水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，属于水质检测领域。该装置包括检测池、浊度检测模块、重金属检测模块、数据处理模块、单片机报警模块和供电模块。本实用新型专利技术是通过设计的小型核磁共振模型来实现重金属元素的检测的。核磁共振技术利用能够深入到物质内部而不损坏被检测物质的特点来分析物质结构，具体是通过原子核在磁场中的能量变化来得知物质的结构信息的，此方法具有分辨率高、迅速、无损样品等优点。无损样品等优点。无损样品等优点。

【技术实现步骤摘要】
水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置


[0001]本技术涉及水样检测领域，特别涉及水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置。

技术介绍

[0002]生物存活和人类生产都需要水，不同的用途对水质的要求也不尽相同，特别在当今生态利益高于一切的社会背景下，客观、科学、系统地对水质评价是有必要的，合理规划并防治水资源污染以满足工业用水、农业用水、生活用水、环境用水及生态用水，只有水资源的供求协调平衡，才能实现水资源的可持续利用乃至社会经济的可持续性发展。
[0003]水浊度与重金属元素(如铅、镉、砷、铬、汞、铊)含量是水质测评中两项重要指标，国内目前对浊度的测量装置主要存在测量范围有限、功耗较大、携带不方便等缺点，而国外仪器进口费用较高，耗费较大，因此可以在现有仪器基础上改进技术提供一种实用性强、准确度高、测量范围广的浊度测量装置。重金属元素污染随着工业发展形势日益严峻，而且在水体中的重金属元素含量较低不易测量，目前常用的方法有微谱分析(MS)、原子吸收法(AAS)、紫外可分光光度法(UV)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)等，上述方法在国内外现应用都比较广泛，但重金属检测是一项长期工作，研制灵敏度更高、准确度更好、速度更快的检测方法一直是现阶段追求的目标。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术的提供一种基于核磁共振技术的水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，对水质重金属进行在线分析，灵敏度、稳定性、重现性好。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，包括以下几部分：
[0006]检测池；
[0007]浊度检测模块，主要由光源和硅光电池组成，所述硅光电池位于所述光源的正对面，两者连线过检测池轴线；
[0008]重金属检测模块，主要由磁体单元、感应线圈、核磁共振探头、射频发射器、IV放大器、示波器和检波器组成，所述感应线圈位于所述磁体单元产生均匀磁场的位置，所述检测池位于所述感应线圈的中心位置，所述射频发射器位于检测池的一端，所述射频发射器产生的脉冲信号经检测池及磁场的干扰后，传至IV放大器，再经检波器检测，最终显示在示波器上；
[0009]数据处理模块，与所述浊度检测模块和重金属检测模块通信连接，用于对所述浊度检测模块和重金属检测模块所传输来的信号进行分析和计算，得到水中浊度和重金属的检测值；
[0010]单片机报警模块，与所述数据处理模块通信连接，当水中浊度和重金属的含量超标，进行报警；
[0011]供电模块，与所述浊度检测模块、重金属检测模块、数据处理模块、单片机报警模块电连接。
[0012]进一步地，所述磁体单元按Halbach磁体排列方式放置。
[0013]进一步地，所述磁体单元由上层磁条、中层磁条和下层磁条组成。
[0014]进一步地，所述上层磁条和下层磁条的长度均为10cm，中间层磁条长度为5cm，各层之间的间距为2cm。
[0015]进一步地，磁场单元的磁场强度为51.35mT。
[0016]进一步地，所述浊度检测模块中的光源是波长为532nm、功率为 30mw的绿色光源。
[0017]进一步地，单片机报警模块为TX-1C型51单片机。
[0018]进一步地，还包括用于控制浊度检测模块、重金属检测模块、数据处理模块、单片机报警模块、供电模块运行状态的控制系统。
