一種用于水質(zhì)分析儀表的移動(dòng)式參比光路裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光路參比裝置，用于消除儀表光電器件性能漂移導(dǎo)致的測(cè)量誤差。本裝置包括，移動(dòng)式雙槽樣品池1，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、齒條12和驅(qū)動(dòng)齒輪13組成的樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2，數(shù)據(jù)處理及控制單元3，以及由光源4、光纖5、光源入射窗口6、光譜檢測(cè)窗口7和光敏傳感器8組成的樣品檢測(cè)光路。樣品測(cè)量過程中，數(shù)據(jù)處理及控制單元3發(fā)出指令，使樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2驅(qū)動(dòng)雙槽樣品池1沿樣品池基座14上的滑槽15往復(fù)移動(dòng)，將該樣品池中的純水參比槽10及被測(cè)樣品槽9依次定位于樣品檢測(cè)光路上，并相應(yīng)生成純水參比光譜和被測(cè)樣品光譜，然后送入數(shù)據(jù)處理及控制單元3進(jìn)行計(jì)算，以獲取被測(cè)水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)。
【專利說明】一種用于水質(zhì)分析儀表的移動(dòng)式參比光路裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種參比光路裝置，特別是一種用于水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光路參比裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]所述水質(zhì)光學(xué)分析儀表被廣泛用于測(cè)量水體中特定化合物(通常為有機(jī)物)的濃度，其工作機(jī)制是利用紫外一可見(UV)波段(200-800nm)的連續(xù)光譜光束照射水體時(shí)，其能量會(huì)被其中各種有機(jī)物分子選擇性吸收的原理，通過測(cè)量水樣的UV吸收光譜強(qiáng)度、熒光發(fā)射強(qiáng)度或拉曼散射光譜強(qiáng)度，再由復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型計(jì)算獲得水樣中有機(jī)物綜合指標(biāo)的測(cè)量值。在這種工作原理的測(cè)量裝置中，除了光源、光敏傳感器、水樣采樣裝置等物理光學(xué)檢測(cè)設(shè)備和嵌入式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元外，排除了所有化學(xué)反應(yīng)過程，因此不再需要任何化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，從而從性能上克服了傳統(tǒng)的水質(zhì)化學(xué)分析儀表的一系列缺陷，具有分析速度快(一般為IOOmin數(shù)量級(jí))、無試劑(及其可能帶來的試劑排放造成的二次環(huán)境污染)、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、免維護(hù)、設(shè)備安裝所需場(chǎng)地環(huán)境要求較低，設(shè)備建設(shè)投資和設(shè)備維護(hù)成本均較低的優(yōu)點(diǎn)，因而特別適用于無人值守的大范圍在線水質(zhì)分析、環(huán)境污染監(jiān)測(cè)。中國發(fā)明專利CN101275905A《一種多源光譜融合便攜式水質(zhì)分析儀》給出了此類水質(zhì)光學(xué)分析儀表的一個(gè)典型實(shí)例。
[0003]在此類儀表的使用過程中，光電器件的性能漂移(如儀表光源隨使用時(shí)間延長而發(fā)光強(qiáng)度衰減，以及光敏傳感器在工作過程中由于溫度變化產(chǎn)生的基線漂移)，是導(dǎo)致儀表測(cè)量精度下降的主要干擾因素。因此，如何減小和消除由于上述干擾因素造成的測(cè)量誤差，是保證水質(zhì)光學(xué)分析儀表在長期使用過程中的測(cè)量精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0004]中國發(fā)明專利CN101539521A《一種帶有光纖參比光路的恒溫?zé)晒鈾z測(cè)儀》給出了一種采用光學(xué)狹縫、光束分束板和光電倍增管的參比光路實(shí)現(xiàn)方法，以消除光源瞬時(shí)抖動(dòng)和光強(qiáng)衰減對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾。但光學(xué)狹縫和光束分束板均會(huì)顯著削弱水樣入射光的能量密度，導(dǎo)致在弱信號(hào)條件下的測(cè)量結(jié)果信噪比顯著下降，如需提高信噪比則需采用大功率的光源；而為放大微弱信號(hào)采用光電倍增管，則不能給出測(cè)量結(jié)果的光譜分布曲線，此外光電倍增管作為光敏傳感器在工作過程中的基線漂移誤差無法通過該方法消除。因此上述方法存在局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)參比光路時(shí)測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度削弱過多、信噪比降低的問題，而提供一種新的參比光路結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是采用雙槽移動(dòng)式樣品池設(shè)計(jì)，在水樣測(cè)量過程中依次獲取水樣光譜信號(hào)和參比光譜信號(hào)，然后通過計(jì)算消除被測(cè)水樣入射光強(qiáng)度波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。本發(fā)明無需借助光學(xué)狹縫和光束分束板凳光學(xué)器件來獲取參比信號(hào)，在消除由于光電器件的性能漂移造成的測(cè)量誤差時(shí)不影響測(cè)量結(jié)果的信噪比，并可廣泛適用于水樣的連續(xù)光譜分布曲線的獲取。[0006]在現(xiàn)有的水樣中有機(jī)物濃度的光學(xué)分析過程中，為了消除水分子本身的光譜對(duì)水樣中特定化合物光譜有效信號(hào)的干擾，通常均需在儀表運(yùn)行前使用純水水樣進(jìn)行“零點(diǎn)校正”，即保存該純水水樣的測(cè)量光譜，以便在后續(xù)的水樣光譜測(cè)量過程中，通過計(jì)算扣除純水光譜的影響，獲取水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)。
