[发明专利]一种一体化探头式光电水质多参数在线测量系统

说明书

本发明公开一种一体化探头式光电水质多参数在线测量系统，包括控制与数据采集单元和光学系统单元；所述控制与数据采集单元包括上位机、控制与数据采集单元、采集器件；所述光学系统单元包括光源和光路，复合光源包括左光源和右光源，左光源为一组多个不同波长的LED光源组成的LED阵列；紫外LED光源和近红外LD光源组成右光源；上位机通过控制与数据采集单元控制光源发出所需的不同波长光照射待测水体，激发待测水体物质发出荧光及散射光信号；本发明的优点是：不需要任何化学试剂直接测量，检测数据快，避免了繁琐的步骤；同时完成对水质中多种藻类的分类及浓度检测、烃类的含量以及浊度的在线检测；可进行单独精确检测，满足不同环境监测的需要。

技术领域

本发明专利涉及在线原位检测设备，具体说是一种水质在线原位测量系统。

技术背景

伴随着国民经济的高速发展，经济腾飞，生产力增加，我国的水体水质环境也遭受到了严重的破坏。工业废水排放、通航增加及石油泄漏等原因引起水体富营养化及烃类含量增加，导致水体中浮游植物过量，引起近些年近海水域赤潮频发，并且过量的浮游植物耗尽水中的溶解氧，导致大量水中生物频繁死亡等。在水产养殖、环境监测、医疗卫生和科学研究领域中，需要实时掌握水体中的各项参数变化情况，以便进行监测和控制。传统的化学方法依赖于化学反应，很难彻底摆脱复杂结构、消耗试剂、易造成二次污染等固有不足，并且测量周期长，越来越难以满足社会发展的需要。光谱法不需要任何化学试剂，对水质本身没有影响，而且不需要对水样进行预处理，直接测量，检测速度快，避免了繁琐的步骤。目前光谱法测量水体水质的仪器基本被西方发达国家垄断，与其相比，我国的光谱法水体水质环境探测、传感器技术落后，缺乏价格合理、可分析参数全面、实时、快速、精确的自主知识产权的传感器分析仪器，这种局面严重制约了对水体水质环境的监测与控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述方面的缺点，实现全面、实时、快速、精确测量水质藻类浓度、烃类含量、浊度各项参数变化情况，提供一种基于多波段荧光技术和散射测量技术，无需依赖于化学反应，几乎不用维护，且不易受到外界干扰，使用方便的水质在线监测系统。利用水体中藻类、烃类和浊度对光的荧光特性和散射特性，反演出水体中各参数的浓度。本发明的光源是一种新型的复合光源，主要由三类光源优化组合而成。复合光源由控制电路统一控制，复合光源的LED(发光二极管)阵列组分由多个不同波长的LED光源组成，用于测量藻类浓度并进行分类；复合光源的LED和LD(激光二极管)组分包括一个用于测量烃类的LED光源和一个用于测量浊度的LD光源。复合光源采用一体化结构，密封在一个金属壳体内，并做了耐压防水处理。不同波长光源发射入射光进入待测样品中，在其光路垂直方向获取荧光及散射信号。通过获取的不同信号与水质中成分之间的关系反演出待测样品中各参数的具体浓度。

具体技术方案如下：

一种一体化探头式光电水质多参数在线测量系统，其特征在于：包括控制与数据采集单元和光学系统单元；

所述控制与数据采集单元包括上位机、控制与数据采集单元、采集器件；

所述光学系统单元包括光源和光路及滤光系统，光源包括左光源和右光源，左光源为一组多个不同波长的LED光源组成的LED阵列；紫外LED光源和近红外LD光源组成右光源；上位机通过控制与数据采集单元控制光源发出所需的不同波长光照射待测水体，激发待测水体物质发出荧光及散射光信号；

滤光系统包括旋转式自动滤光片切换系统，所述旋转式自动滤光片切换系统通过控制步进电机转动来带动旋转滤光片转动，根据激发信号的不同，由上位机控制选择不同的滤光片进行滤光，光信号通过滤光片后到达采集器件，采集器件用来将荧光及散射光信号快速采集；

上位机根据采集器件获得的散射光信号进行浊度补偿，结合荧光信号反演出藻类及烃类浓度。