[发明专利]一种荧光法溶解氧传感器

说明书

本发明公开了一种荧光法溶解氧传感器，包括测量光路、信号处理电路、壳体、出线电缆和温度传感器；其中，测量光路包含荧光膜、滤光片、光电探测器、激发光源和参比光源；荧光膜包括隔水透气膜、荧光层、无色透明玻璃片三层，隔水透气膜内表面涂覆荧光层，荧光层内表面粘接无色透明玻璃片；荧光膜位于壳体的头部，滤光片在荧光膜和光电探测器之间，光电探测器位于滤光片后面，连接信号处理电路；参比光源和激发光源固定于壳体内两侧，并和滤光片处于同一个水平面；温度传感器设于壳体内壁上，固定于滤光片与荧光膜之间。本发明能够防止荧光膜脱落，避免了散光多和二次反射，提高了测量精度和稳定性。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种荧光法溶解氧传感器。

背景技术

溶解氧是指溶解在水中的分子态氧。在水质监测中，水中溶解氧的含量在一定程度上反应了水质受污染程度。当水中溶解氧过低时，厌氧菌快速繁殖，导致有机物腐败，水质变坏，同时由于水中氧气不足，将导致水中鱼虾类缺氧而死。所以把溶解氧作为水质评价的重要参数之一，溶解氧越少，表明污染程度越严重。

溶解氧检测仪是测量水中溶解氧的仪器，从功能上分为离线式和在线式，前者用于实验室常规分析或现场抽查测试，后者用于水处理工程或水环境监测。

目前检测溶解氧含量的方法主要有碘量法、电化学法、分光光度法和荧光法。其中，碘量法又叫试剂法，测量结果准确，但程序繁琐，耗时长且只能离线分析；电化学法又叫薄膜法，分为电流法和极谱法两种方式，电流法可在线测量，但由于测量过程氧会被还原，需要不断地对样品进行搅拌，且透氧膜易老化，易受水中各种杂质干扰，测量准确度低，需要定期更换电极液，使用维护都不方便；极谱法应用较普遍，但同样存在着透氧膜易老化、需要定期更换电极液，使用维护都不方便等问题；分光光度法，通过指示剂和氧分子发生反应，依据吸光值的大小判断氧浓度的大小，该方法操作简单、成本低，但测量精度不高；荧光法是利用氧对某些荧光物质的荧光有瘁灭作用，根据荧光强度和瘁灭的时间长度判断氧气浓度，可在线实时监测，具有成本低、灵敏度高、易维护等优点，但是荧光法目前还存在着一些问题，例如光学反应腔存在散光多、二次反射，荧光膜易脱落和没有温度补偿等缺点。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种荧光法溶解氧传感器，解决了荧光膜易脱落，光学反应腔存在散光多、二次反射干扰测量准确度等问题，并通过测量光学反应中的温度，进行了温度补偿。

一种荧光法溶解氧传感器，包括测量光路、信号处理电路、壳体、出线电缆和温度传感器；所述测量光路包含荧光膜、滤光片、光电探测器、激发光源和参比光源；所述荧光膜包括隔水透气膜、荧光层、无色透明玻璃片三层，所述隔水透气膜内表面涂覆所述荧光层，所述荧光层内表面粘接所述无色透明玻璃片；所述荧光膜位于所述壳体的头部，所述滤光片在所述荧光膜和所述光电探测器之间，所述光电探测器位于所述滤光片后面，连接所述信号处理电路；所述参比光源和所述激发光源固定于所述壳体内两侧，并和所述滤光片处于同一个水平面；所述温度传感器设于所述壳体内壁上，固定于所述滤光片与所述荧光膜之间；所述出线电缆位于所述壳体外，所述出线电缆一端连接于所述测量光路。

本发明的一个优选方案，其中：所述信号处理电路包括光电探测器、模拟电路装置和数模转化装置。信号处理过程是：光电探测器接收经过滤光片过滤的红光，依据红光的强弱输出不同大小电流，不同大小电流再经模拟电路装置的放大和滤波后进入数模转换装置，数模转化装置把模拟信号转变为能直接读出的数字信号。

本发明的一个优选方案，其中：所述隔水透气膜材质为聚四氟乙烯、聚苯乙烯或环氧树脂，防止液体进入壳体。

本发明的一个优选方案，其中：所述荧光层涂覆氧敏感荧光材料钌络合物，可通过喷码打印机在60℃-100℃高温下喷涂到隔水透气膜。

本发明的一个优选方案，其中：所述无色透明玻璃片经过碱处理，能够与荧光氧敏感物质很好结合地在一起。