一种便携式水中油检测仪的制作方法
专利名称:一种便携式水中油检测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及液体检测技术领域，尤其是一种便携式水中油检测仪，包括光学单元、信息融合计算处理单元和样品室，光学单元包括四个测试通道，光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和荧光测试，信息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和荧光数据进行读取，并控制光学单元的两个荧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。本实用新型的便携式水中油检测仪基于分光光度法和荧光光度法的技术，并引入信息融合技术，开发出一种便携式水中油检测仪器，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一机多能，高灵敏度、真正的便携、且使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际需求。
【专利说明】
-种便携式水中油检测仪
技术领域
[0001] 本实用新型设及液体检测技术领域，尤其是一种具有比色分光分析和巧光分析的 多重功能的便携式分析仪。
【背景技术】
[0002] 由于工艺水平和处理技术的限制，大量含油类物质的废水、废渣不可避免地排入 水体，随之产生的环境污染问题也越来越严重。石油污染是与石油的发现和使用伴随而生 的，全世界每年有500-1000万吨石油和其他油类物质通过不同途径进入水体形成含油废 水。含油废水是一种量大、面广而且危害严重的废水。水体中的含油量稍多时，在水面上形 成一层油膜，使大气与水面隔绝，破坏了正常的充氧条件，导致水体缺氧，油膜还能附着于 鱼觸上，使鱼类窒息而死；当鱼类产卵期，在含有油类污染物质废水中解化的鱼苗，多数为 崎形，生命力低下，易于死亡，含油污染物对植物也有影响，妨碍通气和光合作用，使水稻蔬 菜等农作物大量减产，甚至绝收。
[0003] 目前，我国油田W向油层注水保持油层压力来提高原油采收率为主要采油手段， 对于油田注水水质要求悬浮固体含量低，固体颗粒粒径小、含油量低等，其中，当含油量高 的回注水注入油层时，会造成地层堵塞，导致注水压力升高，吸水指数降低，甚至造成注不 进水等现象。
[0004] 因此对水体中油类的监测不但为制定控制污染措施，为水环境生态系统保持平衡 提供依据，而且对油田开采提高原油采收率具有重大意义。目前国内外采用的水中油类检 测技术主要有重量法、分光光度法、红外分光光度法、巧光光度法等，目前检测水中油方法 各有利弊，有各自的适用场合。相比较而言，紫外分光光度法所需仪器设备简单、操作简 单、应用广泛、成本低;重量法，方法操作复杂，灵敏度低，分析时间长，并要耗费大量的提取 剂，而且方法的精密度随操作条件和熟练程度不同差异很大;红外分光光度法仪器昂贵，分 析操作步骤繁琐，一般不能用于野外大量样品的快速分析;巧光光度法操作简便，且灵敏度 高，能对微量级的水中油进行检测。
[0005] 因此，分光光度法和巧光光度法由于其操作的简单性，测量成本的低廉性，已经成 为水中油检测产品的主要开发依据，尤其是开发集成分光光度法及巧光光度法与一体的检 测技术和设备已成为主流发展趋势。结合目前我国的监测需求和监测能力，现有的技术和 产品尚存在下述不足之处：
[0006] 1)检测功能单一，只能对一定范围区间内的水中油含量做检测，应用范围窄，运使 得现有产品的特性应用通常局限于专业环境监测机构，难W在基层用户等群体中推广使 用；
[0007] 2)大部分分析检测仪器还局限在只能在实验室进行分析测试，一般不能用于野外 大量样品的快速分析检测。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种扩大油浓度测定范围的 便携式水中油检测仪。
[0009] 为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：
[0010] 本实用新型的便携式水中油检测仪包括光学单元、信息融合计算处理单元和样品 室，所述光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测试通 道用于巧光测试，所述光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和巧光测试，所述信 息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和巧光数据进行读取，并控制光学单元 的两个巧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。
[0011] 本实用新型所述光学单元具有与所述信息融合计算处理单元连接的电路板，所述 电路板上设有发光元件和感光元件，所述电路板上设置所述样品室，所述发光元件和感光 元件布置在所述样品室的外周向上，所述发光元件发出的光射入样品室经过被测样品然后 由所述感光元件接收形成测试通道。
[0012] 本实用新型所述电路板上设置有两个发光元件和=个感光元件，其中两个感光元 件与所述两个发光元件呈中屯、对称，所述两个感光元件与所述两个发光元件构成两个测试 通道并用于比色测试。
