一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，包括光学探头本体，所述光学探头本体和主机、采水装置连接，所述主机和光学探头本体电性连接，所述采水装置通过水管和光学探头本体的过水槽连接；所述光学探头本体包括稳压模块、发光灯源、滤光模块、过水槽、流通池和光谱仪，所述流通池固定在光学探头本体内，所述过水槽插接在流通池内，发光灯源和滤光模块位于流通池的一侧，光谱仪位于流通池的另一侧，发光灯源的光源、滤光模块上安装的滤光片和光谱仪的光学入口位于一条直线A上；所述过水槽两侧面位于直线A上的位置上开设有通孔，采用适应通孔的密封座将通孔密封堵住，避免过水槽内的水泄露，所述密封座上安装有准直透镜。
【技术实现步骤摘要】
一种有效提升全光谱信号质量的光学探头
本专利技术涉及水质检测领域，特别涉及一种有效提升全光谱信号质量的光学探头。
技术介绍
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。但NH3-N在UV光谱中无明显吸收，TN在UV光谱中只有有机氮、硝氮、亚硝氮有明显吸收，TP在UV光谱中只有有机磷有明显吸收，正磷并无明显吸收，而选择200nm至850nm波段的全光谱作为水体不同组分在紫外、可见光以及近红外段的吸收光谱上的一个综合反映，在一定程度上映射了水体不同组分间的函数关系，从而实现COD、氨氮、总磷、总氮等多项水质指标的检测分析，不同水质参数在全光谱波段的吸收特征表现如图17。由于氙灯光谱的特殊性，在250nm和500nm波段范围内有较强的吸收峰，导致230nm以下及750nm以上波段光谱强度相对较弱，严重影响这两个区域的信号质量。由于190nm~230nm波段含有丰富的有机物吸光度信息，750nm左右含有水质浊度等信息，所以有效提升这两个波段的相对信号强度对光谱法水质检测的准确性及稳定性有重要意义。不同水体类型如饮用水、地表水、污水，水体中悬浮物、胶体颗粒物、溶解物质以及不溶解物质的不同含量会造成不同程度的浊度、色度以及透明度。特别是浊度体现了水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度，由于水中有不溶解物质的存在，会使通过水样的部分光线被吸收或被散射，导致不同水体的吸光度差异较大。因此，固定光程的探头，不能很好的适应不同浊度水体，不能保证吸收光谱信号质量。现有的光学分析仪存在以下问题：1、现有的光学探头，利用传导光纤将光信号传输至光谱接收装置，光纤的晃动和弯曲半径会对光信号传输产生干扰，使得光谱图形产生波动，影响光谱法水质检测精度及稳定性；2、不同类型的水的水质不同，水中的杂质也不同，从而适应该水的光源的光程以及对应的光谱仪也不同，而现有的光学探头，不能调节光程，不同水体类型适应性较差；3、现有的水质分析仪中的光谱仪都是普适性的，对于特有的水质的检测效果没有针对性的效果，检测出的光谱针对性一般。常规光谱仪结构：250nm及500nm附近光谱强度相对较高，其余波段光谱强度相对较低，导致强度低的波段信噪比低；4、现有的光学探头，光学镜片一般是固定在探头主体纵向的凹槽内侧，且不可拆卸，镜片清理维护难，镜片发生磨损后，维修工作量大。因此目前亟需一种能解决上述四个问题的光学探头。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供了一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，设置活动插接的过水槽，可以便捷地将过水槽拆卸下来清洗光学镜片及过水槽内壁，设置可以移动的发光灯源和滤光模块，可以调节光强，并在光谱仪的光学入口设置渐变滤光片，压制特定波段的光谱，在光谱仪的CCD探测器上镀有一层膜，改变不同波长的光谱响应，解决了上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，包括光学探头本体