[发明专利]一种用于水质检测的光纤氧气传感器

说明书

本发明涉及一种用于水质检测的光纤氧气传感器，其特征在于包括激发光源、信号发射模块(一)、检测池(二)和接收模块(三)四部分组成；中心波长为304nm的LED光源由光纤耦合，其发出的光经透镜进入检测池；检测池由两个侧面装有反射镜的比色皿组成，反射镜反射荧光，增加光强；荧光信号由接收光纤传输到接收模块；接受光纤与激发光源成90°夹角，以尽量减少激发光对荧光信号的干扰；荧光信号通过一根石英光纤入射到光谱仪中进行检测，光谱数据实时发送到计算机中进行处理。所提供的传感器是一种光谱法，具有快速和可反复测定的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于水质检测的光纤氧气传感器，所述的传感器可用于水体中水质检测和分析，属于传感器领域。

背景技术

目前国内水质化学需氧量的检测依旧是依据采用GB11914-89《重铬酸盐法水质化学需氧量的测定》方法测量。其测量需要采样后进行化学滴定，基于物质之间的反应间接获取待测物的含量，检测过程繁琐复杂，同时也会造成二次污染。近些年，国内外多基于纯物理的光学检测方法进行了大量的研究，并通过一些实际的实验验证证实可行。由于不需要化学试剂而不会产生二次污染，又具有检测速度快和重复检测的特点，适合实时在线检测。根据物质吸收光谱的不同来检测有机污染的技术早已问世，紫外吸光度也被有些国家作为有机污染检测的综合指标。

本发明在已报道的技术的基础上设计了一款光纤耦合紫外LED光源，拟选用中心波长为307nm的中波紫外线波段高功率LED作为光源，由水体中各成分的吸收光谱不同的原理来测定水中氧气的含量，又加入预测模型优化算法从而有望开发出便捷、高效、精度高的氧气检测系统，并通过与现有标准方法所测数值进行比对和校准，得到完整的数据比对体系，以进行水中含氧量含量的检测，从而构建本次发明。本发明所提供的传感器器检测时可少量取样便获得较高的测量准确度，同时分析过程需时较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水质检测的光纤氧气传感器，提供的检测器用于自然水体中含氧量的检测，其提供了快捷准确的运算体系，构成的高便捷度、高精确度的检测系统具有很好的推广价值。

本发明的传感器部分的基本原理是朗伯-比尔定律，是指当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度和液层厚度的乘积成正比。水体中的大部分有机物在紫外区域内具有吸收特性，存在共轭双键、苯环等共轭体系的化合物在紫外波段具有吸收，如苯系物、吡啶、苯酚类等。虽然此方法无法测出所有的有机物，但却能检测到一些化学滴定法无法测得的笨系物等，是一种比较客观全面的水中有机物检测法。

本发明所提供的一种用于水质检测的光纤氧气传感器主要由激发光源及信号发射模块和检测池和接收模块等组成，其中激发光源及信号发射模块(一)，包括紫外LED电路驱动板，304nm带通滤光片，信号光纤；检测池(二)，包括304nm带通滤光片，10mm×10mm的石英比色皿，反射镜，反射镜；接收模块(三)，包括304nm带通滤光片和接收光纤。其中激发光源及信号发射模块(一)和接收模块(三)在不锈钢外壳内，检测池(二)的304nm带通滤光片和两片反射镜也在不锈钢外壳内，比色皿为可拆卸设计，可将其卸下后装入样本在装回原位。

具体各部件阐述如下：

紫外LED驱动电路：

LED需要采用恒流源驱动，系统采用12V直流电源供电，通过LM7806进行电压调节。恒流输出通过MHL7136来实现。MHL7136是一款LED线性降压恒流集成电路，它的输入电压在2.7～18V，可以提供10mA～1A之间可调的输出电流。LED的正负极分别接在MHL7136的VDD端和LED端。紫外LED购自美国SETI公司，型号为LED-BL-3050。

反光镜：

比色皿的两侧后方加入紫外高反射率的反光镜以反射所激发出的荧光，增强输出荧光强度。

不锈钢防水外壳：