[实用新型]一种基于荧光传感的水质参数检测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于荧光传感的水质参数检测装置，包括频率可调光源、带通滤光单元、光束耦合器、高反腔单元、长波通滤光片、聚焦透镜以及光电传感器和检测分析单元。激光光源发射的光束分别经过蓝藻荧光激发带通滤光片和叶绿素荧光激发带通滤光片的筛选，在高反腔内发生多次反射，与被测液体发生充分接触作用产生荧光，金属层的等离子体共振作用对其进行二次增强放大后，被长波通滤光片引出腔外，经过聚焦透镜后被光电传感器和检测分析单元接收和处理，得到蓝藻与叶绿素的浓度。本装置通过滤光片对光束进行筛选，实现不同物质浓度的检测，并且可以提高检测的精度和灵敏度。

技术领域

本实用新型属于水质检测技术领域，具体涉及一种基于荧光传感的水质参数检测装置。

背景技术

水是生命之源，人类的生存和生活离不开水，但是水质污染问题在全球各个国家频发，这不仅给国家带来了巨大的经济损失，更不断地影响着人们的生活和身体健康。在水质污染方面，江河湖泊的富营养化问题日趋严重，富营养化会直接导致蓝藻水华的产生，这会对周边居民的正常生活造成极其严重的影响。所以对水中蓝藻和叶绿素含量进行连续监测是极其必要的。

为了提高水质检测传感器对水质参数的检测灵敏度，对比文件(CN 106092895 A)公开了一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法，该水体检测浓度原位检测装置使用六棱柱腔，基于六棱柱腔的全反射，增大激光光程，以提高检测灵敏度，可以检测到0.001-0.05μmol/L数量级浓度的叶绿素，具有荧光检测准确率和灵敏度高的优点。但是当叶绿素的浓度小于0.001μmol/L数量级时，该水体检测浓度原位检测装置可以检测到的荧光光子数小于200，检测灵敏度大大降低，难以继续使用。

所以设计一种能对更低浓度的蓝藻和叶绿素同时进行有效的清晰的检测的装置非常必要，它可以及时反映水中蓝藻和叶绿素的含量，进而反映水质的情况，以利于我们及时发现水质存在的问题，并对其采取有效的缓解和解决措施。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种基于荧光传感的水质参数检测装置，通过使用高反谐振腔增加激光光程，在金属层的等离子体共振作用下增强荧光强度，提高检测精度和灵敏度，同时配合使用带通滤光片装置，使用一个装置实现对水体中蓝藻和叶绿素含量的高精度检测。

一种基于荧光传感的水质参数检测装置，包括频率可调光源、带通滤光单元、光束耦合器、高反腔单元、长波通滤光片、聚焦透镜以及光电传感器和检测分析单元。

所述频率可调光源为可调谐激光器或多波长激光器，用于发射多种单一频率的光束；带通滤光片单元包括蓝藻荧光激发带通滤光片和叶绿素荧光激发带通滤光片，用于选出蓝藻或叶绿素荧光激发波段的光束，然后送入光束耦合器；高反腔单元包括进水口密封塞、出水口密封塞、高反腔以及金属层；高反腔包括进光部、反射部和出光部。光束耦合器，设置在高反腔进光部的外侧，和高反腔外相切，用于将经过筛选的光耦合进高反腔单元中；金属层设置在高反腔的反射部内侧；长波通滤波片设置在高反腔的出光部，用于阻拦短波长的非荧光信号，使长波长的荧光信号通过，将荧光信号引出腔外；长波通滤波片的外侧设置有光电传感器，在长波通滤波片与光电传感器之间设置有聚焦透镜，检测分析单元用于对荧光光谱信号进行处理分析，得到水体中蓝藻和叶绿素的浓度。

作为优选，激光光源发出的光束的波长调节范围为400～625nm。

作为优选，蓝藻荧光激发带通滤光片允许通过的光束的波长范围为500～625nm，叶绿素荧光激发带通滤光片允许通过的光束的波长范围为400～550nm。

作为优选，光束耦合器为棱镜耦合器或光纤耦合器。

作为优选，所述高反腔为四分之三球形高反腔，材料为SiO₂，腔壁厚度为5～10μm，腔体直径为0.5～2.5cm。

作为优选，金属层为厚度为50～80nm金薄膜，设置于长波通滤光片的对侧。