，所述光学探头本体和主机、采水装置连接，所述主机和光学探头本体电性连接，所述采水装置通过水管和光学探头本体的过水槽连接；所述采水装置包括取样泵，所述取样泵的进水口通过第一进水管连接到待分析的水源，取样泵的出水口通过第一出水管连接到光学探头本体的过水槽的一端，所述取样泵连接到外部电源；所述光学探头本体包括稳压模块、发光灯源、滤光模块、过水槽、流通池和光谱仪，所述流通池固定在光学探头本体内，所述过水槽插接在流通池内，发光灯源和滤光模块位于流通池的一侧，光谱仪位于流通池的另一侧，发光灯源的光源、滤光模块上安装的滤光片和光谱仪的光学入口位于一条直线A上；所述过水槽两侧面位于直线A上的位置上开设有通孔，采用适应通孔的密封座将通孔密封堵住，避免过水槽内的水泄露，所述密封座上安装有准直透镜；所述主机包括分析单元、控制单元和传输单元，光学探头本体的光谱仪采集到的数据送到主机中，通过分析单元进行数据分析，并由传输单元传输到外部的上位机，所述控制单元控制分析单元和传输单元，所述主机连接到外部电源。为了更好地实现本方案，进一步地，所述发光灯源活动的安装在光学探头本体内，可以沿直线A滑动，调节光强。为了更好地实现本方案，进一步地，所述滤光模块活动的安装在光学探头本体内，可以沿直线A滑动，调节光强。为了更好地实现本方案，进一步地，所述过水槽的材质为不锈钢。为了更好地实现本方案，进一步地，所述密封座靠近过水槽内部的端面上设置有准直透镜座，所述准直透镜安装在准直透镜座上。为了更好地实现本方案，进一步地，所述流通池两侧面位于直线A上的位置开设通孔，流通池的两个通孔上均安装透明镜片。为了更好地实现本方案，进一步地，所述过水槽未连接第一出水管的一端连接第二出水管。为了更好地实现本方案，进一步地，所述滤光片可拆卸地安装在滤光模块上。为了更好地实现本方案，进一步地，所述滤光片为限波滤光片或带阻滤光片。为了更好地实现本方案，进一步地，所述滤光模块上安装的滤光片，选用凸透镜或磨砂玻璃。为了更好地实现本方案，进一步地，所述密封座可拆卸的安装在过水槽上。为了更好地实现本方案，进一步地，所述光谱仪的CCD探测器前加装了渐变滤光片，使得接收到的入射光色散后在CCD探测器前端进行光谱压制。为了更好地实现本方案，进一步地，所述光谱仪的CCD探测器上镀有一层膜，改变不同波长的光谱响应。为了更好地实现本方案，进一步地，所述光谱仪的CCD探测器上镀的膜降低230nm~300nm以及480nm~550nm两个波段范围内相对光谱强度。本专利技术所述的技术方案，主要针对性解决
技术介绍
中的问题1和问题2，并一定程度解决问题3和问题4。在本专利技术所述的光学探头中，为了解决问题1，将光学探头本体的流通池内的过水槽设计成可拆卸的插接在流通池内。过水槽的两端口，一端口连接第一出水管作为进水口，另一端口连接第二出水管作为出水口，除两端口外，过水槽的其余侧面均为密封，过水槽内的待检测水无法从侧面漏出，发光灯源的光源、滤光模块上安装的滤光片和光谱仪的光学入口位于一条直线A上，发光灯源发出的光通过滤光模块上的滤光片后穿过过水槽一侧面的准直透镜及过水槽内的待检测水，从过水槽的另一侧面的准直透镜射出投射到光谱仪的光学入口，该结构下光源经过待测水体后，水中不同的污染物对不同波长的紫外、可见以及部份近红外的光产生吸收，吸收后的光束投射至光谱仪，光谱仪接收光信号后，转换为电信号，传输给主机，进行水质指标分析，减少了利用传导光纤进行光信号传输环节，有效的解决了由于传导光纤的晃动和弯曲半径会对光信号传输产生干扰导致的光谱图形波动，以确保光谱法水质检测精度及稳定性。