[发明专利]一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置及方法

说明书

本发明提供一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置，包括收发一体全光纤探头和信号控制处理模块，所述收发一体全光纤探头包括Y型探头光纤束和探头尖端，所述信号控制处理模块包括控制器、驱动电路、激光器、单光子探测器、信号处理器、存储器和显示器。本发明还提供一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置的检测方法。本发明利用收发一体全光纤探头代替传统的环形器作为零度后向透射光的接收端，实现了小型化全光纤结构探测，具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点，易于实现远距离、狭窄工作环境空间的检测，为移动便携式小型化的水质检测设备提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及环境水中悬浮物浓度检测技术领域，具体是一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置及方法。

背景技术

随着工农业生产和城市建设的发展、人口的增长以及人民生活水平的提高，用水量和污水排放量都大幅度增加。由于大量的工业废水和生活污水排入河流水体，水环境质量严重恶化，地表水和地下水受到不同程度的污染。目前国际上对水中悬浮物浓度的检测方法包括传统的称质量法、光学传感器、激光衍射、遥感等。经过对比和研究发现光学法更加适合实时监测水中悬浮物浓度，更加适用一些特殊环境下的检测，也是未来轻便、可携带浊度仪器的发展方向。

目前国内外的各种浊度测量系统都难以实现狭小空间且环境特别恶劣条件下的在线浊度测量，比如对狭窄的油井进行检测，一般的测量系统都因为体积庞大而无法正常工作，唯一的办法只能通过收发一体的探头探入到待测处进行检测。这种检测方式不仅满足了在狭窄空间工作的条件，而且避免了信号处理电路在特殊环境下的不稳定性，保证了测量结果的准确性和抗干扰能力。

为了应对上面提出的问题，一些新的检测方式被提出，如中国发明专利ZL201210401753.4提出了一种光纤式激光液体浊度测量装置及测量方法，利用环形器以达到收发一体的目的。由于环形器的工作特性，逆向获得光信号是被抑制的，因此获得的光信号很少，检测的范围很小，而且环形器的体积相对较大，不利于狭小范围和检测系统的集成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置及方法，弥补现有水质浊度测量技术的不足，尤其是解决现有测量设备不能快速实时测量、体积庞大、不易携带、抗干扰差等问题。

本发明的技术方案为：

一种浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置，该装置包括收发一体全光纤探头和信号控制处理模块，所述收发一体全光纤探头包括Y型探头光纤束和探头尖端，所述信号控制处理模块包括控制器、驱动电路、激光器、单光子探测器、信号处理器、存储器和显示器；

所述Y型探头光纤束由若干光源光纤束和若干探测光纤束通过光纤耦合器汇聚构成，所述Y型探头光纤束的汇聚端与探头尖端嵌套连接，所述探头尖端为周向开设有若干壁孔的中空圆柱结构，其内部位于Y型探头光纤束汇聚端的后端依次设有透镜和平面镜；

所述控制器的输出端通过驱动电路与激光器的输入端连接，所述激光器的输出端通过光纤跳线与光源光纤束连接，所述探测光纤束通过光纤跳线与单光子探测器的输入端连接，所述单光子探测器的输出端通过信号处理器与存储器的输入端连接，所述存储器与控制器交互式连接，所述控制器的输出端与信号处理器的输入端、显示器的输入端连接。

所述的浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置，当该装置用于检测浊度低于一定阈值的待测液时，所述光源光纤束的数目少于探测光纤束的数目；当该装置用于检测浊度高于一定阈值的待测液时，所述光源光纤束的数目多于探测光纤束的数目。

所述的浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置，所述光源光纤束和探测光纤束在Y型探头光纤束的汇聚端截面上的几何分布为均匀有规则的形状。

所述的浸入式收发一体全光纤结构液体浊度检测装置，所述探头尖端采用吸光材料制备。