[发明专利]在线宽光谱水质分析仪

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种光电检测技术领域的分析仪，具体涉及一种紫外可见近红外的在线宽光谱水质分析仪。

背景技术

光谱分析仪的应用及其广泛，比如研究物质的辐射；研究光与物质的相互作用；研究物质的结构、物质含量的定量和定性分析；探测遥远星体和太阳的大小、质量、温度、运动速度和方向等。在采矿、冶金、石油、化工等行业，光谱分析仪用于物质定性和定量分析，是控制产品质量的主要手段之一；在生物化学和医学中，光谱分析仪用于微量元素含量分析。光谱分析仪在水质监测中的应用是个崭新的领域。

目前，现有的光谱分析仪多用于实验室或者工业生产中，不适合水质在线监测，更不能把光谱分析仪放在水中，而且这些光谱分析仪有诸如体积庞大、使用环境要求苛刻、光谱范围窄和维护成本高等缺点。多数水下测量装置都是采用空气压缩清洗，不仅浪费能源，而且噪音较大，不符合环保理念。有的设备就没有自动清洗功能，导致需要大量的人力去维护，不能做到实时的清洗，从而导致仪器的使用寿命较短，可靠性较低等诸多问题。

 

发明内容

本发明提供一种在线宽光谱水质分析仪，可以完全浸入水中进行水质监测，光谱范围覆盖从200nm到2500nm，具备超声波自动清洗功能，可以应用于河流湖泊污水等监测。

为实现上述目的，本发明提供一种在线宽光谱水质分析仪，其特征是，该分析仪包含紫外可见光检测装置、近红外光检测装置，以及分别与该紫外可见光装置和近红外光检测装置电路连接的控制器；

该分析仪还包含头部外壳、与该头部外壳连接的连接板，以及与该连接板连接的尾部外壳；上述的头部外壳、连接板和尾部外壳都设为密封结构。

上述的紫外可见光检测装置包含紫外可见光源、通过光纤与该紫外可见光源连接的第一光学窗口、与该第一光学窗口相对设置的第二光学窗口、与该第二光学窗口通过光纤连接的紫外可见光谱探测器；

上述的紫外可见光谱探测器采用紫外可见光纤光谱仪，响应波长为200nm至900nm。

上述的近红外光检测装置包含近红外光源、通过光纤与该近红外光源连接的第三光学窗口、与该第三光学窗口相对设置的第四光学窗口、与该第四光学窗口通过光纤连接的近红外光谱探测器；

上述的近红外光谱探测器采用近红外光纤光谱仪，响应波长为900nm至2500nm。

该分析仪还包含与上述控制器电路连接的超声波换能器；该控制器还分别与上述的紫外可见光谱探测器、近红外光谱探测器、紫外可见光源和近红外光源电路连接。

该分析仪还包含与第一光学窗口固定连接的第一步进电机，以及与第三光学窗口固定连接的第二步进电机；该第一步进电机与第二步进电机还分别电路连接控制器。

上述的紫外可见光源、近红外光源、第一步进电机和第二步进电机设置在头部外壳的内腔中；

上述的第一光学窗口和第三光学窗口设置在头部外壳与连接板相连的侧壁上；

上述的超声波换能器设置在连接板上；

上述的第二光学窗口和第四光学窗口设置在尾部外壳与连接板相连的侧壁上；

上述的紫外可见光谱探测器、近红外光谱探测器和控制器设置在尾部外壳的内腔中。

上述的第一光学窗口、第二光学窗口、第三光学窗口和第四光学窗口，其各自与光纤的连接处还分别设有光纤准直镜。

上述的分别与紫外可见光源和紫外可见光谱探测器连接的光纤采用紫外可见光纤；

上述的分别与近红外光源和近红外光谱探测器连接的光纤采用近红外光纤。

上述的控制器上还设有接口电路；控制器通过该接口电路与外接的后续设备通讯连接。

上述的第一光学窗口和第二光学窗口之间相对设置并构成吸收池，该第一光学窗口和第二光学窗口外表面间的距离为吸收光程；

上述的第三光学窗口和第四光学窗口之间相对设置并构成吸收池，该第三光学窗口和第四光学窗口外表面间的距离为吸收光程。

将在线宽光谱水质分析仪放入指定进行水质检测的水域中，通过控制器启动紫外可见光源、近红外光源、紫外可见光谱探测器和近红外光谱探测器，接通检测光路。近红外光谱探测器和紫外可见光谱探测器接收光信号输出至控制器，控制器将光谱信号组合成一个200nm至2500nm整体的光谱，通过接口电路输出至后续设备显示或分析光谱数据。

根据检测的介质不同，可调整吸收光程时。通过控制器控制第一步进电机和第二步进电机，精确调整第一光学窗口和第三光学窗口的位置，精准调整吸收光程。