CN209624371U - 一种可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于在线测定水中紫外‑可见吸收光谱的设备，该设备包括设备外壳以及外壳内的光源部分和信号测量部分，沿着光路方向依次为光源部分和信号测量部分，光源部分沿着光路的方向依次为光源、光学磨砂片、准直凸透镜，以及光学窗口片，信号测量部分在光源部分的后方，包括信号测量光路和参考光路，信号测量光路和参考光路平行，测量光路沿着光路的方向依次为耦合凸透镜和微型光谱仪，参考光路沿着光路的方向依次为窄带滤光片及光电探测器。

Description

一种可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备。

背景技术

随着水污染的日益加剧，不但要检测的水质指标越来越多，而且对水质分析仪的性能提出了更高的要求。传统的化学法分析速度慢、操作复杂、稳定性差、维护费用高，特别是对附加药品依赖使其存在二次污染。

吸收光谱分析是现代化学分析技术中最为常用的手段，可用于多个领域，包括环境检测、工业过程控制、实验室分析、食品检测等。在环境分析领域，基于化学显色和吸收光谱的技术可用于分析水质的多种指标测定，而基于水样的吸收全光谱，并采用数学模型回归水质指标的技术，国家环保总局在2005年发布了“中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T191-2005”，以规范和推广吸收光谱仪在环境监测中的应用。

当前，基于吸收光谱及数学模型回归的水质分析仪器已经有商品化成熟产品，且主要是一些国外的厂商，但这些仪器存在以下一些技术缺陷：1)部分仪器只测定水体在UV254nm处的吸收波长，或只测定少数几个波长的吸收光度值，只能在水质成分比较单一的时候获得较为准确的测量结果；2)部分仪器虽然可测定紫外-可见吸收光谱，但仪器内只包含测量光路，当光源光强不稳定或者测量池发生污染的时候，测量结果则发生错误；3)部分仪器虽然包含双光路***，即测量光路和参考光路，且也可测定紫外-可见吸收光谱，但双光路的切换是采用步进电机带动光挡片实现的，这样就导致测量光路和参考光路的测定是在不同时刻发生的，如果光源在短时间产生发光强度不稳定，则会造成参考光路的失效，此外步进电机的使用使得仪器内部包含有运动器件，运动器件一般寿命有限，将导致整体仪器的寿命受到限制；4)部分仪器采用机柜式，仪器内部包含复杂的电路、流路及光路，无法将仪器小型化，也无法实现仪器原位测量水样。

实用新型内容

为了克服现有技术不足，提供一种可实时、原位、在线测定水体中紫外-可见吸收光谱的设备。

一种可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备，该设备包括设备外壳以及外壳内的光源部分和信号测量部分，沿着光路方向依次为光源部分和信号测量部分，光源部分沿着光路的方向依次为光源、光学磨砂片、准直凸透镜，以及光学窗口片，信号测量部分在光源部分的后方，包括信号测量光路和参考光路，信号测量光路和参考光路平行，测量光路沿着光路的方向依次为耦合凸透镜和微型光谱仪，参考光路沿着光路的方向依次为窄带滤光片及光电探测器。

进一步的，该设备还包括密封接头和防水电缆，密封接头在设备外壳的一端，用于和防水电缆连接。

进一步的，该设备还包括环境介质温度传感器、光源温度传感器和主控微处理器，介质温度传感器、光源温度传感器、微型光谱仪和光电探测器分别与主控微处理器连接，介质温度传感器与外壳连接，光源温度传感器与光源连接。

进一步的，所述光源包括灯头及光源驱动底座，灯头安装在光源驱动底座上。

进一步的，所述微型光谱仪由标准光纤接头、传输光纤及光谱分析部件组成。

进一步的，所述光学窗口片有两个，两个光学窗口片之间形成开放式比色池。

附图说明

图1是本实用新型所述可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备的主视图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备，主要包括三个部分——光源部分、信号测量部分及其他部分，所述的光源部分包括光源1、光学磨砂片2、准直凸透镜3，以及光学窗口片4，其中光源1包括灯头102及光源驱动底座101组成；所述的信号测量部分包括测量光路及参考光路，其中测量光路包括光学窗口片4、耦合凸透镜5、微型光谱仪6组成，参考光路则包括窄带滤光片9及光电探测器8，其中微型光谱仪6包含标准光纤接头601、传输光纤602及光谱分析部件603组成；所述的其他部分包括环境介质温度传感器10、光源温度传感器11、主控微处理器7、设备外壳12、密封接头13、以及防水电缆14组成。

所述的光源1发出的光经过光学磨砂片2及准直凸透镜3后变成准平行光，并被分成了2束光。所述的其中一束光经过光学窗口片4后进入测量介质，再经过另外一片光学窗口片4后被耦合凸透镜5进行光线聚焦，聚焦后的光束耦合进微型光谱仪的传输光纤602内并进行光谱分析；所述的另一束光经过窄带滤光片9后变成准单色光，光电探测器8接收准单色光并进行光强的测定；此外，介质温度传感器10与外壳12连接，外壳则可浸入到待测介质中，从而测定介质温度；光源温度传感器11与光源连接，可以测量光源的实时温度值，用于对光源发光强度及光谱分布进行反馈；设备外壳12、密封接头13、防水电缆14，以及光学窗口片4构成了设备的外壳，将内部零部件密封起来，防水电缆14可与外部设备进行通讯。

所述的光源温度传感器11用于测定光源1的温度，与光电探测器8检测到的光信号一块对光源的发光强度及光谱分布进行反馈；介质温度传感器10与设备外壳相连，可用于测定待测介质(水样)的温度值；

所述的2个光学窗口片4之间构成了开放式检测池，光学窗口片之间的距离L为吸收光程值，可根据测定对象进行调节，调节范围为0.5～100mm；

所述的主控微处理器7内部包含检测流程及模型算法，可控制内部器件按照特定的流程进行工作，并对获取的光强值进行计算，并将计算结果进行保存及向外部传输。

上面所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (6)

1.一种可用于在线测定水中紫外-可见吸收光谱的设备，该设备包括设备外壳(12)以及外壳内的光源部分和信号测量部分，其特征在于，沿着光路方向依次为光源部分和信号测量部分，光源部分沿着光路的方向依次为光源(1)、光学磨砂片(2)、准直凸透镜(3)，以及光学窗口片(4)，信号测量部分在光源部分的后方，包括信号测量光路和参考光路，信号测量光路和参考光路平行，测量光路沿着光路的方向依次为耦合凸透镜(5)和微型光谱仪(6)，参考光路沿着光路的方向依次为窄带滤光片(9)及光电探测器(8)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括密封接头(13)和防水电缆(14)，密封接头(13)在设备外壳(12)的一端，用于和防水电缆(14)连接。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括环境介质温度传感器(10)、光源温度传感器(11)和主控微处理器(7)，介质温度传感器(10)、光源温度传感器(11)、微型光谱仪(6)和光电探测器(8)分别与主控微处理器(7)连接，介质温度传感器(10)与外壳(12)连接，光源温度传感器(11)与光源(1)连接。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光源(1)包括灯头(102)及光源驱动底座(101)，灯头(102)安装在光源驱动底座(101)上。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述微型光谱仪(6)由标准光纤接头(601)、传输光纤(602)及光谱分析部件(603)组成。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学窗口片(4)有两个，两个光学窗口片(4)之间形成开放式比色池(15)。