[发明专利]一种水质光谱测量装置

说明书

本发明公开了一种水质光谱测量装置，由平行光源、分光装置、光电传感器组成，分光装置包含组件外壳、入射腔、三棱镜、出射腔。平行光源为紫外平行光源，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向；组件外壳为带折角的不透光黑色圆筒外壳，两个圆筒口分别带有水平狭缝、竖直展宽狭缝；入射腔、三棱镜、出射腔为熔铸一体JGS1型石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空，平行光源由电流源、LED芯片组、封装透镜组成，LED芯片组由基板、漩涡式共阳极电源线、LED发光芯片、阴极电源飞线组成。本发明采用基于UV‑LED连续光谱的微型紫外光源，整个组件结构固定，通过波长率定后不用再对波长进行校准，具有简单、易用、适用性广等特点。

技术领域

本发明涉及一种水质光谱测量装置。

背景技术

光谱是复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。色散系统分光通常采用棱镜、光栅两种装置，光栅分光是利用光的衍射，其光谱随波长的分布比较均匀，方便光谱测量，因此，在光谱测量领域，光栅分光得到了广泛的应用，但由于光栅分光的光源能量损耗比较大，在弱光测量领域，光栅分光的测量精度不高，紫外光源由于本身的发光效率较可见光普遍偏低、介质中传输损耗又非常大，因此，光栅分光不适用于紫外光。三棱镜分光是利用光的折射，虽然对紫外光能量损耗比光栅小，但其分光谱线是不均匀的，每次测量前均需要对设备进行校准，比较繁琐。上述种种原因，导致了紫外光谱的测量十分困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水质光谱测量装置，采用基于UV-LED连续光谱的微型紫外光源，通过分光系统与探测器阵列，实现紫外光谱的简便、快捷测量。

本发明采用的技术方案为：一种水质光谱测量装置，由平行光源、分光装置和光电传感器组成，其特征在于：所述分光装置包含组件外壳、入射腔、三棱镜和出射腔，所述组件外壳为带折角的不透光圆筒外壳；所述入射腔、三棱镜、出射腔设置于不透光圆筒外壳内，为熔铸一体的石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空，入射腔、出射腔分别设置在三棱镜的两侧；所述不透光圆筒外壳的一端设有水平狭缝，供平行光源的光平行射入到入射腔中，不透光圆筒外壳的另一端设有竖直展宽狭缝，供出射腔内的光射出；所述光电传感器为紫外线性阵列探测器，设置在竖直展宽狭缝内，用于探测从竖直展宽狭缝中出射的光；

所述平行光源由电流源、LED芯片组、封装透镜三个部分组成；所述LED芯片组由基板、漩涡式共阳极电源线、LED发光芯片、阴极电源飞线组成，漩涡式共阳极电源线被固定在基板正面并穿过基板与电流源相连，LED发光芯片固定在基板的正面，所有LED发光芯片的阳极均与漩涡式共阳极电源线连接，阴极分别通过阴极电源飞线与电流源连接，封装透镜覆盖在基板正面，将全部LED发光芯片罩住，电流源固定在基板背面。。

优选的，平行光源为紫外平行光源，外形为圆柱型，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向，发光波长范围为250nm-365nm。

优选的，所述光电传感器由N个AlGaN探测器沿竖直展宽狭缝的一维方向排列而成，每个探测器对应的波长通过标准单色仪率定，探测器芯片材质为AlxGa1-xN三元合金材料，x为Al组分，取值根据平行光源的最大波长W来设定，具体关系满足x＝(1240/W-3.397)/2.8。

优选的，所述光电传感器有M个，M个光电传感器并排放置在竖直展宽狭缝内，形成M*N的矩阵阵列紫外探测器。

优选的，矩阵阵列紫外探测器中每个AlGaN探测器的波长标定方式为：采用波长为Ei的标准单色平行光源作为入射光源，i＝1、2、…、N，Ei在250nm-365nm之间，每隔1-10nm取一个值，再测量M*N矩阵阵列紫外探测器的输出响应，找到M个光电传感器对应的每个最大输出矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM，则矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM对应的波长即为Ei(i＝1、2、…、N)。