[发明专利]一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种痕量元素的在线高光谱监测仪，特别涉及水体中低浓度、宽动态范围Fe元素的高灵敏度、高精度高光谱监测仪。

背景技术

海水中痕量元素Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等，与生物的生命过程密切相关，称为“痕量营养元素”。其中Fe是控制和影响浮游植物生长的主要因素之一，适度的Fe元素会促进生物和微生物生长，含量不足则会限制浮游植物生长，影响海洋初级生产力，含量过高则易引起富营养化，可能进一步导致赤潮的发生，从而对海洋生态环境、生物资源和海洋渔业产业形成极大危害。痕量元素Fe的监测技术涉及海洋环境监测与评价、赤潮研究、海洋生态过程研究、海洋生化研究等科研领域，涉及水产养殖、水产捕捞等养殖业生产领域，涉及沿海工业排放等工业生产领域，以及人们的生活健康等社会经济可持续发展的一系列科学问题的解决和政府决策，具有重大的战略意义，具有广泛的应用需求。

传统的Fe等痕量元素的监测需要由调查船到现场收集样品再在船上实验室或岸上实验室分析，测定方法通常采用分光光度法、原子吸收分光光度法、X射线荧光光谱法、ICP一发射光谱法、阳极溶出伏安法和中子活化分析法，样品消耗量大，分析周期长，而且，样品可能在转移和储存过程中受到沾污或发生化学变化。而定量研究海水中痕量组分格外强调防止样品沾污，通常需要配备洁净的采样装置，从而使费用增加，操作更加复杂。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够在线进行自动取样，混合、反应、进样及自动监测的水体痕量元素的在线高光谱监测仪，能有效减少物耗和人工，提高了分析的可靠性和准确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪，其包括：

水体抽取装置，用于抽取来自水体的样品溶液；

自动进样装置，用于自动抽取来自水体抽取装置的样品溶液并进行混合反应形成待测溶液；

长光程液芯样品池，接收来自自动进样装置的待测溶液；

光源，将输出光通过设于长光程液芯样品池上的入光口入射至样品池中；

光纤光谱仪，接收由长光程液芯样品池出光口出射的光信号并进行采集与处理；

自动进样控制单元，用于控制自动进样装置抽取与混合样品溶液的动作；

监测主控单元，用于协调自动进样装置与光纤光谱仪之间的工作过程，并对光纤光谱仪采样结果进行存储及处理。

自动进样装置包括存放待反应试剂的试剂池、连接水体抽取装置的存放样品溶液的样品池、用于缓存按一比例配比的待反应试剂及样品溶液的样品混合池、分别将待反应试剂及样品溶液抽取至样品混合池的抽取装置。

该抽取装置包括用于抽取试剂池待反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取样品池样品溶液的第二蠕动泵及与样品混合池连接的注射泵。

该自动进样装置还包括一纯水池，该第二蠕动泵为双通道蠕动泵，该纯水池与第二蠕动泵的输入端连接，第二蠕动泵的输出端分别与样品混合池及长光程液芯样品池相连接。

试剂池与安装在第一蠕动泵上的第一蠕动泵管的一端与相通，第一蠕动泵管的另一端接第二四通接头的a端，样品池与第一四通接头的b端，第一四通接头的d端与安装在第二蠕动泵上一通道的第二蠕动泵管的一端相通，第二蠕动泵管的另一端与第一三通电磁阀的a端相连，第一四通接头的a端与第一三通电磁阀的b端相连，第一三通电磁阀的c端与第二四通接头的b端相连，第二四通接头的d端连接至第二三通电磁阀的c端，纯水池与安装在第二蠕动泵上另一通道的第三蠕动泵管的一端相通，第三蠕动泵管的另一端通过第一二通电磁阀连接至第二四通接头的c端，第三蠕动泵管的另一端还分别连接至第二三通电磁阀的b端及长光程液芯样品池，第二三通电磁阀的a端连接至样品混合池。

第一蠕动泵由第一步进电机及单通道蠕动泵头构成，其中，第一步进电机的转轴与单通道蠕动泵头的转轴固定在一起；

第二蠕动泵由第二步进电机及双通道蠕动泵头构成，其中，第二步进电机的转轴与双通道蠕动泵头的转轴固定在一起；

注射泵包括插装于样品混合池中的活塞、与活塞末端连接的活塞手柄、注射泵头及插装于注射泵头内并能做往复移动的丝杆及与丝杆末端连接的第三步进电机，丝杆与活塞手柄连接并能带动活塞手柄做往复移动。

第二三通电磁阀的a端还通过第二二通电磁阀与废水抽取装置连接，废水抽取装置包括与第二二通电磁阀连接的废水池及与废水池连接的出废水低压泵，该废水池还通过第三二通电磁阀与长光程液芯样品池连接。

该长光程液芯样品池采用两端安装有光液耦合器的、光程大于100cm的液芯波导。