搭載Linux操作系統(tǒng)的主芯片為S3C2440的控制板，用于對(duì)三維可調(diào)樣品臺(tái)6、數(shù)字脈沖延時(shí)器的控制以及對(duì)光纖光譜儀11發(fā)來數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲(chǔ)。
[0030]本實(shí)施例在使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量水質(zhì)元素含量時(shí)，用滴管滴一滴水質(zhì)到載玻片上，在激光照射的同時(shí)，三維可調(diào)樣品臺(tái)6會(huì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，確保激光照射到水質(zhì)不同點(diǎn)，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。
[0031]本實(shí)施例在測(cè)量水質(zhì)PH值、溫度等參量時(shí)，使用水質(zhì)檢測(cè)槽17，本實(shí)施例的pH探頭13、ORP探頭14、溫度探頭15、電導(dǎo)電極探頭16等間距放于水質(zhì)檢測(cè)槽17中，水質(zhì)檢測(cè)槽17放置在三維可調(diào)樣品臺(tái)6上；水質(zhì)檢測(cè)槽17底部設(shè)置有排水管18，每次測(cè)量后可以進(jìn)行通過排水管18進(jìn)行排水，并且可以取出來進(jìn)行清洗操作。
[0032]本實(shí)施例的激光器I發(fā)射的激光經(jīng)過光路整形裝置后，射到樣品水質(zhì)，使其產(chǎn)生等離子體，被等離子體激發(fā)的原子所發(fā)射的光譜由光纖光譜儀11獲取，進(jìn)而識(shí)別樣品中元素的組成成分及含量；樣品水質(zhì)的PH值、氧化性、溫度以及硬化度與礦化度的的測(cè)量均由嵌入式控制主板12分別通過pH探頭13、0RP探頭14、溫度探頭15、電導(dǎo)電極探頭16測(cè)得。
[0033]本實(shí)施例的GPRS模塊用于對(duì)處理的信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，存儲(chǔ)設(shè)備為U盤。
[0034]本實(shí)施例的激光脈沖照射到與脈沖激光呈45°角擺放的第一反射平面鏡片2、第二反射平面鏡片3、第三反射平面鏡片4，然后經(jīng)過光路的整合后射至光軸垂直于平臺(tái)的焦距為30mm的第一石英透鏡5，第一石英透鏡5將脈沖激光聚焦在樣品水質(zhì)上，樣品水質(zhì)放置于三維可調(diào)樣品臺(tái)6上的載玻片上。三維可調(diào)樣品臺(tái)6為可移動(dòng)平臺(tái)，三維可調(diào)樣品臺(tái)6的驅(qū)動(dòng)軸連接有步進(jìn)電機(jī)。等離子體激發(fā)的原子所發(fā)射的光經(jīng)光纖直至微型光纖光譜儀
Ilo
[0035]本實(shí)施例的數(shù)字脈沖延時(shí)器由嵌入式控制主板12控制，當(dāng)啟動(dòng)水質(zhì)檢測(cè)后，數(shù)字脈沖延時(shí)器會(huì)先啟動(dòng)激光器進(jìn)行照射，每個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，每個(gè)光譜10次激光脈沖作用在水質(zhì)表面不同點(diǎn)上的平均結(jié)果。激光作用到樣品上5US后再啟動(dòng)光纖光譜儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量積分時(shí)間為2ms。
[0036]本實(shí)施例的三維可調(diào)樣品臺(tái)6處于球形反射鏡7中，球形反射鏡7將等離子體膨脹過程中所形成的超音速?zèng)_擊波又反射回等離子體區(qū)域，從而使得等離子體受到束縛，溫度升高；部分光輻射被反射回等離子體區(qū)，增大等離子體的能量密度；球形反射鏡7能夠有效阻擋等離子體軸向擴(kuò)散，有利于形成溫度分布均勻的等離子體。綜上幾點(diǎn)可知，這幾方面都會(huì)導(dǎo)致等離子體溫度進(jìn)一步升高并且溫度分布趨于均勻，這是降低光譜線的自吸效應(yīng)的有利條件。
