【技术实现步骤摘要】
一种单边水质全光谱检测方法及单边水质全光谱检测装置
[0001]本专利技术涉及水质在线监测
，具体涉及了一种单边水质全光谱检测方法及单边水质全光谱检测装置。
技术介绍
[0002]近年来，随着社会经济快速发展，环境问题也日益显现出来，其中地表水的污染更是其中的重要问题。地表水的治理不仅需要国家政策的支持和相关机构的监管，同时也需要对地表水的污染情况进行监测。
[0003]目前主要的水质检测方法有化学方法、物理方法和生物传感等三类；
[0004]化学方法技术成熟，且能覆盖大多数水质参数检测，但是其存在测试周期长、需要化学试剂、产生二次污染并无法实现原位在线监测的问题；
[0005]生物传感基于生物反应中发生的变化来进行测试，具有周期短、成本低、选择性高的优点，但生物传感器具有不可再生的特点，同时无法长时间对地表水进行监测；
[0006]基于光谱法的物理方法在水质实时监测领域的应用逐渐弥补了传统法在水质监测中的不足，但是，市面上的水质检测仪多为单波长或者双波长测量，仅能对COD(化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量)的浓度进行分析，并不能反应水污染的实际情况；随着技术的进步，目前已经研发出基于紫外—可见全光谱检测方法，该方法可以对包括COD内的大部分有机物进行检测，同时还能对硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、浊度、色度等参数进行检测，然而，实践发现，目前基于全光谱的浸没式水下监测仪，其检测精度与准确性都有待提高。>
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是克服现有技术的一个或多个不足，提供一种新型的单边水质全光谱检测方法，该方法不仅能够实现水质全光谱的单边检测，而且还能在有限的空间内增加检测光束的传播距离，有利于提高对低浓度污染的检测精度，尤其是还能够提高参比光束和检测光束的一致性，提高检测准确率。
[0008]本专利技术同时还提供了一种实现上述单边水质全光谱检测方法的单边水质全光谱检测装置。
[0009]基于现有技术中存在的问题，本专利技术的专利技术者们经过锐意研究发现，目前的基于全光谱的浸没式水下监测仪之所以检测精度以及准确率不满足高标准要求，应该是现有技术中在检测过程中，光源端和光谱信号接收端分别位于检测槽两端，同时参比光束和检测光束通常是来自于同一光斑截取的不同位置上的一部分，而一旦光源发出的光斑的空间分布不均就会导致参比光束和检测光束的一致性较差，降低了检测准确率。
[0010]基于上述发现，本专利技术创新地提出利用反射结构使光源发生端和信号接收端位于所述待测液体的同一侧，实现了水质全光谱的单边检测。同时待测液体的两侧均设置有反射结构，使得在检测槽体积很小的情况下通过增加了检测光束在待测液体中传输距离，提
高了对低污染浓度水体的检测精度；尤其是参比光束和检测光束也可通过反射结构来实现在同一光路中进行切换，参比光束和检测光束本质上是同一光源在相同状态下的不同时间发出的两束光，这大幅提高了参比光束和检测光束的一致性。
[0011]为达到上述目的，本专利技术采用的一种技术方案是：
[0012]一种单边水质全光谱检测方法，该检测方法包括：
[0013]使光源发出的光线经过准直处理后形成平行的检测光束，然后沿第一路径方向依次穿过切光模块的一个光阑孔、待测液体，再经由检测反射镜组件反射后沿第二路径方向依次穿过待测液体、切光模块的另一个光阑孔，最终经由准直处理后耦合进入光纤光谱仪，由光纤光谱仪将检测光束的光信号转变为光谱信号，记做I；
[0014]使光源发出的光线经过准直处理后形成平行的参比光束，然后沿所述第一路径方向到达切光模块后，由切光模块上的切光反射镜组件反射后沿所述第二路径方向远离切光模块，最终经由准直处理后耦合进入光纤光谱仪，由光纤光谱仪将参比光束的光信号转变为光谱信号，记做I0；
[0015]其中，所述第一路径方向与所述第二路径方向相互平行且方向相反，所述切光模块转动地设置并在转动的过程中使光阑孔或切光反射镜组件位于所述第一路径和所述第二路径中，所述光源与所述光纤光谱仪位于所述待测液体的同一侧；
[0016]由公式(Ⅰ)计算获得待测液体的吸光度：
[0017]式中，A为吸光度，K为吸收常数，C为待测液体的待测物质浓度，L为所述检测光束在待测液体中的传输距离。
[0018]根据本专利技术的一些优选方面，通过利用不同浓度的标准溶液建立的数据库来建立回归方程，能够获得待测液体的各个水质污染参数值。
[0019]本专利技术提供的又一技术方案：一种单边水质全光谱检测装置，该检测装置包括：
[0020]光源、光纤光谱仪、第一路径方向、第二路径方向；
[0021]准直模块，其包含位于所述第一路径方向的延伸线上的第一准直透镜、位于所述第二路径方向的延伸线上的第二准直透镜，所述第一准直透镜与所述光源相对应，所述第二准直透镜与所述光纤光谱仪相对应；
