

本实用新型专利技术属于水质监测领域，公开了全光谱实时水质分析仪，包括上盖、主箱体，主箱体内设置主控单元、电源、光谱分析装置和通信装置，所述电源分别为主控单元、光谱分析装置和通信装置供电，光谱分析装置和通信装置分别与主控单元连接并进行通信。主箱体内设置有过水槽，过水槽的底部连有排水管，过水槽的两个槽壁上设有入射光孔和出射光孔，入射光孔和出射光孔内设有密封镜片，光谱分析装置发出的光束从入射光孔进入，穿过过水槽后从出射光孔射出，产生供光谱分析装置接收的光谱。本实用新型专利技术提高了检测精度；本实用新型专利技术对成分复杂水体适应性强，无试剂消耗，无二次污染，设备运维成本低，适用于无人监测站、车载便携监测站、无人船巡视监测等。

【技术实现步骤摘要】
全光谱实时水质分析仪
本技术属于水质监测
，具体涉及全光谱实时水质分析仪。
技术介绍
人类生活和生产用水对水质均有特定的要求，不同领域的使用水需达到不同的水质标准。对自然环境中水的监测主要包含物理指标、化学指标以及微生物指标；对工业用水则考虑是否影响产品质量或易于损害容器及管道。具体包括COD(ChemicalOxygenDemand,化学需氧量)、BOD(BiochemicalOxygenDemand，生化需氧量)、TOC(TotalOrganicCarbon，总有机碳)、TSS(TotalSuspendedSolid，总悬浮固体)、硝氮指标、氨氮指标、总磷指标、总氮指标、浊度指标、重金属指标等。多数有机物在UV波段都有强烈的吸收，通过测量待测水体UV波段的吸收光谱可以和水质的相关指标建立一定的关联关系，通过这些关联模型可以在某种程度上反演出相关指标参数值。在早期的研究中，人们发现在波长254nm的吸收度和水质COD、TOC等指标存在较好的线性相关关系，通过254nm吸光度值推算COD值在日本及欧美一些国家已经广泛接受并形成了相关工业标准。在实践中，人们也发现254单波长吸光度的一些局限性，主要表现在光源的波动、浊度的影响等，双光路可以解决光源波动影响，但浊度的影响无法消除，为此产生了双波长测量法，通过选取一个无明显有机物吸收的波长进行补偿从而消除浊度影响。单波长、双波长的核心都是基于254nm吸光度与COD的线性关系，对于较为简单的水体，这个线性关系比较好，但对于有机物成分相对复杂的水体该线性关系常常会有较大偏离，而且通过单一波长补偿浊度也不一定准确，基于此，多波长模型相应诞生，其核心思想是采集大量的光谱数据，通过波长相关性分析以及大量计算机模拟，找到4～6个波长点吸光度值进行权重建模，该模型将比双波长法具有更好的适应性。多波长法对于有一定复杂度的水体进行COD权重值建模有一定优势，但同时也存在一定不足，主要表现在对色度、温度、PH值等因素考虑不足；另一方面，对于更为广泛的针对不同水体进行统一建模的能力缺乏；另外，对于NH3-H、TN、TP等无直接明确吸收表现的指标无法建模。另外，现有的利用UV波段的吸收光谱进行水质检测的仪器一般都设有单独的水质检测探头，在进行检测时还需要将水质检测探头下放至待测定水域。这种方式存在以下缺陷：1.目前主要通过光纤下放单独的探头至待测定水域，探头在水下的相对位置难以确定，容易出现探头晃动的情况，晃动将影响探头工作的精度；2.在浅水区域下放单独的探头时，探头容易与水下的水藻等水生植物或河床等发生接触，对探头的正常工作造成极大的干扰甚至障碍，不利于水质监测工作的进行。因此，在本领域至少存在上述技术问题亟待解决，需要提出更为合理的技术方案，解决以上技术问题。
技术实现思路
