[发明专利]COD和硝酸盐氮含量多参数在线同时监测传感器及方法

权利要求书

1.一种COD和硝酸盐氮含量双参数同时在线监测传感器，其特征在于基于Lambert-Beer定律的紫外吸光度法，利用水中待测物质对紫光的特征吸收，建立起吸光度和待测物质浓度的关系；利用水样在254nm处的吸光度值和水样的化学需氧量浓度值建立线性关系，利用水样在210nm处的吸光度值和硝酸盐氮含量建立线性关系；所述的传感器是由五个部分组成：

(一)光源模块；

(二)信号采集及发送模块，包含有屏蔽电缆线、多通道信号采集电路板、1#光敏管、2#光敏管和3#光敏管；

(三)光纤模块，包含有1#信号光纤、2#信号光纤、光源光纤、参考光纤、254nm带通滤光片、210nm带通滤光片；

(四)检测探头，包含有检测探头光纤端子、反射镜；

(五)不锈钢外壳；

其中光源模块、信号采集及发送模块、光纤模块均封装在不锈钢外壳内部，检测探头通过不锈钢外壳预留的螺丝孔伸出到外部，探头和外壳之间通过防水螺母固定在一起；作为光源模块的微型氘灯的波长为200nm-400nm，作为紫外光源通过通用接口和光源光纤耦合在一起，其中一路通过参考光纤作为参考光直接进入3#光敏管，作为光源是否正常工作的信号指示；另外一路进入到水样中的检测探头，经过水样的吸收，再通过反射镜反射回信号光纤，一部分反射光进入1#信号光纤，经254nm滤光片进入1#光敏管，用以检测化学需氧量；另一部分反射光进入2#信号光纤，经210nm滤光片进入2#光敏管，用以检测硝酸盐氮浓度；再由多通道信号采集电路板同时采集三个光敏管的电压信号，信号经后端处理器处理，转换为吸光度，通过无线发送装置发送至监测中心。

2.按权利要求1所述的传感器，其特征在于：

a)作为紫外光源的微型氘灯供电电压为12V，功率为6W；

b)信号采集模块采用通用放大和采集电路模块，从光敏管输出的电信号经由信号采集模块放大、滤波，再送到后端进行处理；

c)光信号通过光纤传输，电信号通过屏蔽电缆线传输；所述的光源端光纤为4芯，其中3根直径为400μm的光源光纤连接光源端和检测探头端，给检测探头提供紫外光源，一根直径为100μm的光纤作为参考光纤，连接到参考光端子，用以指示光源是否正常工作；检测探头端的光纤为9芯，直径均为400μm，其中三根和光源光纤端子连接，三根，即1#信号光纤和1#信号光纤端子连接，还有三根，即2#信号光纤和2#信号光纤端子连接；从而将从探头收集来的光信号分成了两路；实现了对两个波长处吸光度的同时监测；

d)多通道信号采集电路板分别与1#光敏管、2#光敏管和3#光敏管连接，多通道信号采集板同时采集3个光敏管的信号；紫外光源和光源光纤相连；1#光敏管的一端和254nm带通滤光片相连，254nm带通滤光片的另一端和1#信号光纤相连；2#光敏管的一端和210nm带通滤光片相连，210nm带通滤光片的另一端和2#信号光纤相连；3#光敏管的另一端直接和参考光纤连接；光源光纤、1#信号光纤和2#信号光纤一起连接到检测探头，进行检测，各信号线、电缆线经过防水接头与外界连接；

e)检测探头中反射镜通过调节螺纹式设计固定在检测光端子上，自由调节光程，采用高反射率的紫外反射镜面，整个检测探头用不锈钢做成，可直接插入水中使用；

f)不锈钢外壳，传感器各模块都封装在不锈钢外壳里，各信号线和屏蔽电缆线经防水接头与外界连接，整个传感器可直接放在水下使用。

3.按权利要求2所述的传感器，其特征在于：

(1)作为紫外光源的微型-氘灯购自德国Heraeus公司的微型可操作紫外可见光光源，型号为DTM6/10；

(2)光敏管购自德国Silicon Sensor International AG公司，型号为PC10-2TO5，波长范围为200nm-1100nm；

(3)多通道信号采集电路板为通用放大电路，低噪声，高效的放大光敏管nA级电流；

(4)210nm带通滤光片：中心波长210nm，半峰宽30nm；

(5)254nm带通滤光片：中心波长254nm，半峰宽30nm；

(6)1#信号光纤为3芯光纤芯径为400μm；

2#信号光纤为3芯光纤芯径为400μm；

参考光纤为1芯光纤芯径为100μm；

光源光纤为3芯光纤芯径为400μm。