[0013] 本实用新型中另一个感光元件与其中一个发光元件W90度角布置安装，所述另一 个感光元件和所述两个发光元件前装有滤光片，所述另一个感光元件和所述两个发光元件 构成两个测试通道并用于巧光测试，每个所述发光元件同时进行巧光测试和比色测试。
[0014] 本实用新型所述电路板上设置有两个发光元件和=个感光元件，其中两个感光元 件与所述两个发光元件设置在同一条直线上，所述两个感光元件与所述两个发光元件构成 两个测试通道并用于比色测试。
[0015] 本实用新型中另一个感光元件与其中一个发光元件W90度角布置安装，所述另一 个感光元件和所述两个发光元件前装有滤光片，所述另一个感光元件和所述两个发光元件 构成两个测试通道并用于巧光测试。
[0016] 本实用新型的便携式水中油检测仪的有益效果是:本实用新型的便携式水中油检 测仪基于分光光度法和巧光光度法的技术，并引入信息融合技术，开发出一种便携式水中 油检测仪器，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一机多 能，高灵敏度、真正的便携、且使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际需求。此 夕h本实用新型的便携式水中油检测仪携带方便、使用简单，灵敏度准确度高、使用者不需 要将水样送到实验室，在取样时就能用手持便携式分析仪对水样中的油含量进行测试，且 可根据被检测样中的油含量高低自动切换检测通道，在进行自定义标准曲线时，便携式水 中油检测仪可对用来校准的样品进行自动检测及判断，提醒用户进行高低量程的校准，而 且测试所用的样品瓶为〇24*45mm的IOml样品瓶，易于装入样品进行测试，使用后容易清 洗，且可循环使用。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0018] 图1是本实用新型的实施例一的光学单元的测试光路原理示意图；
[0019] 图2是本实用新型的实施例二的光学单元的测试光路原理示意图；
[0020] 图3是本实用新型的实施例一中的一通道巧光信号与油浓度线性关系示意图；
[0021] 图4是本实用新型的实施例一中的二通道巧光信号与油浓度线性关系曲线图；
[0022] 图5是本实用新型的实施例一中的一通道比色信号与油浓度线性关系曲线图；
[0023] 图6是本实用新型的实施例一中的二通道比色信号与油浓度线性关系曲线图。
[0024] 其中：发光元件1;感光元件2。
【具体实施方式】
[00巧]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"径向"、"轴向"、"上"、"下顶"、 ''底"、''内"、''外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述 中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个W上。
[0026] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安 装"、"设置"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地 连接;可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言， 可W根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027] 实施例一：
[0028] 如图1所示，本实施例的便携式水中油检测仪包括光学单元、信息融合计算处理单 元和样品室，光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测 试通道用于巧光测试，光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和巧光测试，信息融 合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和巧光数据进行读取，并控制光学单元的两个 巧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。
[0029] 本实施例的便携式水中油检测仪是基于分光光度法和巧光光度法的技术开发出 四通道比色巧光测量，并引入信息融合计算技术，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水 中油浓度范围的自动切换测定，实现一机多能。
[0030] 根据朗伯化ambed)-比尔（Beer)定律:A = abc，式中A为吸光度，b为溶液层厚度 cm, C为溶液的浓度g/dnT3)，a为吸光系数。其中吸光系数与溶液的本性、溫度W及波长等因 素有关。溶液中其他组分如溶剂等对光的吸收可用空白液扣除，由此可知，当溶液层厚度b 和吸光系数a固定时，吸光度A与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时，首先需要测定溶液 对不同波长光的吸收情况吸收光谱，从中确定最大吸收波长，然后W此波长的光为光源，测 定一系列已知浓度C溶液的吸光度A，作出A~C工作曲线。在分析未知溶液时，根据测量的吸 光度A和工作曲线即可确定出相应的浓度。
[0031] 巧光光度法是给出一个激发波长后，到达激发态，再发射光，所W检测的是物质发 射的光，检测信号与发射器不在一条线上，因此在进行巧光测试时发光元件和感光元件不 能布置在同一直线上。
