一种用于水质检测的多通道光谱测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境监测领域，尤其涉及一种用于水质检测的多通道光谱测量装置。


背景技术：

2.水资源是人类生存必需的资源，随着人口增加和经济发展，水资源短缺形势越来越严峻，人类各种生产、生活活动也对水资源造成污染，不但加剧了水资源短缺的问题，而且严重危害着人类的健康。只有对可能发生的环境污染事件进行长期地连续监测，才能使环境污染事件得到及时、高效的处置，将污染的影响降到最低。在线监测的主要目的是分析水体中各类污染物的浓度，判断环境中的环境污染状况和环境质量，为有关部门的水资源管理提供科学的参考。水质在线监测是保护水环境、保证饮水安全的关键，也是控制各种污染排放、实现精细化管理的重要基础和有效手段。
3.目前常用的水质在线监测主要有化学法、色谱法、生物法等，存在消耗试剂、易产生二次污染、需要预处理、检测精度低、操作复杂等一系列问题。光谱分析技术具有快速、准确、无需试剂、可以实现在线连续监测等优点，在饮用水、地表水和工业废水水质监测中具有显著的优势，成为水质监测技术重要的发展方向。紫外光谱水质检测技术主要由硬件和软件构成，其中硬件部分由光路系统、样品池、信号采集等部分组成，根据测量光谱信号对水样中的污染成分进行定性定量分析。
4.由于水质污染成分复杂，根据测量方式不同，测量光谱信号可以分为吸收光谱与荧光光谱，普通的光谱测量仪器只有单通道方式，需要采用多个光谱仪或者采用分时切换方式分别测量吸收光谱与荧光光谱，增加了系统成本和测量时间。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种用于水质检测的多通道光谱测量装置，本实用新型针对不同水质多种污染物的吸收光谱与荧光光谱测量需要，设计了多通道光谱测量装置，是由宽谱光源，激光光源，样品池，凸透镜，光栅，六角反射镜，反射镜，合束器，光电检测阵列组成；该装置可实现吸收光谱与荧光光谱的同时检测，能够适应不同场合下的水样采样及在线监测，详见下文描述：
6.一种用于水质检测的多通道光谱测量装置，所述装置包括：样品池，
7.宽谱光源和激光光源分别入射到样品池上，两路出射光分别经第一准直透镜、第二准直透镜后入射到光栅；
8.经六角反射镜反射后，一路吸收光路经第一反射镜，第二反射镜反射后垂直入射到合束器；另一路荧光光路经第三反射镜，第四反射镜反射后垂直入射到合束器；
9.吸收光路和荧光光路合束后变为平行传输的两束光，入射到光电检测阵列的不同位置，实现同时检出。
10.其中，所述宽谱光源垂直入射到样品池上，激光光源的入射角度与法线成45
°
入射
到样品池上。
11.进一步地，所述合束器连接滤光轮。
12.本实用新型提供的技术方案的有益效果是：
13.1、本实用新型针对不同水质多种污染物的吸收光谱与荧光光谱的测量需要，设计了多通道光谱测量装置，可以实现荧光与吸收信号的同时检测，提高了水质中多种成分的检测效率，也为水质光谱测量装置的小型化、低成本和高性能设计提供了参考；
14.2、本装置的集成度高，可同时检测样品吸收光谱与荧光光谱，可满足多种水质污染物检测的需要；
15.3、本装置中的吸收光测量光路与荧光光路相对独立，减少了两种信号之间的干扰，具有较高的检测精度与效率；
16.4、本装置中的六角反射镜可以围绕中心轴转动，从而实现光路切换或者调整，扩大光谱的测量范围。
附图说明
17.图1为一种水质检测的多通道光谱测量装置结构示意图；
18.图2为一种水质检测的多通道光谱测量装置的另一结构示意图。
19.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
20.1：宽谱光源；
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2：激光光源；
21.3：样品池；
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4：第一准直透镜；
22.5：第二准直透镜；
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6：光栅；
23.7：第一反射镜；
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8：第二反射镜；
24.9：第三反射镜；
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10：第四反射镜；
25.11：六角反射镜；
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12：合束器；
26.13：滤光轮；
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14：光电检测阵列。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
28.本实用新型提供了一种水质检测的多通道光谱测量装置，参见图1和图2，该装置包括：宽谱光源1，激光光源2，样品池3，第一准直透镜4，第二准直透镜5，光栅6，第一反射镜7，第二反射镜8，第三反射镜9，第四反射镜10，六角反射镜11，合束器12，滤光轮13，光电检测阵列14；
29.其中，待测样品放置在样品池3中，宽谱光源1的光垂直入射到样品池3上，激光光源2的入射角度与法线成45
°
，两路出射光分别经第一准直透镜4、第二准直透镜5后入射到光栅6，经六角反射镜11反射后，一路吸收光路经第一反射镜7，第二反射镜8反射后垂直入射到合束器12；另一路荧光光路经第三反射镜9，第四反射镜10反射后垂直入射到合束器12；合束器12连接滤光轮13；两路光束合束后变为平行传输的两束光，入射到光电检测阵列14的不同位置，从而实现同时检出。
30.参见图1和图2，该多通道光谱测量装置的工作过程可以描述为：
31.本实用新型装置中，宽谱光源1用于测量样品的吸收光谱，激光光源2用于测量样品的荧光光谱，工作过程中，将待测样品放置于样品池3中。针对不同光谱测量需要，宽谱光源1的光垂直入射到样品池3上，而激光光源2的入射角度与法线成45
°
。两路入射光经过样品池3后，出射光经过第一准直透镜4、第二准直透镜5后，变成平行准直光，入射到光栅6。
32.入射光经光栅6分光后，分散为单色光，并经过六角反射镜11反射后，分别传输到不同方向，其中吸收光路在经过第一反射镜7，第二反射镜8反射后改变方向，垂直入射到合束器12；荧光光路在第三反射镜9，第四反射镜10之间设置有滤光片13，滤除激发光的影响。
33.吸收光路和荧光光路经合束器12合束后，重新变为平行传输的两束光，并入射到光电检测阵列14的不同位置，从而实现同时检出。在经过光栅6的分光后，复色光变为单色光，光电检测阵列14上每个像素点的强度对应一个单色光波长下的强度，根据对应点的强度可以分别得到吸收光谱与荧光光谱，便于后续定性定量分析，该定性定量分析的步骤为本领域技术人员所公知，本发明实施例对此不做赘述。
34.本实施例中，优选地采用两路独立光路(吸收光路和荧光光路)设计，可同时获取样品的吸收光谱与荧光光谱，为分析多种水质污染物提供了基础。
35.优选地，本实用新型实施例中的六角反射镜11可以以中心为轴向转动，通过改变反射光的方向，使得整条的两路光路照射到光电检测阵列14的位置，为优化光谱测量提供了基础。
36.本实用新型装置的集成度高，可同时测量不同波段、不同形式的光谱，可以有效提高水质污染物的在线监测精度及速度。
37.本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
38.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
39.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。