[实用新型]一种基于荧光分析的溶解氧检测装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于水质、水产养殖检测的基于荧光分析的溶解氧检测装置及系统，属于溶解氧测量技术领域。

背景技术

空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧，它是水生动植物生存的必要条件，对水中溶解氧浓度的检测在工业、医学及环境领域等方面都具有非常重要的意义。传统的溶解氧测量方法有碘量法和氧电极法。碘量法是一种国标方法，但由于其测定过程复杂，不利于实时在线检测。而氧电极法虽然能够在线检测溶解氧浓度，但由于它是通过电极本身在氧的作用下所发生的氧化还原反应来测定氧的浓度，在测量过程中需要消耗氧，因此其测量精度和响应时间都有很大的限制。

随着光学传感器的发展，一种基于荧光猝灭原理的光学测量法逐渐替代了传统的碘量法和氧电极法。然而，在许多基于荧光分析的溶解氧浓度检测系统中，如一篇中国发明《水下实时光学溶解氧测量装置》，申请号为200510044440.8，申请日为2005.8.17，描述了一种基于荧光猝灭原理实时在线的光学氧传感器，该传感器尽管使用了成8-12°的小角度的双激发光源来提高测量精度，但由于激发光和荧光处在同一光传输腔体内，这将会导致激发光和荧光之间出现掺杂混合，不能有效分离，这就会使得探测到的荧光不准确，光路结构的设计显得复杂，从而将会对工艺结构设计提出更高的要求。

采用光纤进行光传输实现溶解氧浓度的检测多数使用的是单一的Y型光纤、U型光纤进行激发光传输和信号光接收，并将荧光敏感材料固定于光纤公共端面上。该法虽然简化了光路结构，但由于荧光是微弱信号，这就会对光纤的耦合效率和荧光的接收效率提出更大的挑战。

此外，许多氧浓度测量系统在光源激发敏感物质产生荧光后多数是使用滤光片、光栅光谱仪进行滤波处理，但采用滤光片依然不可避免的引入杂散光且不利于全光集成，同时滤波处理功效一般，而采用光栅光谱仪即便有较好的滤波效果，也会因为庞大的设备体积从而不利于检测系统的小型化，实用性大大降低。

进一步的，基于荧光分析的溶解氧浓度测量系统大多采用的是分立探测的结构，容易受到环境变化等因素的影响，也不利于测量系统的高度集成。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于荧光分析的溶解氧检测装置及系统，解决了激发光和荧光处于同一光传输腔体内，导致激发光和荧光之间掺杂混合，不能有效分离的问题，使得探测到的荧光更准确，提高了测量精度。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于荧光分析的溶解氧检测装置，包括用于产生激发光的激发光源模块、用于接收激发光并产生荧光的荧光产生模块、用于接收荧光并对荧光进行滤波的荧光滤波模块、用于接收滤波后的荧光并进行处理的荧光处理模块，还包括四端口光纤环形器，所述激发光源模块的输出端与四端口光纤环形器的第一端口连接，所述荧光产生模块的输入输出端均与四端口光纤环形器的第二端口连接，所述荧光滤波模块的输入输出端均与四端口光纤环形器的第三端口连接，所述荧光处理模块的输入端与四端口光纤环形器的第四端口连接。

优选的，所述激发光源模块包括光源调制电路、光源驱动电路、光源，所述光源调制电路、光源驱动电路分别与所述光源电连接，光源与四端口光纤环形器的第一端口连接。

优选的，所述荧光产生模块包括光学传感器探头，所述光学传感器探头包括封装在一起的光纤准直器、水密玻璃片、荧光敏感材料，所述荧光敏感材料涂覆于水密玻璃片的其中一个表面且涂覆有荧光敏感材料的表面可与外界接触，所述光纤准直器与四端口光纤环形器的第二端口连接。

优选的，所述荧光滤波模块包括光纤布拉格光栅，所述光纤布拉格光栅与四端口光纤环形器的第三端口连接。

优选的，所述荧光处理模块包括依次连接的光纤聚焦器、光电探测器、信号处理单元，所述光纤聚焦器与四端口光纤环形器的第四端口连接。

进一步的，所述基于荧光分析的溶解氧检测装置还包括温度传感器，所述温度传感器与所述荧光处理模块电连接。

一种基于荧光分析的溶解氧检测系统，包括如上所述基于荧光分析的溶解氧检测装置、上位机，所述上位机与所述荧光处理模块电连接。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：