[发明专利]基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置及方法

权利要求书

1.一种基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：包括壳体、光源、第一准直镜组、第一光纤、第二准直镜组、衰减器、第三准直镜组、第四准直镜组、第二光纤、第五准直镜组、同步电路板、光谱模块以及上位机；

壳体中部区域内设有相互平行的四块竖直隔板，四块竖直隔板将中部区域分割成三个相互隔离的第一区域，第二区域以及第三区域；其中，第二区域内为与外部连通的待测水容置槽；

第一区域内水平安装有第三准直镜组，第三区域内水平安装有第四准直镜组；位于中间的两块竖直隔板上分别设置有玻璃窗口；第三准直镜组、玻璃窗口以及第四准直镜组保持同轴；

光源安装在壳体前端内部，光源发出的光束依次通过第一准直镜组、第一光纤、第二准直镜组、衰减器、第三准直镜组对待测水容置槽内的待测水进行探测后再经由第四准直镜组、第二光纤、第五准直镜组输送至安装在壳体后端内的光谱模块；光谱模块将探测光的光谱信号获取后进行数字化处理上传至上位机；同步电路板分别与光源与光谱模块连接，控制两者逻辑时序同步。

2.根据权利要求1所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：还包括待测水光路清洗机构；所述待测水光路清洗机构包括驱动电机以及电刷组件；驱动电机固定在待测水容置槽外部的壳体外壁上；驱动电机的输出轴上安装电刷组件；电刷组件包括上部连杆以及与上部连杆连接的两个下部刷头；其中，一个下部刷头与靠近第二准直镜组的竖直隔板接触，另一个下部刷头与靠近第四准直镜组的竖直隔板接触。

3.根据权利要求2所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：还包括滤网，滤网安装在所述待测水容置槽的槽口，且滤网上开设有供电刷组件摆动的弧形缺口。

4.根据权利要求3所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：还包括水密接头；光谱模块通过水密接头与所述上位机实现通讯。

5.根据权利要求4所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：所述壳体包括依次螺纹连接的前段密封套筒、中段密封套筒以及后段密封套筒；

所述光源、第一准直镜组、第一光纤、第二准直镜组、衰减器位于前段安装套筒内；

所述第三准直镜组、第四准直镜组均位于中段密封套筒内；

所述第二光纤、第五准直镜组、光谱模块均位于后段密封套筒内。

6.根据权利要求5所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：所述前段安装套筒的前端为防撞设计。

7.根据权利要求6所述的基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，其特征在于：所述光源输出的光为紫外光或可见光或近红外光；光源输出的光波长范围是165nm～2200nm。

8.一种基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置，通过以下步骤实现探测：

步骤1：获取标准水环境下的光谱测试曲线的吸光度值A₁；

将探测装置置于标准水的环境中，光源发出的连续宽谱光依次经过第一准直镜组、第一光纤、第二准直镜组、衰减器、第三准直镜组后通过待测水容置槽内的外部标准水，再经由第四准直镜组、第二光纤、第五准直镜组后进入光谱模块、光谱模块获取光谱信号上传至上位机得到标准水对应光谱测试曲线的吸光度值并将该值存于上位机中；

步骤2：获取实际待测水环境下的光谱测试曲线的吸光度值

将探测装置置于实际待测水环境中，光源发出的连续宽谱光依次经过第一准直镜组、第一光纤、第二准直镜组、衰减器、第三准直镜组后通过待测水容置槽内的实际待测水，再经由第四准直镜组、第二光纤、第五准直镜组后进入光谱模块、光谱模块获取光谱信号上传至上位机得到标准水对应光谱测试曲线的吸光度值

步骤3：计算实际环境下待测水内杂质对应光谱曲线的吸光度值具体公式为：

步骤4：上位机基于朗伯比尔定律对待测水内杂质对应光谱曲线的吸光度值进行计算可反演得到待测水内杂质的浓度结果。