基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与方法，以解决目前基于连续精细光谱分析法对水体参数监测准确性较低，监测窗口沉积物清理操作麻烦的技术问题。该装置包括壳体、水体容置管、驱动模块、排水模块、检测模块及信号处理输出模块；驱动模块包括驱动组件及驱动杆，驱动杆的下端部有清洁刷，检测模块包括设置在壳体内侧面的浊度散射校正测量单元和连续光谱测量单元。该方法包括1、采用多种标准溶液，根据浊度散射校正测量单元的测量结果，对连续光谱测量单元的测量结果进行校正，得校正系数；2、根据校正系数对连续光谱测量单元的测量结果校正；3、启动清洁程序；4、重复2和3，对水体参数实时监测。对水体参数实时监测。对水体参数实时监测。

【技术实现步骤摘要】
基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与方法


[0001]本专利技术涉及一种水体浊度测量装置及测量方法，具体涉及一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与采用该测量装置的测量方法。

技术介绍

[0002]20世纪80年代以来，对于水质监测具有决定影响的两大技术即光谱分析技术和化学计量技术，具体可细分为化学分析技术、原子光谱技术、色谱分离技术、电化学分析技术、生物传感技术和分子光谱技术；其中，化学分析技术、原子光谱技术及色谱分离技术的水质分析仪存在体积大、采样测试周期长、成本高等问题。基于电化学分析技术和生物传感技术的水质分析仪虽然便携，但存在使用寿命短，维护成本高等问题。
[0003]分子光谱分析技术是水环境监测中应用最为广泛的技术，而基于直接紫外
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可见
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近红外光谱分析的水质监测，是利用有机物及部分无机物吸收紫外光的特性，建立紫外吸光度和水质参数浓度的相关模型来获得重要的水质参数，具有无需试剂、实时在线、体积小、成本低、多参数检测等优点，在对地表水、生活饮用水、工业污水(处理后)、海水等水体的在线监测中具有显著优势，已成为水质监测仪器的重要发展方向。
[0004]但目前针对地表水、生活饮用水、工业污水(处理后)、海水等水质监测展开的相关技术研究，基本上采用了人工取样+实验室化学分析的方法，存在监测频次低、数据分散、非同步、离线等缺点。
[0005]岸边机柜式的在线监测仪器采用抽水+多个单传感器集成测量的方式，系统机械较为复杂，由于水体的化学成份与温度、压力等关系很大，这种非原位测量的准确性也会受到质疑。
[0006]目前，基于吸收光谱分析是以单光谱分析为主，因为基于连续精细光谱分析的波长范围宽(覆盖紫外
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可见
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近红外)，可以获得更多水体参数信息，例如色度、浊度、硝氮、氨氮、色度、COD、UV254、TOC等，但针对多参数测量的解混准确度偏低，相应的对水体多参数同步监测准确性较低；另外，采用连续精细光谱分析进行水质监测时，监测光学窗口沉积的杂质导致透过率降低，进而影响到水体参数的反演精度。同时，对于水体参数测量，影响最大的因素是浊度，浊度校正的好坏，直接大幅度的影响到水体参数测量。综上所述，对连续精细光谱分析的主动校正和光学窗口的清洁抑制成为解决采用连续精细光谱分析法监测水质参数的关键问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决目前基于连续精细光谱分析法对水体多参数同步监测准确性较低，光学窗口沉积物清洁抑制方面操作困难的技术问题，提出一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置与使用该测量装置的测量方法。
[0008]本专利技术提供的技术方案为：
[0009]一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特殊之处在于：包括
