[发明专利]一种高通量阵列式水质传感器

权利要求书

1.一种高通量阵列式水质传感器，其特征在于，其具体包括，N行N列比色池阵列，N行N列接收光纤阵列，N行N列LED光源阵列，上述三种阵列中每个相同行和相同列处的基本单元在位置分布上相互对应，以确保N行N列LED光源阵列中的某一行和某一列处的LED光源发出的光穿过N行N列比色池阵列中对应的相同行和相同列处的比色池，被N行N列接收光纤阵列中的对应的相同行和相同列处的接收光纤所接收；该高通量阵列式水质传感器还包括光纤束、聚光镜、光电二极管、跨导放大器、A/D转换器、数据采集系统；其中，N为大于等于2的正整数；

N行N列接收光纤阵列中的N²根接收光纤沿着LED光源的发光方向，在N行N列接收光纤阵列的后端延伸出来并捆绑汇集形成一根光纤束，光纤束与聚光镜相连，聚光镜与光电二极管相连，光电二极管与跨导放大器相连，跨导放大器与A/D转换器相连,A/D转换器与数据采集系统相连，数据采集系统与LED扫描驱动控制器相连，LED扫描驱动控制器与N行N列LED光源阵列相连；N行N列比色池阵列用于预装与水样产生显色反应的化学试剂，N行N列LED光源阵列用于产生一定波长的发射光束，N行N列接收光纤阵列用于接收LED光源发射的穿过比色池后的光束，光纤束为多芯光纤，用于实现N行N列比色池阵列与聚光镜的软连接，聚光镜用于对光纤束出射的光束进行汇聚，光电二极管用于将聚光镜汇聚后的光信号转换为电信号，跨导放大器用于对光电二极管所转换得到的电信号进行放大，A/D转换器用于将跨导放大器放大后的电信号转换为数字信号，数据采集系统用于按照设定时序启动N行N列LED光源阵列发射光束和N行N列接收光纤阵列接收光束，并计算N行N列比色池阵列中的每个比色池的吸光度值；LED扫描驱动控制器用于提供LED光源工作所需要的恒定电流。

2.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，

N行N列LED光源阵列在数据采集系统的控制下，按照2秒钟的时间间隔，按照先列后行的顺序，控制其中的每个LED光源依次点亮，每点亮一个LED光源，该LED光源对应位置处的比色池中水样与化学试剂进行显色反应，比色池中水样吸收LED光源发出的一部分光线，穿过比色池的光线进入与其LED光源对应的接收光纤后，经聚光镜汇聚后被光电二极管所接收，再经过跨导放大器放大后，A/D转换器将跨导放大器放大后的信号转换为数字信号，再将该数字信号输入至数据采集系统，数据采集系统计算得到该位置处的比色池的吸光度；到达2秒钟的时间间隔后，数据采集系统控制关断该LED光源并点亮N行N列LED光源阵列中的下一个LED光源，最终得到N行N列比色池阵列中的每个比色池的吸光度。

3.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，在所述的N行N列比色池阵列中的比色池中预装与特定水质参数进行显色反应的化学试剂，以实现对特定水质参数的检测。

4.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，

所述的高通量阵列式水质传感器根据水质分析中的分光光度原理，N行N列LED光源阵列中的LED光源发出的光穿过N行N列比色池阵列中的相对应的比色池并被比色池部分吸收后，穿过比色池的光被N行N列接收光纤阵列中的对应的接收光纤所接收，所述的比色池吸收光量的强度用吸光度A来表述。

5.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，

所述的LED光源阵列中的LED光源的外径为2-5mm。

6.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，

所述的LED光源采用聚光型LED，其发散角小于50度。

7.如权利要求1所述的高通量阵列式水质传感器，其特征在于，

当N＝5时，LED光源阵列中的25个LED光源按行分为5组，每一行LED光源为一组，每组内的LED光源发光的波长相同，各组LED光源的发光波长范围为420nm至630nm。