本技术目的在于提供一种基于200nm～850nm的全光谱进行建模的实时水质分析仪，旨在设计一种全新的水质分析仪，无需单独的检测探头，通过自吸水的方式将待测区域的水引流至探测仪内，在分析仪内实现光谱分析，并产生光谱分析的信号，避免了水中异物造成的影响，也排除了晃动对光谱分析的干扰，极大地提升了光谱分析的便捷度和精确度。为了实现上述效果，本技术所采用的技术方案为：全光谱实时水质分析仪，包括上盖和主箱体，主箱体内设置主控单元、电源、光谱分析装置和通信装置，所述电源分别为主控单元、光谱分析装置和通信装置供电，光谱分析装置和通信装置分别与主控单元连接并进行通信。具体地说：所述的主箱体内设置有过水槽，过水槽的底部连有排水管，过水槽的两个槽壁上对应设有入射光孔和出射光孔，入射光孔和出射光孔内均设有密封镜片，光谱分析装置发出的光束从入射光孔进入，穿过过水槽后从出射光孔射出，产生供光谱分析装置接收的光谱。所述的上盖设有进水器，进水器包括连接板和设于连接板下方的引水件，引水件内设有水泵，水泵的进水口连接进水管，出水口连接出水管，出水管的下端口与引水件的下端面重合。所述的光谱分析装置包括发射装置和接收装置，发射装置包括光源和准直透镜，所述光源与主控单元电连接，准直透镜对齐入射光孔；接收装置包括汇聚镜组和光谱仪，光谱仪与主控单元连接，汇聚镜组对齐出射光孔。光源为点光源，其发出的光经过准直透镜的折射后成为平行光，平行光通过入射光孔、过水槽和出射光孔，经过汇聚镜组的传输进入光谱仪，在光谱仪内形成特定的光谱。所述的光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，主控单元调用水质光谱模型及算法对光谱数据进行分析后得到相关水质指标，经通信装置发送至服务器；或者由光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，经通信装置直接发送至服务器，由服务器端调用水质光谱模型及算法对光谱数据进行分析后得到相关水质指标。进一步的，水流经过过水槽会残留部分杂物和形成水渍，杂物和水渍影响测量光束的的光谱吸收，使后续的检测精度有偏差。故对上述方案进行优化，在所述的过水槽上设置清洗气道，清洗气道连通气泵，气泵与主控单元电连接。通过主控单元控制气泵的运行，往清洗气道内鼓入空气，冲刷过水槽的内壁，及时清理内壁面的残留，保证过水槽内的环境的清洁。进一步的，进入过水槽内水经过测量光束的光谱吸收检测后，需要及时排出，以利于保持过水槽的内部清洁，并及时进行下一次光谱吸收检测，因此所述过水槽的槽底为倾斜面，排水管连通至槽底的最低处，以此加快过水槽内水流的排出。再进一步，对上述方案进行优化，所述的引水件的下端面为倾斜面，该倾斜面与过水槽槽底的倾斜方向相反；上盖的上表面设有用于容纳连接板的下沉槽。引水件下端面的残留水从其斜面顺流而下，可及时下落到过水槽内，并从过水槽的出水孔排出。下沉槽用于给连接板定位和固定，方便安装和维护。进一步的，主箱体内容纳空间有限，需要对内部设备进行合理布局，所述的电源连接一固定板，固定板的下方设有四根与主箱体连接固定的立柱，固定板的下方形成一定的容纳空间，可用于放置其他设备；考虑到电源为主箱体内的其他用电装置供电，且为了达到最佳工作效果，不同的用电装置额定电压不同，因此在固定板的下方设有电压转换器，电压转换器至少设有一个输入端和四个输出端，其输入端接电源，输出端分别向主控单元、通信装置、光源和光谱仪输出电压。电源经过电压转换器的处理后，施加给主控单元、通信装置、光源和光谱仪的电压分别为其额定电压。进一步的，由于采用的光源为点光源，其经过准直透镜的折射后方能形成平行光束，由于准直透镜的焦点与光源的相对位置难以直接确定，需要调整光源与准直透镜的轴向距离方能实现调整，故对上述方案进行优化，所述光源连接固定于一安装板上，安装板上设置有滑槽，安装板通过滑槽与设于主箱体内部的安装块相对滑动，且安装块上设有紧定螺栓，用于将安装板固定。再进一步，在进行焦距调节之前，还需对点光源的高度进行调节，使之与准直透镜光心尽可能在同一水平高度。故对上述技术方案进行优化，可采用一种优选的技术方案，所述的安装块包括相互贴合的上部和下部，上部与下部的贴合面为斜面，所述的下部与主箱体的内底部连接固定，所述上部与下部相对滑动，可调节安装块的总高度。