[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

说明书

本发明涉及一种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,实现了水下连续精细宽光谱的原位获取，同时该结构简单，紧凑，密封性强，具有小型化、低功耗、便携式等优点。该装置包括壳体、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；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；光谱模块获取光谱信号后进行处理上传至上位机。

技术领域

本发明涉及一种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。

背景技术

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为光谱分析技术和化学计量技术。

若进行细分，可分为化学分析技术、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，前三者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。

光谱分析技术是水环境监测中应用最广泛的技术，而基于直接紫外-可见-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。

目前对水质的监测主要是针对地表水、生活饮用水、工业污水(处理后)、海水等展开的相关技术研究，但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。

岸边机柜式的在线监测仪器采用抽水+多单传感器集成测量的方式，系统较为机械复杂，由于化学成份与温度、压力等关系很大，这种非原位测量的准确性也会受到质疑。

发明内容

本发明针对现有人工取样+实验室化学分析方式存在监测频次低、数据分散、非同步、离线等缺陷，岸边机柜在线监测仪器的抽水+多单传感器集成系统结构复杂，测量方式准确性差的问题，提出了一种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。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种基于光谱法对复杂水体进行间歇式原位探测的装置，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。