CN101398380A - 快速水中矿物油测量仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质分析领域，具体讲是涉及快速水中矿物油测量仪器。为解决取样分析方法中取样困难、定位随机性大、数据少、周期长等问题，降低耗费大量人力和财力，本发明采用的技术方案是，快速水中矿物油测量仪器，包括：用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投射到光探测器；光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上位机或者数据采集***。本发明主要应用于快速水中矿物油测量。
Description
技术领域
本发明涉及水质分析领域，具体讲是涉及快速水中矿物油测量仪器。
背景技术
随着矿物燃料的大量开采和广泛使用，矿物油对水体和环境的污染已成为一个全球关注的、越来越严重的问题。其监测问题已引起各国环保部门的高度重视，各种检测矿物油的仪器和方法也因此相继问世。其中包括浊度法、超声法、光散射法、重量法、紫外吸收法、非色散法、红外吸收法、色谱法、红外光度法等。前三种方法只对水体中的分散油起作用，因为它们“看不到”溶解于水中的低浓度石油烃，而浓度在1mg/L以下的矿物油已可完全溶于水中了。重量法显然不够灵敏且会造成低沸点烷烃的损失。紫外吸收法虽然灵敏，但选择性差，不同的油组分在不同波长处有吸收极大，而许多其它有机物也都在紫外有吸收。非色散法、红外吸收法也存在类似的问题。色谱法可对多个组分加以测定，但费时、费事。红外光度法是国内较为普遍采用的测量方法，并在1996年定为国家标准方法。但它使用的油份萃取剂为四氯化碳，不仅会破坏大气中的臭氧层，而且直接对人体健康造成危害。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于解决取样分析方法中取样困难、定位随机性大、数据少、周期长、耗费大量人力和财力等问题，提供一种快速水中矿物油测量仪器。
本发明采用的技术方案是，
快速水中矿物油测量仪器，包括：
用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；
用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投射到光探测器；
光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上位机或者数据采集***。
其中：紫外LED光源波长为350nm。
光探测器采用的光电二极管为410nm-600nm。
弱信号检测电路包括信号滤波模块、放大模块、差分处理模块。
快速水中矿物油测量仪器还包括一个用于调制紫外LED光源的方波发生器。
紫外LED光源组成激发光学***，聚光透镜、发射滤光片、光探测器组成荧光接收光学***，激发光学***光轴与荧光接收光学***光轴设置为垂直关系。
前述快速水中矿物油测量仪器的所有部件均设置在一个不锈钢圆筒内，发射滤光片和光探测器设置在不锈钢圆筒同一端。
本发明可带来下列技术效果：
1、采用激光照射被测物使之产生荧光，再检测荧光从而实现检测矿物油，检测准确、快捷。
2、本发明采用不锈钢圆筒式，仪器尺寸：长度120mm、直径22mm，体积很小，方便携带。
附图说明
附图是本发明整体结构及工作原理示意图。图中，1是紫外光源，2是水中油份，3是透镜，4是发射滤光片，5是光探测器，6是弱信号检测电路，7是输出电缆，8是弱信号检测电路及数据处理和通信模块。
具体实施方式
本发明为一种新型水质分析仪，整个测量***包括紫外LED光源、聚光透镜、发射滤光片及光探测器、弱信号检测电路、单片机信号处理等组成。其中：紫外LED光源，峰值波长350nm，用来提供稳定的紫外可见光；聚光透镜，用来聚光；发射滤光片，波段300-400nm，对荧光信号进一步加以选择；光探测器，采用光电二极管，波段410nm-600nm，用来检测被测矿物油发出的荧光信号；弱信号检测电路包括信号的滤波、放大、差分等处理，以得到符合要求的信号；该仪器工作的核心部件为CYPRESS公司的27643微处理器，所有信号的采集、处理、A/D转换以及和上位机的通讯都是在它的控制下完成的。
本发明中的关键技术说明：
(1)为了排除背景光对测量信号的影响，本发明采用了调制技术。由HC4060产生1024HZ的方波对激发光源进行调制。LED发光和不发光的差值经过差分放大后输出，这样就有效的去除了背景光。
(2)为了有效地激发荧光并分离水中油份产生的荧光和激发光的散射光，本发明采用了特定波段的发射滤光片。同时，还将激发光学***与荧光接收光学***垂直安装，使得荧光信号检测在粒子散射最小的90度角度处进行。
(3)整套***用PSoC Designer进行开发，采用A/D实现了信号采集，PSoC单片机进行***控制，并通过RS232进行数据传输，软件使用C语言编写。
下面结合附图进一步说明本发明。
从紫外光源1发出的光经过调制后激发水中油份2产生荧光，由透镜3聚焦后的荧光经过滤光片4进入光探测器5、弱信号检测电路6，再通过单片机采集、处理、存储数据，最后通过输出电缆7到LCD显示出油份浓度。
水下探头采用不锈钢圆筒式，仪器尺寸：长度120mm、直径22mm，体积很小，方便携带。另外，采用O型圈密封防水，可随意置于河流、湖泊中。真正实现了高性能、小型化的在线监测***。
本专利采用荧光法测定地表水、地下水、一般工业废水、水源水及饮用水中的矿物油含量，测量范围为：0-300ppm。该方法无需任何试剂，确定使用环境后只需进行一次标定即可使用。
Claims (6)
1.一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，包括：
用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；
用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投射到光探测器；
光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上位机或者数据采集***。
2.根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，紫外LED光源波长为350nm。
3.根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，弱信号检测电路包括信号的滤波模块、放大模块、差分处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，还包括一个用于调制紫外LED光源的方波发生器。
5.根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，紫外LED光源组成激发光学***，聚光透镜、发射滤光片、光探测器组成荧光接收光学***，激发光学***光轴与荧光接收光学***光轴设置为垂直关系。
6.根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，所述快速水中矿物油测量仪器的所有部件均设置在一个不锈钢圆筒内，发射滤光片和光探测器设置在不锈钢圆筒同一端。
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Family Applications (1)
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2008
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