[发明专利]基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置

说明书

本发明涉及环境监测技术领域，公开了一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，包括光开关、光环行器、透射通道和反射通道，透射通道包括相对同轴设置的两个透镜，反射通道包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，透射通道和反射通道通过光开关和光环行器连接设于光源和光谱仪之间，光开关和光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道和反射通道的次数进而实现光程的改变。本发明提供的一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，通过光开关和光环行器限制测量光穿过透射通道和反射通道的次数，从而形成不同的测量光程，对环境适应性较强，成本较低；且有利于实现水质传感装置的小型化。

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别是涉及一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置。

背景技术

水资源的质量状况通常用水质指标来描述，常用的水质指标包括水温、色度、浊度、电导率、溶解氧(DO，Dissolved Oxygen)、化学需氧量(COD，Chemical Oxygen Demand)、生化需氧量(BOD，Biochemical Oxygen Demand)、总有机碳(TOC，Total Organic Carbon)、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷(TP，Total Phosphorus)等指标。全光谱水质在线监测装置，可同时监测COD、温度、TOC、BOD、O₃、浊度、有机物(苯类)、硝氮等各类型污染物参数，并没有产生二次污染排放，已被广泛的应用到水质监测中。

水环境污染风险或处于移动载体上进行原位监测时，水质参数会出现大范围的波动，固定测量光程的基于吸收光谱法的水质传感器的测量范围固定，通常长光程适合水质较好的环境、短光程适合水质较差的环境，无法在较好与较差水质之间同时满足理想的测量性能，更无法在不同的水环境下进行光程的适应调节。当水环境在较大范围内波动时，采用某一固定测量光程进行测量，可能导致测量性能损失(降低准确度、精确度)，甚至可能导致数据无效。

现有基于吸收光谱法的水质传感器改变测量光程的方法主要有采用多个不同光程的传感器，成本较高，较为单一，对环境适应性较差；还有采用插入式方法，该方法只适用于短光程内的变化，不适用于多种水质环境，如地表水、引用水等；还有采用机械控制方法，控制精度不高，稳定性较差，给系统防水带来了难题，且系统长度较长，无法满足小型化的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，用于解决或部分解决现有基于吸收光谱法的水质传感器改变测量光程的方法存在运营成本较高，体积较大，对环境适应性较差的问题。

本发明实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，包括光源和光谱仪；还包括光开关、光环行器、透射通道和反射通道，所述透射通道包括相对同轴设置的两个透镜，所述反射通道包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，所述透射通道和反射通道通过光开关和光环行器连接设于所述光源和所述光谱仪之间，所述光开关和所述光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道和反射通道的次数进而实现光程的改变。

在上述方案的基础上，光源与第一光开关的入口端相连，所述第一光开关的第一出口端与透射通道的一端相连，所述透射通道的另一端与第二光开关的入口端相连，所述第二光开关的第一出口端与光谱仪的入口端相连；所述第二光开关的第二出口端与第一光环行器的第一端相连，所述第一光环行器的第二端与第三光开关的第一出口端相连，所述第一光环行器的第三端与光谱仪的入口端相连，所述第三光开关的入口端与反射通道的透镜端相连。

在上述方案的基础上，所述第一光开关的第二出口端通过光纤与光谱仪的入口端相连，且所述第一光开关的第二出口端与所述光谱仪之间串联设有第四光开关，所述第四光开关的出口端与第二光环行器的第一端相连，所述第二光环行器的第二端与所述第三光开关的第二出口端相连，所述第二光环形器的第三端与光谱仪的入口端相连。