[0022]切光模块，包括光阑孔组件、切光反射镜组件，所述光阑孔组件包括对称设置的第一光阑孔、第二光阑孔；
[0023]检测模块，包括允许待测液体流通的待测液体检测区域、检测反射镜组件；
[0024]所述光源、所述光纤光谱仪、所述准直模块、所述切光模块分别位于所述待测液体检测区域的第一侧，所述检测反射镜组件位于所述待测液体检测区域的第二侧，所述第一侧与所述第二侧处于相对侧；
[0025]所述切光模块转动地设置并通过转动的方式使所述光阑孔组件或所述切光反射镜组件位于所述第一路径和所述第二路径中；
[0026]所述切光反射镜组件、所述检测反射镜组件分别用于使光线从所述第一路径方向转向所述第二路径方向，所述第一路径方向与所述第二路径方向相互平行且方向相反。
[0027]根据本专利技术的一些优选方面，所述光源包括能够产生185nm到2000nm波长的光的闪烁氙灯。
[0028]根据本专利技术的一些优选方面，所述切光模块还包括转动地设置的承载本体，所述第一光阑孔、所述第二光阑孔、所述切光反射镜组件分别设置在所述承载本体上，所述切光反射镜组件包括第一切光反射镜、第二切光反射镜，所述第一切光反射镜的反射镜面与所述第二切光反射镜的反射镜面呈垂直设置。
[0029]进一步地，所述第一光阑孔的中心点与所述第二光阑孔的中心点的连线、第一切光反射镜的中心点与第二切光反射镜的中心点的连线相互垂直。
[0030]进一步地，所述承载本体包括圆盘本体以及形成在所述圆盘本体上的轮齿；
[0031]所述检测装置还包括驱动机构，该驱动机构用于驱动所述切光模块发生转动且与所述承载本体通过齿轮传动。
[0032]根据本专利技术的一些优选方面，所述检测模块还包括检测承载体以及设置在所述检测承载体同一侧的第三光阑孔、第四光阑孔，所述第三光阑孔、所述第四光阑孔分别设置有蓝宝石窗口片；
[0033]所述检测反射镜组件包括分别设置在所述检测承载体同一侧的第一检测反射镜、第二检测反射镜，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单边水质全光谱检测方法，其特征在于，该检测方法包括：使光源发出的光线经过准直处理后形成平行的检测光束，然后沿第一路径方向依次穿过切光模块的一个光阑孔、待测液体，再经由检测反射镜组件反射后沿第二路径方向依次穿过待测液体、切光模块的另一个光阑孔，最终经由准直处理后耦合进入光纤光谱仪，由光纤光谱仪将检测光束的光信号转变为光谱信号，记做I；使光源发出的光线经过准直处理后形成平行的参比光束，然后沿所述第一路径方向到达切光模块后，由切光模块上的切光反射镜组件反射后沿所述第二路径方向远离切光模块，最终经由准直处理后耦合进入光纤光谱仪，由光纤光谱仪将参比光束的光信号转变为光谱信号，记做I0；其中，所述第一路径方向与所述第二路径方向相互平行且方向相反，所述切光模块转动地设置并在转动的过程中使光阑孔或切光反射镜组件位于所述第一路径和所述第二路径中，所述光源与所述光纤光谱仪位于所述待测液体的同一侧；由公式(Ⅰ)计算获得待测液体的吸光度：式中，A为吸光度，K为吸收常数，C为待测液体的待测物质浓度，L为所述检测光束在待测液体中的传输距离。2.根据权利要求1所述的单边水质全光谱检测方法，其特征在于，通过利用不同浓度的标准溶液建立的数据库来建立回归方程，能够获得待测液体的各个水质污染参数值。3.一种单边水质全光谱检测装置，其特征在于，该检测装置包括：光源、光纤光谱仪、第一路径方向、第二路径方向；准直模块，其包含位于所述第一路径方向的延伸线上的第一准直透镜、位于所述第二路径方向的延伸线上的第二准直透镜，所述第一准直透镜与所述光源相对应，所述第二准直透镜与所述光纤光谱仪相对应；切光模块，包括光阑孔组件、切光反射镜组件，所述光阑孔组件包括对称设置的第一光阑孔、第二光阑孔；检测模块，包括允许待测液体流通的待测液体检测区域、检测反射镜组件；所述光源、所述光纤光谱仪、所述准直模块、所述切光模块分别位于所述待测液体检测区域的第一侧，所述检测反射镜组件位于所述待测液体检测区域的第二侧，所述第一侧与所述第二侧处于相对侧；所述切光模块转动地设置并通过转动的方式使所述光阑孔组件或所述切光反射镜组件位于所述第一路径和所述第二路径中；所述切光反射镜组件、所述检测反射镜组件分别用于使光线从所述第一路径方向转向所述第二路径方向，所述第一路径方向与所述第二路径方向相互平...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晨炜，沈玮栋，梁凤飞，陈建，孙吉勇，
申请(专利权)人：苏州苏净仪器自控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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