在本专利技术所述的光学探头中，为了解决问题2，我们在过水槽两侧面位于直线A上的位置开设通孔，通孔上分别安装两个特别设计的密封座，所述密封座上设置准直透镜座，在过水槽两侧的密封座的准本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，包括光学探头本体（2），所述光学探头本体（2）和主机（1）、采水装置（3）连接，其特征在于：所述主机（1）和光学探头本体（2）电性连接，所述采水装置（3）通过水管和光学探头本体（2）的过水槽（8）连接；/n所述采水装置（3）包括取样泵（4），所述取样泵（4）的进水口通过第一进水管（401）连接到待分析的水源，取样泵（4）的出水口通过第一出水管（402）连接到光学探头本体（2）的过水槽（8）的一端，所述取样泵（4）连接到外部电源；/n所述光学探头本体（2）包括稳压模块（5）、发光灯源（6）、滤光模块（7）、过水槽（8）、流通池（10）和光谱仪（9），所述流通池（10）固定在光学探头本体（2）内，所述过水槽（8）插接在流通池（10）内，发光灯源（6）和滤光模块（7）位于流通池（10）的一侧，光谱仪（9）位于流通池（10）的另一侧，发光灯源（6）的光源、滤光模块（7）上安装的滤光片（701）和光谱仪（9）的光学入口位于一条直线A上；所述过水槽（8）两侧面位于直线A上的位置上开设有通孔，采用适应通孔的密封座（801）将通孔密封堵住，避免过水槽（8）内的水泄露，所述密封座（801）上安装有准直透镜（802）；/n所述主机（1）包括分析单元、控制单元和传输单元，光学探头本体（2）的光谱仪（9）采集到的数据送到主机（1）中，通过分析单元进行数据分析，并由传输单元传输到外部的上位机，所述控制单元控制分析单元和传输单元，所述主机（1）连接到外部电源。/n...
【技术特征摘要】
1.一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，包括光学探头本体（2），所述光学探头本体（2）和主机（1）、采水装置（3）连接，其特征在于：所述主机（1）和光学探头本体（2）电性连接，所述采水装置（3）通过水管和光学探头本体（2）的过水槽（8）连接；
所述采水装置（3）包括取样泵（4），所述取样泵（4）的进水口通过第一进水管（401）连接到待分析的水源，取样泵（4）的出水口通过第一出水管（402）连接到光学探头本体（2）的过水槽（8）的一端，所述取样泵（4）连接到外部电源；
所述光学探头本体（2）包括稳压模块（5）、发光灯源（6）、滤光模块（7）、过水槽（8）、流通池（10）和光谱仪（9），所述流通池（10）固定在光学探头本体（2）内，所述过水槽（8）插接在流通池（10）内，发光灯源（6）和滤光模块（7）位于流通池（10）的一侧，光谱仪（9）位于流通池（10）的另一侧，发光灯源（6）的光源、滤光模块（7）上安装的滤光片（701）和光谱仪（9）的光学入口位于一条直线A上；所述过水槽（8）两侧面位于直线A上的位置上开设有通孔，采用适应通孔的密封座（801）将通孔密封堵住，避免过水槽（8）内的水泄露，所述密封座（801）上安装有准直透镜（802）；
所述主机（1）包括分析单元、控制单元和传输单元，光学探头本体（2）的光谱仪（9）采集到的数据送到主机（1）中，通过分析单元进行数据分析，并由传输单元传输到外部的上位机，所述控制单元控制分析单元和传输单元，所述主机（1）连接到外部电源。
2.根据权利要求1所述的一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，其特征在于：所述发光灯源（6）活动的安装在光学探头本体（2）内，可以沿直线A滑动，调节光强。
3.根据权利要求1所述的一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，其特征在于：所述滤光模块（7）活动的安装在光学探头本体（2）内，可以沿直线A滑动，调节光强。
4.根据权利要求1所述的一种有效提升全光谱信号质量的光学探头，其特征在于：所述过水槽（8）的材质为不锈钢。
...
【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：发明
国别省市：四川;51
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