一种内置式超声波清洗的光谱探头装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种内置式超声波清洗的光谱探头装置，包括外壳以及位于外壳内的超声波发生器、压电换能器和光视窗，超声波发生器与压电换能器一体设计，光视窗的两侧分别连接有入射光纤和接收光纤，入射光纤和接收光纤与光视窗之间分别内含滤光片，形成特定光的入射和接收光通路；超声波发生器发出的高频振荡信号，传至压电换能器产生高频超声波，对光视窗附着的污物层进行清洗，无需将探头取出进行人工清洗，可直接在水下进行自动清洗，实现超声波技术和光谱探头的耦合应用。该装置具有结构简单、精度可靠、自动清洗等优点，可用于野外河流、湖泊、污水等一系列水下在线或者原位监测系统的光谱探头装配，通用快捷，具有良好的应用前景。
【专利说明】 一种内置式超声波清洗的光谱探头装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光谱探头装置【技术领域】，具体涉及一种内置式超声波清洗的光谱探头装置。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的快速发展，水环境污染问题日益严重，实施水环境污染控制与治理、生态修复势在必行，在这个过程中，水质在线或者原位监测系统是为关键技术之一，尤其是系统感知层的技术应用，如监测探头和传感器的装配，对于提高水质监测、评估的准确性具有重要的意义。
[0003]当前，水质监测技术的不断提高和发展，一系列方便快捷、精度灵敏的光谱类探头得到了迅速发展，如基于紫外-可见光的水质光谱探头，在野外水体水质在线或者原位监测当中发挥了重要的作用，然而这种光谱类探头长期置于水中，必然使得光通路附着大量污染物，实际应用过程中监测误差累积效应明显，结果不准确，已经严重影响了水质检测和评估的准确性和可靠性。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种内置式超声波清洗的光谱探头装置，实现光谱探头的自动清洗，保证水质监测结果准确性。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种内置式超声波清洗的光谱探头装置，包括外壳、位于外壳内的超声波发生器和压电换能器，所述超声波发生器与压电换能器一体设计，超声波发生器的顶部与外壳螺纹连接，压电换能器的底部与光视窗的顶部螺纹连接，光视窗的底部与外壳螺纹连接，所述光视窗的两侧分别连接有入射光纤和接收光纤，所述入射光纤和接收光纤与光视窗之间分别设有滤光片，入射光纤与光源连接，接收光纤与光谱仪连接。
[0006]具体地，所述超声波发生器的顶部通过电缆线连通外部。
[0007]具体地，所述超声波发生器由MCU单片机控制电路生成。
[0008]具体地，所述压电换能器采用厚度方向极化的锆钛酸铅PZT-5压电材料制成。
[0009]具体地，所述光视窗为中空环形体，光视窗的下端为开口设计。
[0010]具体地，所述入射光纤和接收光纤中纤核直径和数量需根据水质指标光谱特性而定。
[0011]具体地，所述滤光片的滤光特性需根据水质指标光谱特性而定。
[0012]本实用新型具有以下有益效果:入射光纤和接收光纤与光视窗之间分别内含滤光片，形成特定光的入射和接收光通路；超声波发生器发出的高频振荡信号，传至压电换能器产生高频超声波，对光视窗附着的污物层进行清洗，无需将探头取出进行人工清洗，可直接在水下进行自动清洗，实现超声波技术和光谱探头的耦合应用。该装置具有结构简单、精度可靠、自动清洗等优点，可用于野外河流、湖泊、污水等一系列水下在线或者原位监测系统的光谱探头装配，通用快捷，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图中，1、外壳，2、超声波发生器,3、压电换能器,4、光视窗,5、入射光纤,6、接收光纤，7、电缆线,8、滤光片。
【具体实施方式】
[0015]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
[0016]如图1所示，一种内置式超声波清洗的光谱探头装置，包括外壳1、位于外壳I内的超声波发生器2和压电换能器3，所述超声波发生器2与压电换能器3 —体设计，超声波发生器2的顶部与外壳I螺纹连接，具有较好的密封性，压电换能器3的底部与光视窗4的顶部螺纹连接，光视窗4的底部与外壳I螺纹连接，所述光视窗4的两侧分别连接有入射光纤5和接收光纤6,所述入射光纤5和接收光纤6与光视窗4之间分别设有滤光片8,入射光纤5与光源连接，接收光纤6与光谱仪连接。
[0017]具体地，所述超声波发生器2的顶部通过电缆线7连通外部。
[0018]具体地，所述光视窗4为中空环形体，所需材料具有较好透光性，其下端为开口状态，以便保持水路监测通道畅通和尽快排出清洗的污浊物。
[0019]具体地，所述超声波发生器2采用MCU单片机控制电路将市电转换成与压电换能器3相匹配的高频交流电信号。
[0020]具体地，所述压电换能器3采用厚度方向极化的锆钛酸铅PZT-5压电材料制成，接收交流电信号发生高频机械振动产生超声波，利用超声波在水体中的空化作用，使光视窗4上面的污物层被分散、乳化、剥离从而达到清洗的目的。
[0021]本实用新型的内置式超声波清洗的光谱探头装置在实际应用过程中，与光源装置和光谱仪装置结合使用。首先通过超声波装置产生超声波，对光视窗进行清洗；其次光源装置产生一定波长的光连接入射光纤，通过入射光纤滤光片进一步过滤，光透过光视窗，进入水体产生特定光谱，并经过接收光纤进入光谱仪进行光谱分析，由此，完成一次水质监测过程。
[0022]本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
[0023]本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
【权利要求】
1.一种内置式超声波清洗的光谱探头装置，其特征在于，包括外壳、位于外壳内的超声波发生器和压电换能器，所述超声波发生器与压电换能器一体设计，超声波发生器的顶部与外壳螺纹连接，压电换能器的底部与光视窗的顶部螺纹连接，光视窗的底部与外壳螺纹连接，所述光视窗的两侧分别连接有入射光纤和接收光纤，所述入射光纤和接收光纤与光视窗之间分别设有滤光片，入射光纤与光源连接，接收光纤与光谱仪连接。
2.根据权利要求1所述的内置式超声波清洗的光谱探头装置，其特征在于，所述超声波发生器的顶部通过电缆线连通外部。
3.根据权利要求1所述的内置式超声波清洗的光谱探头装置，其特征在于，所述超声波发生器采用MCU单片机控制电路。
4.根据权利要求1所述的内置式超声波清洗的光谱探头装置，其特征在于，所述压电换能器采用厚度方向极化的锆钛酸铅PZT-5压电材料制成。
5.根据权利要求1所述的内置式超声波清洗的光谱探头装置，其特征在于，所述光视窗为中空环形体，光视窗的下端为开口设计。
【文档编号】G01N21/15GK204086120SQ201420614197
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】仕玉治, 杨小凤, 刘海娇, 范明元 申请人:山东省水利科学研究院