[0032] 如图1所示，光学单元具有与信息融合计算处理单元连接的电路板，电路板上设有 发光元件1和感光元件2,电路板上设置样品室，发光元件1和感光元件2布置在样品室的外 周向上，发光元件1发出的光射入样品室经由被测样品进入感光元件2形成测试通道，由于 两个发光元件1和一个感光元件2可W形成两个测试通道，因此本实用新型的电路板上设置 两个发光元件I和至少两个感光元件2,使它们在=维空间作合理分布，得到4个测试通道， 其中两个测试通道用于比色测试，另外两个测试通道用于巧光测试，需要说明的是，每个比 色测试通道上的发光元件1和感光元件2的光路要在同一条直线上，每个巧光测试通道上的 发光元件1和感光元件2的光路要呈大于O度小于180度的夹角。例如，参见图1，本实施例中 的电路板上设置两个发光元件1和=个感光元件2,其中两个感光元件2与两个发光元件1 关于样品室的中屯、线呈中屯、对称，两个感光元件2与两个发光元件1分别对应构成两个测试 通道并用于比色测试，两个比色测试通道的光路相交。另一个感光元件2与两个发光元件1 的光路分别呈大于0度小于180度的夹角，另一个感光元件2和两个发光元件1前装有滤光 片，另一个感光元件2和两个发光元件1构成两个测试通道并用于巧光测试，每个发光元件1 同时进行巧光测试和比色测试，两个发光元件1的光波波长不同，从而四个测试通道的测试 数据不同。
[0033] 当然本实施例中的感光元件2也可W设置为两个，其中一个感光元件2与两个发光 元件1构成两个比色测试通道，另外一个感光元件2与两个发光元件1构成两个巧光测试通 道。
[0034] 本实用新型的一个光学元件具有多个功能，从而达到光路的重用而节省安装面 积，同时信息融合计算处理单元具有强大的计算及控制功能，运样不仅可W实现光学元件 的多功能化，还可W实现水中油浓度多范围测量。
[0035] 本实施例中的便携式水中油检测仪包括但不限于四个测试通道，测试通道的数量 可W根据具体需求来确定。
[0036] 本实施例中的信息融合计算处理单元由晶体振荡器、高速信号处理器、锁存器、总 线收发器、可编程逻辑器件、液晶显示器、触发器、数模转换器和总线缓冲器组成，光学单元 的检测信号通过电缆传送给信息融合计算处理单元，信息融合计算处理单元根据高速信号 处理器对比色测试和巧光测试的分析结果进行切换动作，同时显示出水中油的含量。
[0037] 本实施例的信息融合计算处理单元的控制方法具体如下：用于巧光测试的两个测 试通道的检测信号设为一通道巧光信号和二通道巧光信号，用于比色测试的两个测试通 道的检测信号设为一通道比色信号和二通道比色信号，信息融合计算处理单元的控制流程 为：
[0038] a.系统设置一通道巧光信号、二通道巧光信号、一通道比色信号和二通道比色信 号的信号切换值并写入信息融合计算处理单元；
[0039] b.当一通道巧光信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算处理单元自动 切换到二通道巧光测试，当一通道比色信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算 处理单元自动切换到二通道比色测试；
[0040] C.当二通道巧光信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算处理单元自动 切换到一通道巧光测试，当二通道比色信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算 处理单元自动切换到一通道比色测试，并提醒用户对样品进行稀释后测试。
[0041] 例如，取某油田现场油样，W正己烧为溶剂，配置一系列不同浓度的含油标准溶 液，利用该便携式水中油检测仪对该标准溶液进行四通道的比色与巧光测试。
[0042] 图3-6示意出了四通道的比色测试和巧光测试的结果，其中，X轴表示油浓度，Y轴 表示测试数据，当油浓度为I-SOppm时，一通道巧光信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9989， 此时一通道比色信号小于0.114,当油浓度达到10化pm时一通道巧光信号已达到饱和，比色 信号大于0.114;
[0043] 当油浓度为50-500ppm时，二通道巧光信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9977,此时 二通道比色信号小于0.129，当油浓度达到6(K)ppm时二通道巧光信号代入线性关系，线性关 系不好，测量误差大，二通道比色信号大于0.129;
[0044] 当油浓度为500-8(K)ppm时，一通道比色信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9972。 「nn/i。
[0046] 表1
[0047] 上述数据结合表1W及图3-6表明，当油浓度为I-SOppm时，采用一通道巧光测试测 量精度高，当油浓度为50-500ppm时，采用二通道巧光测试测量精度高，当浓度为500- SOOppm时，采用一通道比色测试精度高，当油浓度大于80化pm时，采用二通道比色测试精度 局。
[004引因此系统预先设定一通道巧光信号切换值为60000, 一通道比色信号切换值为 0.1，二通道巧光信号切换值为18000,二通道比色信号切换值为0.1，对W上述数据进行编 程并输入信息融合计算处理单元进行测试，信息融合计算处理单元根据上述切换值进行测 试通道的切换，运样可W在保证测量精度的同时扩大测量范围，需要说明的是，切换值的设 定是根据测试信号与油浓度线性关系来确定的，上述切换值仅仅是一种实施例，对此不做 限制。