[0037]本實(shí)施例的使用自由定標(biāo)法進(jìn)行元素的定量分析。自由定標(biāo)法不需要通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出定標(biāo)曲線，而是直接根據(jù)得到的譜線的相對(duì)強(qiáng)度計(jì)算出分析組份的濃度。優(yōu)點(diǎn):無需定標(biāo)物，程序簡化，與上兩種方法相比成本較低，全元素測(cè)量，真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)分析。缺點(diǎn):不考慮自吸收效應(yīng)，對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有影響，需對(duì)所有的譜線進(jìn)行分析，工作量相對(duì)較大。
[0038]請(qǐng)見圖4，本實(shí)施例的工作流程為:
步驟1:用滴管取水樣； 步驟2:本系統(tǒng)有兩個(gè)測(cè)量室，一個(gè)用于測(cè)量樣品水質(zhì)中各元素的種類及含量，另一個(gè)用于檢測(cè)樣品水質(zhì)的PH值、水質(zhì)氧化性、水質(zhì)溫度、硬化度與礦化度；
當(dāng)使用激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量水質(zhì)元素含量時(shí)，用滴管滴一滴水質(zhì)到載玻片上，啟動(dòng)數(shù)字脈沖延時(shí)器，啟動(dòng)激光器1，啟動(dòng)光纖光譜儀11，光譜信息分析處理顯示并保存各元素含量信息。在激光照射的同時(shí)，三維可調(diào)樣品臺(tái)6會(huì)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，確保激光照射到水質(zhì)不同點(diǎn)，提高測(cè)量準(zhǔn)確性；
當(dāng)測(cè)量水質(zhì)PH值、溫度等參量時(shí)，將水樣注入水質(zhì)檢測(cè)槽17，PH探頭13、0RP探頭14、溫度探頭15、電導(dǎo)電極探頭16安裝在容器內(nèi)部，檢測(cè)出水質(zhì)PH值等參量，顯示并保存水質(zhì)PH值、氧化性、溫度等參量。水質(zhì)檢測(cè)槽17沒有固定在水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)中，每次測(cè)量后可以進(jìn)行通過排水管18進(jìn)行排水，并且可以取出來進(jìn)行清洗操作。
[0039]步驟3:可以將檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器中。
[0040]應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0041]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括激光器(1)、光路整形裝置、用于盛放樣品水質(zhì)的三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)、光纖光譜儀(11)、數(shù)字脈沖延時(shí)器、嵌入式控制主板(12)、用于檢測(cè)水質(zhì)PH值得PH探頭(13)、用于檢測(cè)水質(zhì)氧化性的ORP探頭(14)、用于檢測(cè)水質(zhì)溫度的溫度探頭(15)、用于檢測(cè)水的硬化度與礦化度的電導(dǎo)電極探頭(16)、電源； 所述的三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)、光纖光譜儀(11)、數(shù)字脈沖延時(shí)器、用于檢測(cè)水質(zhì)PH值的PH探頭(13)、用于檢測(cè)水質(zhì)氧化性的ORP探頭(14)、用于檢測(cè)水質(zhì)溫度的溫度探頭(15)、用于檢測(cè)水的硬化度與礦化度的電導(dǎo)電極探頭(16)、電源均分別與所述的嵌入式控制主板(12)連接； 所述的數(shù)字脈沖延時(shí)器與所述的激光器(I)連接，用于控制激光器(I)觸發(fā)和光譜信號(hào)采集間的同步延遲時(shí)間； 所述的激光器(I)發(fā)射的激光經(jīng)過所述的光路整形裝置后，射到樣品水質(zhì)，使其產(chǎn)生等離子體，被等離子體激發(fā)的原子所發(fā)射的光譜由所述的光纖光譜儀(11)獲取，進(jìn)而識(shí)別樣品中元素的組成成分及含量； 樣品水質(zhì)的PH值、氧化性、溫度以及硬化度與礦化度的的測(cè)量均由所述的嵌入式控制主板(12)分別通過pH探頭(13)、ORP探頭(14)、溫度探頭(15)、電導(dǎo)電極探頭(16)測(cè)得。