壳体、设置在壳体内的水体容置管、驱动模块、排水模块、检测模块及信号处理输出模块；壳体上设有入水口；
[0010]所述水体容置管具有相通的过渡腔和散射腔，所述过渡腔与散射腔垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸相同；所述散射腔的下端与入水口相接；散射腔设置有第一透光窗、第二透光窗、第三透光窗和第四透光窗，所述第一透光窗和第二透光窗垂直设置，第三透光窗和第四透光窗相对设置；
[0011]所述驱动模块包括驱动组件及与驱动组件连接的下端开口的中空驱动杆，驱动杆伸入过渡腔，所述驱动杆的下端部设置有清洁刷；
[0012]所述清洁刷垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸与过渡腔及散射腔相适配，所述清洁刷用于在驱动杆的带动下在散射腔内上下运动；
[0013]所述排水模块包括排水管和排水口；所述驱动杆的上端侧面设置有通孔，所述过渡腔的上端设置有沿轴向延伸的长条孔，所述排水管的一端穿过长条孔与所述通孔密封连接，所述排水口设置在壳体外侧面，所述排水管的另一端与排水口连接；所述排水管为可以伸缩的软管；
[0014]所述检测模块包括设置在壳体内侧的浊度散射校正测量单元和连续光谱测量单元；
[0015]所述浊度散射校正测量单元包括单谱段光源发射组件和第一光源接收组件，单谱段光源发射组件的发射光从第一透光窗进入散射腔，第一光源接收组件接收从第二透光窗射出的散射光，且单谱段光源发射组件的发射光与第一光源接收组件接收的散射光垂直；
[0016]所述连续光谱测量单元包括连续光发射组件和第二光源接收组件，连续光发射组件的发射光从第三透光窗进入散射腔，第二光源接收组件接收从第四透光窗射出的透射光，且连续光发射组件的发射光与第二光源接收组件接收的透射光平行；
[0017]所述信号处理输出模块用于对检测模块检测的数据进行处理和输出。
[0018]进一步地，所述单谱段光源发射组件的发射光波长范围为800
±
10nm；
[0019]所述连续光发射组件的发射波长范围为165～1100nm。
[0020]进一步地，所述单谱段光源发射组件包括设置在壳体内侧面的第二安装底座、设置在第二安装底座上的光源驱动板、与光源驱动板相连的单谱段光源及设置在单谱段光源光传输方向上的第一扩束镜组；
[0021]第一光源接收组件包括设置在壳体内侧面的第一安装底座，设置在第一安装底座上的探测器驱动板，与探测器驱动板相连的探测器及设置在第二透光窗射出的散射光传输方向上的第一接收镜组；
[0022]所述连续光发射组件包括与光源驱动板相连的连续谱光源设置在连续谱光源光传输方向上的第二扩束镜组；所述第二光源接收组件包括设置在第四透光窗射出的透射光传输方向上的第二接收镜组、贯穿设置在壳体侧壁的光纤头及设置在壳体外的用于接收光纤头传输信号的光谱仪。
[0023]进一步地，所述清洁刷为套设在驱动杆上的至少一个橡胶垫，所述橡胶垫垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸与过渡腔和散射腔相适配。
[0024]进一步地，所述水体容置管还包括设置在散射腔下且与散射腔相通的缓冲腔，所述缓冲腔与过渡腔和散射腔垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸相同，所述入水
口设置在缓冲腔的下端。
[0025]进一步地，所述过渡腔、散射腔和缓冲腔垂直于水体容置管延伸方向的断面为矩形。
[0026]进一步地，所述信号处理输出模块包括信号处理板及与信号处理板相连的信号输出端口；
[0027]所述信号处理板与探测器和光谱仪电连接；
[0028]所述信号输出端口与数据接收终端相接。
[0029]进一步地，所述驱动组件包括直线电机组件和与直线电机组件相接的连动部件，所述驱动杆设置在连动部件下端。
[0030]同时，本专利技术还提供一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量方法，其特殊之处在于，采用上述基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，具有以下步骤：
[0031]S1、配制多种不同水体浊度的标准溶液；