[0049]
[00加]表2
[0051] 表2示意出了四台便携式水中油检测仪的测试结果，其中，相对标准偏差RSD =标 准偏差SD/计算结果的算术平均值X*100%，相对标准偏差用于分析测试结果的精密度，由 此可W看出便携式水中油检测仪可W满足测量精度的要求，而且测量范围扩大。
[0052] 本实施例中的便携式水中油检测仪结构简单，通过信息融合计算处理单元自动控 审IJ，使用简单，而且灵敏度准确度高，使用者不需要将水样送到实验室，在取样时就能用手 持便携式分析仪对水样中的油含量进行测试，且可根据被检测样中的油含量高低自动切换 检测通道，在进行自定义标准曲线时，便携式水中油检测仪可对用来校准的样品进行自动 检测及判断，提醒用户进行高低量程的校准，而且测试所用的样品瓶为〇24*45mm的IOml样 品瓶，易于装入样品进行测试，使用后容易清洗，且可循环使用。
[0053] 实施例二：
[0054] 如图2所示，本实施例提供一种光学单元结构不同的便携式水中油检测仪，其他部 分的结构与实施例1相同，本实施例中的光学单元的电路板上设置有两个发光元件1和= 个感光元件2,其中两个感光元件2与两个发光元件1设置在同一条直线上，两个感光元件2 与两个发光元件1构成两个测试通道并用于比色测试，另一个感光元件2与其中一个发光元 件1W大于0度小于180度角布置安装，另一个感光元件2和两个发光元件1前装有滤光片，另 一个感光元件2和两个发光元件1构成两个测试通道并用于巧光测试，每个发光元件1同时 进行巧光测试和比色测试，该种结构的光学单元同样可W获得四个测试通道。
[0055] 本实用新型的便携式水中油检测仪基于分光光度法和巧光光度法的技术，并引入 信息融合技术，从而在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一 机多能，而且灵敏度高、真正的便携，使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际 需求。
[0056] 应当理解，W上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实 用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护 范围之中。
【主权项】
1. 一种便携式水中油检测仪，其特征在于:包括光学单元、信息融合计算处理单元和样 品室，所述光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测试 通道用于荧光测试，所述光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和荧光测试，所述 信息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和荧光数据进行读取，并控制光学单元 的两个荧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。2. 根据权利要求1所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述光学单元具有与所述 信息融合计算处理单元连接的电路板，所述电路板上设有发光元件（1)和感光元件(2)，所 述电路板上设置所述样品室，所述发光元件（1)和感光元件(2)布置在所述样品室的外周向 上，所述发光元件（1)发出的光射入样品室经过被测样品然后由所述感光元件(2)接收形成 测试通道。3. 根据权利要求2所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述电路板上设置有两个 发光元件（1)和三个感光元件(2 )，其中两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)呈中心对 称，所述两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)构成两个测试通道并用于比色测试。4. 根据权利要求3所述的便携式水中油检测仪，其特征在于：另一个感光元件（2)与其 中一个发光元件（1)以大于〇度小于180度角布置安装，所述另一个感光元件(2)和所述两个 发光元件（1)前装有滤光片，所述另一个感光元件(2)和所述两个发光元件（1)构成两个测 试通道并用于荧光测试，每个所述发光元件（1)同时进行荧光测试和比色测试。5. 根据权利要求2所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述电路板上设置有两个 发光元件（1)和三个感光元件(2 )，其中两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)设置在同 一条直线上，所述两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)构成两个测试通道并用于比色 测试。6. 根据权利要求5所述的便携式水中油检测仪，其特征在于：另一个感光元件（2)与其 中一个发光元件（1)以大于〇度小于180度角布置安装，所述另一个感光元件(2)和所述两个 发光元件（1)前装有滤光片，所述另一个感光元件(2)和所述两个发光元件（1)构成两个测 试通道并用于荧光测试。
