[发明专利]一种硝酸盐浓度光学检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，包括：

光源，其发射波长范围覆盖200nm-300nm的光线；

光纤，其与所述光源光耦合，并通过其两路分支将所述光源发射的光线分成两路分开传导；

测量光路，其与所述光纤的第一路分支光耦合，利用第一路分支传导的光线分别照射纯净水和待测水体，并从透射出的吸收光中分别采集220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，进而根据采集到的吸收光的强度生成相应的电信号；

参比光路，其与所述光纤的第二路分支光耦合，根据第二路分支传导的光强度生成相应的电信号；

控制模块，其接收所述测量光路和参比光路输出的电信号，根据所述电信号生成光强数据I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，并计算出待测水体在220nm波段的吸光度以及在275nm波段的吸光度进而利用275nm波段的吸光度校正220nm波段的吸光度，计算出待测水体中校正后的硝酸根离子吸光度A＝A₂₂₀-A₂₇₅，然后根据吸光度A，利用吸光度与浓度关系曲线获得待测水体中的硝酸盐浓度；

其中，I₂₂₀、I₂₇₅、I₀分别表示光线从纯净水透射后220nm波段吸收光的光强、275nm波段吸收光的光强以及在照射纯净水期间通过光纤的第二路分支传导的光强；I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀分别表示光线从待测水体透射后220nm波段吸收光的光强、275nm波段吸收光的光强以及在照射待测水体期间通过光纤的第二路分支传导的光强。

2.根据权利要求1所述的硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，

所述光源为脉冲氙灯，发射固定周期的脉冲光；

所述控制模块控制所述测量光路和参比光路在脉冲氙灯的每一个发光周期内采集M次光强，并计算出平均值；

所述控制模块控制脉冲氙灯的闪烁频率为N次/秒，采集N个平均值再次取平均，将最终结果作为所述光强数据。

3.根据权利要求2所述的硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，所述脉冲氙灯发射光的波长范围为190nm-1100nm，发散角为30°，发光周期为100us；所述M＝30；所述N＝20。

4.根据权利要求1所述的硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，所述光纤为Y型光纤，其第一路分支与第二路分支的分光比例为3:1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，所述测量光路包括：

光源准直透镜，其与所述光纤的第一路分支光耦合，用于对第一路分支传导的光线进行准直；

光学窗口，其位于所述光源准直透镜的后方，所述光学窗口包括两个，平行且间隔设置；测量时，纯净水或待测水体充满两个所述光学窗口之间的区域，准直后的光线穿过一个光学窗口照射纯净水或待测水体后，形成吸收光并经由另外一个光学窗口射出；

分光片，其位于所述光学窗口的后方，对经由所述光学窗口射出的吸收光进行1:1分光，形成两路吸收光并对应垂直射入到220nm带通滤光片和275nm带通滤光片，滤光形成220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光；

两个汇聚透镜，其分别对应位于所述220nm带通滤光片和275nm带通滤光片的后方，用于对所述220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光进行汇聚；

两个光电转换器，其分别对应位于所述两个汇聚透镜的后方，用于接收汇聚后的220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，并根据吸收光的强度生成电信号，输出至所述控制模块。

6.根据权利要求5所述的硝酸盐浓度光学检测装置，其特征在于，在所述参比光路中设置有另一光电转换器，其与所述光纤的第二路分支光耦合，接收通过第二路分支传导的光线，并根据光强度生成相应的电信号传输至所述控制模块。