[发明专利]一种宽光谱多参数水质监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水质监测系统，具体的说，涉及了一种宽光谱多参数水质监测系统。

背景技术

水是生命之源，水质的优劣不仅与工农业生产安全与人类健康密切相关，而且水质优劣的评判、预测与检测依赖于水质检测技术。传统的水质检测设备可以对水质参数进行检测，但一般只对单一参数进行测量，时效性差，不仅不利于数据的整合，还增加了检测成本。

近年来，作为光谱分析的水质检测技术之一的紫外-可见光吸收光谱法，它不仅摒弃了化学分析和电化学分析及色谱分析等水质检测技术水样预处理繁杂、测量周期长、需要化学试剂多的缺点，还具有检测速度快、成本低和可以实现在线、原位测量等优点。然而，这种测量技术被国外所垄断，产品价格昂贵。国内研发的水质分析样机，则具有检测水质参数单一、光源和光路以及光电转换部分稳定性、重复性差的问题。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、实用性强、检测质量可靠的宽光谱多参数水质监测系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种宽光谱多参数水质监测系统，包括系统控制装置、宽光谱光源、光路探测装置、电学测量装置、数据处理和显示装置；

所述宽光谱光源的出射光经由所述光路探测装置中的待测水体入射至所述电学测量装置，形成测试光路；

所述宽光谱光源的出射光经由所述光路探测装置中的标准水体入射至所述电学测量装置，形成参考光路；

所述电学测量装置，用于将所述测试光路和所述参考光路转换为测试电信号和参考电信号；

所述数据处理和显示装置，根据所述测试电信号和所述参考电信号获得待测水体中的待测参数以及待测参数的浓度，并显示出来；

所述系统控制装置分别控制连接所述宽光谱光源、所述电学测量装置以及所述数据处理和显示装置。

基于上述，所述光路探测装置包括发射接收单元、反应单元和反射单元；

所述发射接收单元包括分光器和光接收器；

所述反应单元包括内装有待测水体的样本池和内装有标准水体的参比池，所述样本池和所述参比池的两端均设置透光窗口；

所述反射单元包括分别对应所述样本池一端透光窗口和所述参比池一端透光窗口设置的反射装置；

所述宽光谱光源的出射光经由所述分光器后分为两路出射光；

一路出射光进入所述样本池反应后，由所述反射装置反射回所述样本池反应，再由所述光接收器的一入射端接收形成测量光路；

另一路出射光进入所述参比池反应后，由所述反射装置反射回所述参比池反应，再由所述光接收器另一入射端接收形成参考光路。

基于上述，所述发射接收单元还包括对应所述分光器两出射端设置的第一准直透镜和第三准直透镜，以及对应所述光接收器两入射端设置的第三准直透镜和第四准直透镜。

基于上述，所述分光器为Y型光纤；

所述光接收器包括第一入射光纤和第二入射光纤、光路切换开关和出射光纤，所述光路切换开关控制所述第一入射光纤和所述第二入射光纤交替与所述出射光纤连接，将所述测试光路或所述参考光路交替与所述电学测量装置接通。

基于上述，所述反射装置包括测试光路反射装置和参考光路反射装置，所述测试光路反射装置包括对应设置的第一全反射镜与第二全反射镜，所述参考光路反射装置包括对应设置的第三全反射镜以及第四全反射镜。

基于上述，所述样本池和所述参比池内均设置有光电二极管探测器。

基于上述，所述电学测量装置包括现场可编程门阵列FPGA、光电探测器、驱动电路、缓冲器、A/D转换电路和RAM存储芯片，

所述现场可编程门阵列FPGA用于生成驱动电路的时序信号以及生成RAM存储芯片的读写控制信号；

所述驱动电路在所述时序信号的作用下驱动所述光电探测器将所述测试光路和所述参考光路转换为测试电信号和参考电信号；

所述缓冲器用于将所述测试电信号、所述参考电信号进行阻抗匹配及信号调理，以转换成所述A/D转换电路的适用信号；

所述A/D转换电路将所述测试电信号和所述参考电信号转换为数字信号存储在所述RAM存储芯片中。

基于上述，所述宽光谱光源包括与所述系统控制装置连接的脉冲氙灯。

基于上述，还包括用于定位所述宽光谱多参数水质监测系统的地理位置的定位模块。