【文档编号】G01N21/25GK205719933SQ201620128470
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】刘瑞杰, 顾毅康, 肖才斌, 孙琳, 承誉
【申请人】常州罗盘星检测科技有限公司
【专利摘要】本实用新型涉及液体检测技术领域，尤其是一种便携式水中油检测仪，包括光学单元、信息融合计算处理单元和样品室，光学单元包括四个测试通道，光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和荧光测试，信息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和荧光数据进行读取，并控制光学单元的两个荧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。本实用新型的便携式水中油检测仪基于分光光度法和荧光光度法的技术，并引入信息融合技术，开发出一种便携式水中油检测仪器，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一机多能，高灵敏度、真正的便携、且使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际需求。
【专利说明】
-种便携式水中油检测仪
技术领域
[0001] 本实用新型设及液体检测技术领域，尤其是一种具有比色分光分析和巧光分析的 多重功能的便携式分析仪。
【背景技术】
[0002] 由于工艺水平和处理技术的限制，大量含油类物质的废水、废渣不可避免地排入 水体，随之产生的环境污染问题也越来越严重。石油污染是与石油的发现和使用伴随而生 的，全世界每年有500-1000万吨石油和其他油类物质通过不同途径进入水体形成含油废 水。含油废水是一种量大、面广而且危害严重的废水。水体中的含油量稍多时，在水面上形 成一层油膜，使大气与水面隔绝，破坏了正常的充氧条件，导致水体缺氧，油膜还能附着于 鱼觸上，使鱼类窒息而死；当鱼类产卵期，在含有油类污染物质废水中解化的鱼苗，多数为 崎形，生命力低下，易于死亡，含油污染物对植物也有影响，妨碍通气和光合作用，使水稻蔬 菜等农作物大量减产，甚至绝收。
[0003] 目前，我国油田W向油层注水保持油层压力来提高原油采收率为主要采油手段， 对于油田注水水质要求悬浮固体含量低，固体颗粒粒径小、含油量低等，其中，当含油量高 的回注水注入油层时，会造成地层堵塞，导致注水压力升高，吸水指数降低，甚至造成注不 进水等现象。
[0004] 因此对水体中油类的监测不但为制定控制污染措施，为水环境生态系统保持平衡 提供依据，而且对油田开采提高原油采收率具有重大意义。目前国内外采用的水中油类检 测技术主要有重量法、分光光度法、红外分光光度法、巧光光度法等，目前检测水中油方法 各有利弊，有各自的适用场合。相比较而言，紫外分光光度法所需仪器设备简单、操作简 单、应用广泛、成本低;重量法，方法操作复杂，灵敏度低，分析时间长，并要耗费大量的提取 剂，而且方法的精密度随操作条件和熟练程度不同差异很大;红外分光光度法仪器昂贵，分 析操作步骤繁琐，一般不能用于野外大量样品的快速分析;巧光光度法操作简便，且灵敏度 高，能对微量级的水中油进行检测。
[0005] 因此，分光光度法和巧光光度法由于其操作的简单性，测量成本的低廉性，已经成 为水中油检测产品的主要开发依据，尤其是开发集成分光光度法及巧光光度法与一体的检 测技术和设备已成为主流发展趋势。结合目前我国的监测需求和监测能力，现有的技术和 产品尚存在下述不足之处：
[0006] 1)检测功能单一，只能对一定范围区间内的水中油含量做检测，应用范围窄，运使 得现有产品的特性应用通常局限于专业环境监测机构，难W在基层用户等群体中推广使 用；
[0007] 2)大部分分析检测仪器还局限在只能在实验室进行分析测试，一般不能用于野外 大量样品的快速分析检测。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种扩大油浓度测定范围的 便携式水中油检测仪。
[0009] 为了实现本实用新型的目的，所采用的技术方案是：
[0010] 本实用新型的便携式水中油检测仪包括光学单元、信息融合计算处理单元和样品 室，所述光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测试通 道用于巧光测试，所述光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和巧光测试，所述信 息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和巧光数据进行读取，并控制光学单元 的两个巧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。
[0011] 本实用新型所述光学单元具有与所述信息融合计算处理单元连接的电路板，所述 电路板上设有发光元件和感光元件，所述电路板上设置所述样品室，所述发光元件和感光 元件布置在所述样品室的外周向上，所述发光元件发出的光射入样品室经过被测样品然后 由所述感光元件接收形成测试通道。
[0012] 本实用新型所述电路板上设置有两个发光元件和=个感光元件，其中两个感光元 件与所述两个发光元件呈中屯、对称，所述两个感光元件与所述两个发光元件构成两个测试 通道并用于比色测试。
