[发明专利]一种水质检测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种水质检测传感器，尤其是一种用于水中的藻类和有色可溶性有机物检测的传感器。

背景技术

湖泊是人类最重要的水资源之一，在湖泊周围也是我国人口和工业聚集区。因为人类活动的影响，今年湖泊的富营养化日趋严重，大中型湖泊太湖、巢湖、滇池、洞庭湖、洪泽湖、白洋淀等资源属性受到威胁。富营养化的直接后果就是蓝藻水华的发生，2008年太湖爆发的蓝藻水华严重影响了周边居民的正常生活。如何在蓝藻水华爆发前进行准确的预警变得非常重要。对水中蓝藻含量进行连续监测是切实可行的途径。

目前对蓝藻的监测都是检测蓝藻浓度，其技术为：1) 利用蓝藻中的藻蓝蛋白对特定波长的光的吸收特性进行吸收度测量以确定蓝藻含量，定量分析依据为朗伯-比尔定律，我们简称之为吸收法，如图1，包括照射光源1，样品池2，光接收器3，照射光束4，透射光束5，所述样品池2与光接收器3连接。2) 利用藻蓝蛋白在吸收光照之后受激发射的特定波长的荧光，根据检测到的荧光量的大小来确定蓝藻含量，简称为荧光法。藻蓝蛋白的激发波长峰值在621nm，而发射波长的峰值在646nm，现有技术中大多是用这个波段的光源进行照射。图2给出了荧光法的示意图，包括照射光源1，样品池2，收集透镜6，光电探测器7，照射光束8，荧光光束9，所述光电探测器7上方放置收集透镜6，收集透镜6放置在样品池2下方。

在以往的技术中虽然可以有效的对湖水中的蓝藻浓度进行监测，然而却无法对引起蓝藻水华的真正原因——湖水的富营养度进行监测，无法对蓝藻的成因进行有效控制，以预防其大面积爆发。

发明内容

本发明的目的是克服传统的蓝藻检测仪器的缺陷，提供一种水质检测传感器，在检测蓝藻浓度的同时检测蓝藻爆发的主要原因——水的富营养度进行检测，以达到提前预防蓝藻爆发的目的。

按照本发明提供的技术方案，一种水质检测传感器，包括第一照射光源、样品池、第一光电探测器，特征是：还包括第二照射光源、第一准直透镜、第二准直透镜、二向色分光镜、控制模块、第二光电探测器、聚焦透镜、光学滤波器及信号采集与处理模块；所述第一照射光源和第一准直透镜放在第一镜筒内；第一照射光源设置在第一准直透镜左边，所述第二照射光源和第二准直透镜放在第二镜筒内，所述二向色分光镜放在一个分色立方体座中，二向色分光镜设置在第二准直透镜上方，所述第二准直透镜下方设置第二照射光源，所述第一照射光源及第二照射光源分别与控制模块连接，由控制模块驱动；所述样品池放置在样品池座内；第一光电探测器放在第一探测器座内；聚焦透镜置于一个透镜座内；样品池设置在第一光电探测器与二向色分光镜之间，在垂直于照射光的方向设置聚焦透镜，第二光电探测器放在第二探测器座内，沿着聚焦透镜的光轴方向放置；光学滤波器放置在滤色片座内，滤色片座位于第二探测器座和透镜座之间；透过聚焦透镜的荧光进入第二光电探测器，所述光学滤波器位于第二光电探测器进光口；第一光电探测器和第二光电探测器的信号输出端连接信号采集与处理模块；上述分色立方体座、第二探测器座均固定在传感器底板上。

所述两种不同波长的第一照射光源、第二照射光源发出的光束分别通过第一准直透镜、第二准直透镜照射在二向色分光镜上，再通过二向色分光镜照射透明样品池内，第一光电探测器接收水样透射光的强度，用来测量水样的吸收率；第一光电探测器和第二光电探测器的信号输出端连接信号采集与处理模块，所述信号采集与处理模块计算出水样的有色可溶性有机物含量以及藻蓝蛋白含量。

可以将传感器密封在不透明罩壳内，则所述光学滤波器可包括第一长通滤色片和第二长通滤色片，第一长通滤色片置于第二光电探测器进光口，第二长通滤色片只在藻蓝蛋白测量时放置在第二光电探测器进光口；由所述控制模块控制将同一个水样的有色可溶性有机物检测和藻蓝蛋白的检测分时进行；第二长通滤色片连接电机，电机的控制端连接所述控制模块，第二长通滤色片进入光路和移出光路，由控制模块根据测量时序控制电机来实现。

第一长通滤色片的光谱特性为：波长大于400nm的光透过率大于80%，波长小于355nm的光透过率小于0.01%；第二长通滤色片的光谱特性为：波长大于640nm的光透过率大于80%，波长小于620nm的光透过率小于0.01%。

也可以只在所述第二光电探测器前面设置第一长通滤色片。所述第一长通滤色片让波长大于400nm的光透过，让波长等于第一照射光源的光截止；第二长通滤色片让波长大于640nm的光透过，让波长等于第二照射光源的光截止。

所述第一照射光源、第二照射光源分别发出红光和紫外光。