[0019]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：(1)本技术是基于核磁共振技术对水中重金属进行在线检测，不同重金属元素的原子内核子数不同，产生的核磁共振波谱也不一样，因此该方法能够实现水质多种重金属元素的同时检测。无需任何化学试剂，减少了维护成本，同时也避免了化学试剂的二次污染问题；
[0020](2)本技术采用的核磁共振检测技术为无损检测方法，与现有主流方法相比能够回收测试样品，便于实现同一样品的回收、留存和实验室复检。
附图说明
[0021]图1是本技术实施例的浊度及重金属元素含量检测监控报警装置示意图；
[0022]图2是本技术实施例的浊度检测装置原理图；
[0023]图3是本技术实施例的重金属检测模块原理图；
[0024]图4是本技术实施例的浊度检测装置的光色比较试验结果；
[0025]图5是本技术实施例的磁体单元示意图；
[0026]图6是本技术实施例的磁场强度分布曲线图；
[0027]其中：1-检测池，2-浊度检测模块，3-重金属检测模块，301-磁体单元，302-感应线圈，303-核磁共振探头，304-射频发射器，305-IV 放大器，306-示波器，307-检波器，4-数据处理模块，5-单片机报警模块，6-供电模块。
具体实施方式
[0028]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0029]同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
[0030]浊度检测原理
[0031]浊度表示水中的胶凝物质和其他悬浮固体颗粒对透射光的阻碍作用(包括散射和吸收)。在光透过水的试验中，透射光的减弱遵循朗伯比尔定律，基于此种原理下，以线性良
好的硅光二极管作为光电转换材料，易推导出以下浊度公式(1)：
[0032][0033]式中，T为水样待测浊度，P0为入射光强度，K、K1为系数(可用福尔马肼浊度标准液标定)，具体见图2，图中P为透射光强度。
[0034]重金属检测原理
[0035]本技术是通过设计的小型核磁共振模型来实现重金属元素的检测的。核磁共振技术利用能够深入到物质内部而不损坏被检测物质的特点来分析物质结构，具体是通过原子核在磁场中的能量变化来得知物质的结构信息的，此方法具有分辨率高、迅速、无损样品等优点。原子内的质子发生自旋运动，在常态下，质子处于无规则的热运动状态，在外加稳恒磁场的作用下，质子与外加磁场呈一定角度，原子核开始具有磁性，并在磁场的作用下发生能级分裂，在外加射频的作用下，核能级之间将发生共振跃迁，撤除射频，原子核由激发态恢复至基态，此过程中感应线圈将产生感应电流。假若外加射频呈周期性变化，则感应电流也会呈现出周期性，此电流通过IV放大器转化传输至检波器，连接示波装置，将形成周期性波普。各种原子内核子数不同，因此产生的核磁共振波谱也不一样。测量每种元素对应的特征谱，建立数据库，通过与数据库的比对来确定水质中重金属元素种类以及含量。
[0036]参见图1，本技术提供了一种水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，包括以下几部分：
[0037]检测池1；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，其特征在于，包括以下几部分：检测池；浊度检测模块，主要由光源和硅光电池组成，所述硅光电池位于所述光源的正对面，两者连线过检测池轴线；重金属检测模块，主要由磁体单元、感应线圈、核磁共振探头、射频发射器、IV放大器、示波器和检波器组成，所述感应线圈位于所述磁体单元产生均匀磁场的位置，所述检测池位于所述感应线圈的中心位置，所述射频发射器位于检测池的一端，所述射频发射器产生的脉冲信号经检测池及磁场的干扰后，传至IV放大器，再经检波器检测，最终显示在示波器上；数据处理模块，与所述浊度检测模块和重金属检测模块通信连接，用于对所述浊度检测模块和重金属检测模块所传输来的信号进行分析和计算，得到水中浊度和重金属的检测值；单片机报警模块，与所述数据处理模块通信连接，当水中浊度和重金属的含量超标，进行报警；供电模块，与所述浊度检测模块、重金属检测模块、数据处理模块、单片机报警模块电连接。2.根据权利要求1所述的一种水中浊度及重金属元素含量检测监控报警装置，其特征在于，所述磁体单元按...

【专利技术属性】
技术研发人员：于腾，张健，谢镇西，吉思佳，牛恒岗，吴书海，顾声龙，谢南茜，何晓冬，赵勤霞，石旭芳，张青青，杨静思，
申请(专利权)人：青海大学，
类型：新型
国别省市：