[发明专利]一种水质检测装置、方法及控制系统

权利要求书

1.一种水质检测装置，其特征在于，所述装置包括圆筒式样品池、伸缩式吸收池、测试光源以及光谱仪；

所述样品池的前端开设有光学窗口，所述光谱仪以及所述测试光源位于所述样品池外侧；其中，所述光谱仪与所述光学窗口处于同一水平高度，所述测试光源位于所述光谱仪和所述光学窗口下方；

所述样品池的圆筒内腔设置有伸缩式吸收池，所述伸缩式吸收池的前后表面由光学窗片组成；所述光学窗片用于改变检测水样的测试厚度，所述样品池的下侧壁开设有流通孔，且所述流通孔位于所述伸缩式吸收池区域；

所述样品池的圆筒内腔末端设置有反射镜，所述反射镜正对所述伸缩式吸收池，用于反射穿过所述光学窗片的测试光线。

2.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述样品池的圆筒使用黑色疏水材料制作；所述伸缩式吸收池前表面为第一光学窗片，后表面为第二光学窗片，所述第一光学窗片和所述第二光学窗片为相互平行的倾斜面，与所述样品池的中轴线呈预设倾斜角，且所述第一光学窗片固定于所述样品池内腔，所述第二光学窗片通过驱动机构在所述样品池的内腔沿所述样品池的中轴线移动。

3.根据权利要求2所述的水质检测装置，其特征在于，所述流通孔位于所述第一光学窗片和所述第二光学窗片之间，紧邻于所述第一光学窗片；

所述光学窗片的周身设置至少一个密封圈，所述密封圈与所述样品池的内壁紧密接触。

4.根据权利要求3所述的水质检测装置，其特征在于，所述光学窗口位于所述样品池的前端；

所述光学窗口外部设置有分束镜，所述光谱仪和所述测试光源分别位于所述分束镜平面的两侧；

所述分束镜用于将所述测试光源发出的光线以平行于所述样品池中轴线的方向反射到所述伸缩式吸收池。

5.根据权利要求4所述的水质检测装置，其特征在于，所述样品池的圆筒内腔末端开设有至少两个通孔，所述驱动机构的U型连杆通过通孔插入到所述样品池的圆筒内腔，并连接于所述第二光学窗片；其中，所述反射镜位于两个通孔之间；

所述U型连杆的顶部开设有螺孔，所述螺孔内安装有螺杆，所述螺杆顶部连接有电机，所述电机用于控制所述螺杆旋转，带动所述第二光学窗片在所述样品池的内腔前后移动。

6.根据权利要求1所述的水质检测装置，其特征在于，所述测试光源和所述分束镜之间设置有准直透镜，用于将所述测试光源发出的光调整为准平行光；所述光谱仪和所述分束镜之间设置有会聚透镜，用于将来自所述伸缩式吸收池的光线进行会聚。

7.一种水质检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至6任一所述的水质检测装置，所述方法包括：

关闭测试光源，并打开光谱仪，采集由外界环境光引起的背景光谱；

通过驱动机构调整伸缩式吸收池的有效厚度，并通过所述光谱仪检测对应的透射光谱；

通过数据处理模块对采集的透射光谱进行数据处理，并通过通讯模块发送至监测站。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述通过驱动机构调整伸缩式吸收池的有效厚度，并通过所述光谱仪检测对应的透射光谱，包括：

开启所述测试光源和所述光谱仪，根据所述光谱仪记录的光谱强度自动设定积分时间；

通过驱动机构将第二光学窗片向后移动获取所述伸缩式吸收池的最大有效厚度，所述伸缩式吸收池通过流通孔抽取对应有效厚度的检测水样；

通过所述光谱仪采集经过所述伸缩式吸收池，以及通过反射镜反射后的反射光线，基于积分时间测量第一透射光谱；

通过驱动机构逐次向内移动所述第二光学窗片，获取所述伸缩式吸收池的第i有效厚度，并根据积分时间测量第i有效厚度下检测水样的第i透射光谱；其中，i为正整数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过数据处理模块对采集的透射光谱进行数据处理，包括：

根据所述第i透射光谱、所述背景光谱和第n透射光谱计算第i厚度下检测水样的第i透过率谱；其中，第n透射光谱为最小有效厚度对应的透射光谱，第i厚度为第i有效厚度和第n有效厚度的差值，i是小于n的正整数。