上部与下部通过螺栓进行连接紧固。进一步的，主箱体内部的多个电子器件相互可能产生干扰，故对上述方案进行优化，在所述主箱体的内部还设置有隔离板，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.全光谱实时水质分析仪，包括上盖(2)和主箱体(1)，主箱体内设置主控单元(5)、电源(6)、光谱分析装置和通信装置(7)，所述电源分别为主控单元、光谱分析装置和通信装置供电，光谱分析装置和通信装置分别与主控单元连接并进行通信；其特征在于：所述的主箱体内设置有过水槽(9)，过水槽的底部连有排水管(10)，过水槽的两个槽壁上对应设有入射光孔(901)和出射光孔，入射光孔和出射光孔内均设有密封镜片(11)，光谱分析装置发出的光束从入射光孔进入，穿过过水槽后从出射光孔射出，产生供光谱分析装置接收的光谱；所述的上盖设有进水器(3)，进水器包括连接板(301)和设于连接板下方的引水件(302)，引水件内设有水泵，水泵的进水口连接进水管(303)，出水口连接出水管(304)，出水管的下端口与引水件的下端面重合；所述的光谱分析装置包括发射装置(8)和接收装置，发射装置包括光源和准直透镜，所述光源与主控单元连接，准直透镜对齐入射光孔；接收装置包括汇聚镜组和光谱仪，光谱仪与主控单元连接，汇聚镜组对齐出射光孔；所述的光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，主控单元处理得到水质指标并经通信装置发送至服务器；或者由光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，并经通信装置直接发送至服务器，由服务器处理得到水质指标。...

【技术特征摘要】
1.全光谱实时水质分析仪，包括上盖(2)和主箱体(1)，主箱体内设置主控单元(5)、电源(6)、光谱分析装置和通信装置(7)，所述电源分别为主控单元、光谱分析装置和通信装置供电，光谱分析装置和通信装置分别与主控单元连接并进行通信；其特征在于：所述的主箱体内设置有过水槽(9)，过水槽的底部连有排水管(10)，过水槽的两个槽壁上对应设有入射光孔(901)和出射光孔，入射光孔和出射光孔内均设有密封镜片(11)，光谱分析装置发出的光束从入射光孔进入，穿过过水槽后从出射光孔射出，产生供光谱分析装置接收的光谱；所述的上盖设有进水器(3)，进水器包括连接板(301)和设于连接板下方的引水件(302)，引水件内设有水泵，水泵的进水口连接进水管(303)，出水口连接出水管(304)，出水管的下端口与引水件的下端面重合；所述的光谱分析装置包括发射装置(8)和接收装置，发射装置包括光源和准直透镜，所述光源与主控单元连接，准直透镜对齐入射光孔；接收装置包括汇聚镜组和光谱仪，光谱仪与主控单元连接，汇聚镜组对齐出射光孔；所述的光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，主控单元处理得到水质指标并经通信装置发送至服务器；或者由光谱仪向主控单元传输吸收测量光谱，并经通信装置直接发送至服务器，由服务器处理得到水质指标。2.根据权利要求1所述的全光谱实时水质分析仪，其特征在于：所述的过水槽上设置有清洗气道，清洗气道连通气泵，气泵与主控单元电连接。3.根据权利要求1或2所述的全光谱实时水质分析仪，其特征在于：所述过水槽的槽底为倾斜面，排水管连通至槽底的最低处。4.根据权利要求3所述的全光谱实时水质分析仪，其特征在于：所述引水件...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈青松，张廷玉，陈铁梅，
申请(专利权)人：成都益清源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51