[0013] 本实用新型中另一个感光元件与其中一个发光元件W90度角布置安装，所述另一 个感光元件和所述两个发光元件前装有滤光片，所述另一个感光元件和所述两个发光元件 构成两个测试通道并用于巧光测试，每个所述发光元件同时进行巧光测试和比色测试。
[0014] 本实用新型所述电路板上设置有两个发光元件和=个感光元件，其中两个感光元 件与所述两个发光元件设置在同一条直线上，所述两个感光元件与所述两个发光元件构成 两个测试通道并用于比色测试。
[0015] 本实用新型中另一个感光元件与其中一个发光元件W90度角布置安装，所述另一 个感光元件和所述两个发光元件前装有滤光片，所述另一个感光元件和所述两个发光元件 构成两个测试通道并用于巧光测试。
[0016] 本实用新型的便携式水中油检测仪的有益效果是:本实用新型的便携式水中油检 测仪基于分光光度法和巧光光度法的技术，并引入信息融合技术，开发出一种便携式水中 油检测仪器，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一机多 能，高灵敏度、真正的便携、且使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际需求。此 夕h本实用新型的便携式水中油检测仪携带方便、使用简单，灵敏度准确度高、使用者不需 要将水样送到实验室，在取样时就能用手持便携式分析仪对水样中的油含量进行测试，且 可根据被检测样中的油含量高低自动切换检测通道，在进行自定义标准曲线时，便携式水 中油检测仪可对用来校准的样品进行自动检测及判断，提醒用户进行高低量程的校准，而 且测试所用的样品瓶为〇24*45mm的IOml样品瓶，易于装入样品进行测试，使用后容易清 洗，且可循环使用。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0018] 图1是本实用新型的实施例一的光学单元的测试光路原理示意图；
[0019] 图2是本实用新型的实施例二的光学单元的测试光路原理示意图；
[0020] 图3是本实用新型的实施例一中的一通道巧光信号与油浓度线性关系示意图；
[0021] 图4是本实用新型的实施例一中的二通道巧光信号与油浓度线性关系曲线图；
[0022] 图5是本实用新型的实施例一中的一通道比色信号与油浓度线性关系曲线图；
[0023] 图6是本实用新型的实施例一中的二通道比色信号与油浓度线性关系曲线图。
[0024] 其中：发光元件1;感光元件2。
【具体实施方式】
[00巧]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"径向"、"轴向"、"上"、"下顶"、 ''底"、''内"、''外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方 位、W特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述 中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个W上。
[0026] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安 装"、"设置"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地 连接;可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言， 可W根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027] 实施例一：
[0028] 如图1所示，本实施例的便携式水中油检测仪包括光学单元、信息融合计算处理单 元和样品室，光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测 试通道用于巧光测试，光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和巧光测试，信息融 合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和巧光数据进行读取，并控制光学单元的两个 巧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。
[0029] 本实施例的便携式水中油检测仪是基于分光光度法和巧光光度法的技术开发出 四通道比色巧光测量，并引入信息融合计算技术，在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水 中油浓度范围的自动切换测定，实现一机多能。
[0030] 根据朗伯化ambed)-比尔（Beer)定律:A = abc，式中A为吸光度，b为溶液层厚度 cm, C为溶液的浓度g/dnT3)，a为吸光系数。其中吸光系数与溶液的本性、溫度W及波长等因 素有关。溶液中其他组分如溶剂等对光的吸收可用空白液扣除，由此可知，当溶液层厚度b 和吸光系数a固定时，吸光度A与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时，首先需要测定溶液 对不同波长光的吸收情况吸收光谱，从中确定最大吸收波长，然后W此波长的光为光源，测 定一系列已知浓度C溶液的吸光度A，作出A~C工作曲线。在分析未知溶液时，根据测量的吸 光度A和工作曲线即可确定出相应的浓度。