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光器(I)為脈寬150fs、波長800nm，單脈沖能量3uJ，重復(fù)頻率250kHz的飛秒脈沖激光器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的光路整形裝置包括第一反射平面鏡片(2)、第二反射平面鏡片(3)、第三反射平面鏡片(4)、第一石英透鏡(5)、球形反射鏡(7)、第二石英透鏡(8)、探頭(9); 所述的激光器(I)輸出的激光脈沖依次經(jīng)過第一反射平面鏡片(2)、第二反射平面鏡片(3)、第三反射平面鏡片(4)后，由焦距為30mm的第一石英透鏡(5)聚焦到三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)，然后經(jīng)直徑50mm的球形反射鏡(7)反射，并由焦距為50mm的第二石英透鏡(8)聚焦到光纖耦合器的探頭(9)上，再通過光纖(10)傳輸?shù)剿龅墓饫w光譜儀(11)中，所述的光纖光譜儀(11)處理得到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到所述的嵌入式控制主板(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)包括步進(jìn)電機(jī)、平臺(tái)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的光纖光譜儀(11)為快觸發(fā)型四通道光纖光譜儀，該光譜儀四個(gè)通道分別使用兩塊2400L/mm，一塊600L/mm，以及一塊1200L/mm的全息光柵，分別覆蓋230_345nm，340-440nm，425-953nm，和 934_1082nm 光譜波段，其光譜分辨率分別為 0.08nm，0.08nm，0.4nm 和 0.1lnm06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的檢測(cè)系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)設(shè)備、GPRS模塊和觸摸顯示屏，所述的存儲(chǔ)設(shè)備、GPRS模塊和觸摸顯示屏均分別與所述的嵌入式控制主板(12)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的嵌入式控制主板(12)采用搭載Linux操作系統(tǒng)的主芯片為S3C2440的控制板，用于對(duì)三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)、數(shù)字脈沖延時(shí)器的控制以及對(duì)光纖光譜儀(11)發(fā)來數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲(chǔ)。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的球形反射鏡(7)的反射面位于球體內(nèi)部。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的pH探頭(13)、0RP探頭(14)、溫度探頭(15)、電導(dǎo)電極探頭(16)等間距放于水質(zhì)檢測(cè)槽(17)中，水質(zhì)檢測(cè)槽(17)放置在所述的三維可調(diào)樣品臺(tái)(6)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的水質(zhì)檢測(cè)槽(17)底部設(shè)置有排水管(18)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜的多參數(shù)便攜式水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，包括激光器、光路整形裝置、用于盛放樣品水質(zhì)的三維可調(diào)樣品臺(tái)、光纖光譜儀、數(shù)字脈沖延時(shí)器、嵌入式控制主板、PH探頭、ORP探頭、溫度探頭、電導(dǎo)電極探頭、電源；三維可調(diào)樣品臺(tái)、光纖光譜儀、數(shù)字脈沖延時(shí)器、PH探頭、ORP探頭、溫度探頭、電導(dǎo)電極探頭、電源均分別與嵌入式控制主板連接；數(shù)字脈沖延時(shí)器與激光器連接，用于控制激光器觸發(fā)和光譜信號(hào)采集間的同步延遲時(shí)間；本發(fā)明可以快速分析水樣的PH值、溫度、氧化性及重金屬含量等水質(zhì)特性。
【IPC分類】G01D21/02, G01N21/63
【公開號(hào)】CN105044051
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510530916
【發(fā)明人】許進(jìn), 許平
【申請(qǐng)人】武漢駿輝科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月26日