[0032]S2、将任一种标准溶液通过入水口注入水体容置管，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特征在于：包括壳体(6)、设置在壳体(6)内的水体容置管、驱动模块、排水模块、检测模块及信号处理输出模块；壳体(6)上设有入水口(21)；所述水体容置管具有相通的过渡腔(7)和散射腔(9)，所述过渡腔(7)与散射腔(9)垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸相同；所述散射腔(9)的下端与入水口(21)相接；散射腔(9)设置有第一透光窗、第二透光窗、第三透光窗和第四透光窗，所述第一透光窗和第二透光窗垂直设置，第三透光窗和第四透光窗相对设置；所述驱动模块包括驱动组件及与驱动组件连接的下端开口的中空驱动杆(5)，驱动杆(5)伸入过渡腔(7)，所述驱动杆(5)的下端部设置有清洁刷(8)；所述清洁刷(8)垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸与过渡腔(7)及散射腔(9)相适配，所述清洁刷(8)用于在驱动杆(5)的带动下在散射腔(9)内上下运动；所述排水模块包括排水管和排水口(4)；所述驱动杆(5)的上端侧面设置有通孔，所述过渡腔(7)的上端设置有沿轴向延伸的长条孔，所述排水管的一端穿过长条孔与所述通孔密封连接，所述排水口(4)设置在壳体(6)外侧面，所述排水管的另一端与排水口(4)连接；所述排水管为可以伸缩的软管；所述检测模块包括设置在壳体(6)内侧的浊度散射校正测量单元和连续光谱测量单元；所述浊度散射校正测量单元包括单谱段光源发射组件和第一光源接收组件，单谱段光源发射组件的发射光从第一透光窗进入散射腔(9)，第一光源接收组件接收从第二透光窗射出的散射光，且单谱段光源发射组件的发射光与第一光源接收组件接收的散射光垂直；所述连续光谱测量单元包括连续光发射组件和第二光源接收组件，连续光发射组件的发射光从第三透光窗进入散射腔(9)，第二光源接收组件接收从第四透光窗射出的透射光，且连续光发射组件的发射光与第二光源接收组件接收的透射光平行；所述信号处理输出模块用于对检测模块检测的数据进行处理和输出。2.根据权利要求1所述的基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特征在于：所述单谱段光源发射组件的发射光波长范围为800
±
10nm；所述连续光发射组件的发射波长范围为165～1100nm。3.根据权利要求1所述的基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特征在于：所述单谱段光源发射组件包括设置在壳体(6)内侧面的第二安装底座(17)、设置在第二安装底座(17)上的光源驱动板(16)、与光源驱动板(16)相连的单谱段光源(15)及设置在单谱段光源(15)光传输方向上的第一扩束镜组(14)；第一光源接收组件包括设置在壳体(6)内侧面的第一安装底座(13)，设置在第一安装底座(13)上的探测器驱动板(12)，与探测器驱动板(12)相连的探测器(11)及设置在第二透光窗射出的散射光传输方向上的第一接收镜组(10)；所述连续光发射组件包括与光源驱动板(16)相连的连续谱光源(22)，设置在连续谱光源(22)光传输方向上的第二扩束镜组(23)；所述第二光源接收组件包括设置在第四透光窗射出的透射光传输方向上的第二接收镜组(24)、贯穿设置在壳体(6)侧壁的光纤头(25)及
设置在壳体(6)外的用于接收光纤头(25)传输信号的光谱仪(26)。4.根据权利要求1
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3任一所述的基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特征在于：所述清洁刷(8)为套设在驱动杆(5)上的至少一个橡胶垫，所述橡胶垫垂直于水体容置管延伸方向的断面形状和尺寸与过渡腔(7)和散射腔(9)相适配。5.根据权利要求4所述的基于浊度校正的自清洁式精细谱水体参数测量装置，其特征在于：所述水体容置管还包括设置在散射腔(9)下且与散射腔(9)相通的缓冲腔(18)...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，胡炳樑，刘骁，王雪霁，刘宏，刘嘉诚，张周锋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：