[0031] 巧光光度法是给出一个激发波长后，到达激发态，再发射光，所W检测的是物质发 射的光，检测信号与发射器不在一条线上，因此在进行巧光测试时发光元件和感光元件不 能布置在同一直线上。
[0032] 如图1所示，光学单元具有与信息融合计算处理单元连接的电路板，电路板上设有 发光元件1和感光元件2,电路板上设置样品室，发光元件1和感光元件2布置在样品室的外 周向上，发光元件1发出的光射入样品室经由被测样品进入感光元件2形成测试通道，由于 两个发光元件1和一个感光元件2可W形成两个测试通道，因此本实用新型的电路板上设置 两个发光元件I和至少两个感光元件2,使它们在=维空间作合理分布，得到4个测试通道， 其中两个测试通道用于比色测试，另外两个测试通道用于巧光测试，需要说明的是，每个比 色测试通道上的发光元件1和感光元件2的光路要在同一条直线上，每个巧光测试通道上的 发光元件1和感光元件2的光路要呈大于O度小于180度的夹角。例如，参见图1，本实施例中 的电路板上设置两个发光元件1和=个感光元件2,其中两个感光元件2与两个发光元件1 关于样品室的中屯、线呈中屯、对称，两个感光元件2与两个发光元件1分别对应构成两个测试 通道并用于比色测试，两个比色测试通道的光路相交。另一个感光元件2与两个发光元件1 的光路分别呈大于0度小于180度的夹角，另一个感光元件2和两个发光元件1前装有滤光 片，另一个感光元件2和两个发光元件1构成两个测试通道并用于巧光测试，每个发光元件1 同时进行巧光测试和比色测试，两个发光元件1的光波波长不同，从而四个测试通道的测试 数据不同。
[0033] 当然本实施例中的感光元件2也可W设置为两个，其中一个感光元件2与两个发光 元件1构成两个比色测试通道，另外一个感光元件2与两个发光元件1构成两个巧光测试通 道。
[0034] 本实用新型的一个光学元件具有多个功能，从而达到光路的重用而节省安装面 积，同时信息融合计算处理单元具有强大的计算及控制功能，运样不仅可W实现光学元件 的多功能化，还可W实现水中油浓度多范围测量。
[0035] 本实施例中的便携式水中油检测仪包括但不限于四个测试通道，测试通道的数量 可W根据具体需求来确定。
[0036] 本实施例中的信息融合计算处理单元由晶体振荡器、高速信号处理器、锁存器、总 线收发器、可编程逻辑器件、液晶显示器、触发器、数模转换器和总线缓冲器组成，光学单元 的检测信号通过电缆传送给信息融合计算处理单元，信息融合计算处理单元根据高速信号 处理器对比色测试和巧光测试的分析结果进行切换动作，同时显示出水中油的含量。
[0037] 本实施例的信息融合计算处理单元的控制方法具体如下：用于巧光测试的两个测 试通道的检测信号设为一通道巧光信号和二通道巧光信号，用于比色测试的两个测试通 道的检测信号设为一通道比色信号和二通道比色信号，信息融合计算处理单元的控制流程 为：
[0038] a.系统设置一通道巧光信号、二通道巧光信号、一通道比色信号和二通道比色信 号的信号切换值并写入信息融合计算处理单元；
[0039] b.当一通道巧光信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算处理单元自动 切换到二通道巧光测试，当一通道比色信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算 处理单元自动切换到二通道比色测试；
[0040] C.当二通道巧光信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算处理单元自动 切换到一通道巧光测试，当二通道比色信号检测数据大于其信号切换值时，信息融合计算 处理单元自动切换到一通道比色测试，并提醒用户对样品进行稀释后测试。
[0041] 例如，取某油田现场油样，W正己烧为溶剂，配置一系列不同浓度的含油标准溶 液，利用该便携式水中油检测仪对该标准溶液进行四通道的比色与巧光测试。
[0042] 图3-6示意出了四通道的比色测试和巧光测试的结果，其中，X轴表示油浓度，Y轴 表示测试数据，当油浓度为I-SOppm时，一通道巧光信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9989， 此时一通道比色信号小于0.114,当油浓度达到10化pm时一通道巧光信号已达到饱和，比色 信号大于0.114;
[0043] 当油浓度为50-500ppm时，二通道巧光信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9977,此时 二通道比色信号小于0.129，当油浓度达到6(K)ppm时二通道巧光信号代入线性关系，线性关 系不好，测量误差大，二通道比色信号大于0.129;
[0044] 当油浓度为500-8(K)ppm时，一通道比色信号与油浓度线性关系为R2 = 0.9972。 「nn/i。
[0046] 表1
[0047] 上述数据结合表1W及图3-6表明，当油浓度为I-SOppm时，采用一通道巧光测试测 量精度高，当油浓度为50-500ppm时，采用二通道巧光测试测量精度高，当浓度为500- SOOppm时，采用一通道比色测试精度高，当油浓度大于80化pm时，采用二通道比色测试精度 局。
[004引因此系统预先设定一通道巧光信号切换值为60000, 一通道比色信号切换值为 0.1，二通道巧光信号切换值为18000,二通道比色信号切换值为0.1，对W上述数据进行编 程并输入信息融合计算处理单元进行测试，信息融合计算处理单元根据上述切换值进行测 试通道的切换，运样可W在保证测量精度的同时扩大测量范围，需要说明的是，切换值的设 定是根据测试信号与油浓度线性关系来确定的，上述切换值仅仅是一种实施例，对此不做 限制。