[0007]根據(jù)水質(zhì)光學(xué)分析儀表的上述工作機(jī)制，本發(fā)明的技術(shù)方案是:將儀表的樣品池部件設(shè)計(jì)為雙槽移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)樣品槽用于存放可更換的被測(cè)樣品，另一個(gè)樣品操用于存放永久性封存的純水參比樣品；樣品池部件整體可在控制器指令下通過電力驅(qū)動(dòng)相對(duì)于光源和光敏傳感器做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，依次將被測(cè)樣品和純水參比樣品定位在由光源和光敏傳感器組成的光學(xué)測(cè)量通道上。
[0008]水質(zhì)光學(xué)分析儀表每次進(jìn)行樣品測(cè)量時(shí)，其內(nèi)部的控制器首先指令移動(dòng)式樣品池部件將純水參比樣品定位于測(cè)量光路上，并獲取純水參比光譜；然后指令移動(dòng)式樣品池部件將被測(cè)樣品定位于測(cè)量光路，獲取被測(cè)水樣光譜。最后在上述光譜獲取結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算扣除純水光譜的影響，獲取水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)。
[0009]由于儀表每次測(cè)量時(shí)，通過移動(dòng)式樣品池依次獲取純水參比光譜和被測(cè)樣品光譜的間隔時(shí)間很短(通常在KT1 一 IOtlS數(shù)量級(jí))，因此可將在此間隔時(shí)間內(nèi)的光源和光敏傳感器等光電器件的性能漂移增量視為零。從而當(dāng)通過計(jì)算，從被測(cè)樣品光譜中扣除純水光譜的影響時(shí)，由于光電器件性能漂移造成的純水參比光譜測(cè)量誤差和被測(cè)樣品光譜測(cè)量誤差互相抵消，因此有效降低和消除了光電器件性能漂移對(duì)水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)的影響。
[0010]本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)時(shí)未改變水質(zhì)光學(xué)分析儀表原有的光電器件類型和光譜產(chǎn)生機(jī)制，因此在消除光電器件性能漂移的影響時(shí)，不改變被測(cè)水樣中特定化合物有效光譜信號(hào)的信噪比，也不改變由原有光電器件類型決定的被測(cè)水樣中特定化合物有效光譜信號(hào)類型，因此可用于各種水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光電器件性能漂移誤差消除。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為水質(zhì)分析儀表移動(dòng)式參比光路裝置示意圖。
[0012]圖2為參比光路裝置A— A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1至圖2所示，一種用于水質(zhì)分析儀表的移動(dòng)式參比光路裝置，由雙槽樣品池
1、樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2、數(shù)據(jù)處理及控制單元3，以及由光源4、光纖5、光源入射窗口 6、光譜檢測(cè)窗口 7和光敏傳感器8組成的樣品檢測(cè)光路所構(gòu)成。其中雙槽樣品池I由被測(cè)樣品槽9和純水參比槽10組成，分別放置被測(cè)樣品和參比純水樣品；樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、連接在雙槽樣品池I底部的齒條12和連接在驅(qū)動(dòng)電機(jī)11轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)齒輪13。樣品檢測(cè)光路及驅(qū)動(dòng)電機(jī)11與樣品池基座14固連，而雙槽樣品池I可在樣品池驅(qū)動(dòng)裝直2的驅(qū)動(dòng)下沿樣品池基座14上的滑槽15往復(fù)移動(dòng)。
[0014]儀表啟動(dòng)一次樣品測(cè)量過程時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制單元3首先發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2將雙槽樣品池I中的純水參比槽10定位于樣品檢測(cè)光路上，并生成純水參比光譜；然后再次發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2將雙槽樣品池I中的被測(cè)樣品槽9定位于樣品檢測(cè)光路上，并生成被測(cè)樣品光譜。依次生成的純水參比光譜信號(hào)和被測(cè)樣品光譜信號(hào)最后被送入數(shù)據(jù)處理及控制單元3進(jìn)行計(jì)算，以獲取被測(cè)水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光路參比裝置，由雙槽樣品池1、樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2、數(shù)據(jù)處理及控制單元3，以及樣品檢測(cè)光路所構(gòu)成，其特征在于雙槽樣品池I由被測(cè)樣品槽9和純水參比槽10組成，分別放置被測(cè)樣品和參比純水樣品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光路參比裝置，其特征在于雙槽樣品池I可在樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2的驅(qū)動(dòng)下沿樣品池基座14上的滑槽15往復(fù)移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水質(zhì)光學(xué)分析儀表的光路參比裝置，其特征在于儀表啟動(dòng)一次樣品測(cè)量過程時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制單元3發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)樣品池驅(qū)動(dòng)裝置2將雙槽樣品池I中的純水參比槽10及被測(cè)樣品槽9依次定位于樣品檢測(cè)光路上，并相應(yīng)生成純水參比光譜和被測(cè)樣品光譜，然后送入數(shù)據(jù)處理及控制單元3進(jìn)行計(jì)算，以獲取被測(cè)水樣中特定化合物的有效光譜信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK103630497SQ201210297353
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月21日
【發(fā)明者】李宏, 吳鐵軍 申請(qǐng)人:杭州希瑪諾光電技術(shù)有限公司