[0049]
[00加]表2
[0051] 表2示意出了四台便携式水中油检测仪的测试结果，其中，相对标准偏差RSD =标 准偏差SD/计算结果的算术平均值X*100%，相对标准偏差用于分析测试结果的精密度，由 此可W看出便携式水中油检测仪可W满足测量精度的要求，而且测量范围扩大。
[0052] 本实施例中的便携式水中油检测仪结构简单，通过信息融合计算处理单元自动控 审IJ，使用简单，而且灵敏度准确度高，使用者不需要将水样送到实验室，在取样时就能用手 持便携式分析仪对水样中的油含量进行测试，且可根据被检测样中的油含量高低自动切换 检测通道，在进行自定义标准曲线时，便携式水中油检测仪可对用来校准的样品进行自动 检测及判断，提醒用户进行高低量程的校准，而且测试所用的样品瓶为〇24*45mm的IOml样 品瓶，易于装入样品进行测试，使用后容易清洗，且可循环使用。
[0053] 实施例二：
[0054] 如图2所示，本实施例提供一种光学单元结构不同的便携式水中油检测仪，其他部 分的结构与实施例1相同，本实施例中的光学单元的电路板上设置有两个发光元件1和= 个感光元件2,其中两个感光元件2与两个发光元件1设置在同一条直线上，两个感光元件2 与两个发光元件1构成两个测试通道并用于比色测试，另一个感光元件2与其中一个发光元 件1W大于0度小于180度角布置安装，另一个感光元件2和两个发光元件1前装有滤光片，另 一个感光元件2和两个发光元件1构成两个测试通道并用于巧光测试，每个发光元件1同时 进行巧光测试和比色测试，该种结构的光学单元同样可W获得四个测试通道。
[0055] 本实用新型的便携式水中油检测仪基于分光光度法和巧光光度法的技术，并引入 信息融合技术，从而在该仪器上实现几个ug/L到数千mg/L水中油浓度范围的测定，实现一 机多能，而且灵敏度高、真正的便携，使用简便，更能满足我国水体环境水中油监测的实际 需求。
[0056] 应当理解，W上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实 用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护 范围之中。
【主权项】
1. 一种便携式水中油检测仪，其特征在于:包括光学单元、信息融合计算处理单元和样 品室，所述光学单元包括四个测试通道，其中，两个测试通道用于比色测试，另外两个测试 通道用于荧光测试，所述光学单元对样品室内的被测样品进行比色测试和荧光测试，所述 信息融合计算处理单元对光学单元测试的比色数据和荧光数据进行读取，并控制光学单元 的两个荧光测试通道自动切换，同时控制两个比色测试通道自动切换。2. 根据权利要求1所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述光学单元具有与所述 信息融合计算处理单元连接的电路板，所述电路板上设有发光元件（1)和感光元件(2)，所 述电路板上设置所述样品室，所述发光元件（1)和感光元件(2)布置在所述样品室的外周向 上，所述发光元件（1)发出的光射入样品室经过被测样品然后由所述感光元件(2)接收形成 测试通道。3. 根据权利要求2所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述电路板上设置有两个 发光元件（1)和三个感光元件(2 )，其中两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)呈中心对 称，所述两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)构成两个测试通道并用于比色测试。4. 根据权利要求3所述的便携式水中油检测仪，其特征在于：另一个感光元件（2)与其 中一个发光元件（1)以大于〇度小于180度角布置安装，所述另一个感光元件(2)和所述两个 发光元件（1)前装有滤光片，所述另一个感光元件(2)和所述两个发光元件（1)构成两个测 试通道并用于荧光测试，每个所述发光元件（1)同时进行荧光测试和比色测试。5. 根据权利要求2所述的便携式水中油检测仪，其特征在于:所述电路板上设置有两个 发光元件（1)和三个感光元件(2 )，其中两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)设置在同 一条直线上，所述两个感光元件(2)与所述两个发光元件（1)构成两个测试通道并用于比色 测试。6. 根据权利要求5所述的便携式水中油检测仪，其特征在于：另一个感光元件（2)与其 中一个发光元件（1)以大于〇度小于180度角布置安装，所述另一个感光元件(2)和所述两个 发光元件（1)前装有滤光片，所述另一个感光元件(2)和所述两个发光元件（1)构成两个测 试通道并用于荧光测试。
【文档编号】G01N21/25GK205719933SQ201620128470
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月19日
【发明人】刘瑞杰, 顾毅康, 肖才斌, 孙琳, 承誉
【申请人】常州罗盘星检测科技有限公司
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