專利名稱：一種光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有機物監測設備，特別涉及一種光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀。
背景技術：
在水質監測中，探頭在水中信號傳輸的可靠性是非常重要的一個指標。光纜傳輸的實現與發展形成了它的幾個優點。相對于銅線每秒I. 54MHZ的速率，光纖網絡的運行速率達到了每秒2. 5GB。從帶寬看，很大的優勢是光纖具有較大的信息容 量，這意味著能夠使用尺寸很小的電纜，將來就不用更新或增強傳輸光纜中信號。光纖電纜對諸如無線電、電機或其他相鄰電纜的電磁噪聲具有較大的阻抗，使其免于受電噪聲的干擾。從長遠維護角度來看，光纜最終的維護成本會非常低。光纖使用光脈沖沿光線路傳輸信息，以替代使用電脈沖沿電纜傳輸信息。紫外吸收水中有機物監測儀(簡稱UV儀)原理基于水中有機物對一些紫外光能直接吸收(UVA)，按檢測方式可分為單波長，多波長和掃描型。它們都根據光源產生的紫外光被有機物直接吸收的原理進行測量，安裝方式有采水型和浸入型，采水型又分為吸收池型和落水型。(參見HJ/T 191-2005紫外吸收水質自動在線監測儀技術要求，中華人民共和國環境保護行業標準，2005)
紫外(UV)吸收水質自動在線監測儀適用于污水處理的過程控制和水質監測。如圖I所示為現有技術的UV儀的結構示意圖,UV儀包括測量單元12、數據處理與傳送單元11。其中測量單元12包括光源121、吸收池122、光電檢測器123。光源121包括光源燈1211及其電源裝置。單波長檢測一般由低壓汞燈作光源，提供254nm的光。多波長檢測一般采用氘燈、氙燈和鎢燈等。電源裝置由起輝電壓1212、工作電壓1213及穩壓電路1214組成。光源121發出的光經過吸收池122，被水中有機物吸收一部分后，傳回光電檢測器123。光電檢測器123由光學鏡片,濾光片及光電傳感器構成,光電檢測器123接受光源121傳來的光信號，將其變為相應大小的電信號，并將此信號送到數據處理與傳送單元。數據處理與傳送單元由數據處理單元111、數據傳送單元112進行數據處理、數據傳送。低壓穩壓電源110為數據處理與傳送單元提供電能。現有的UV儀都其內部主要單元放置在水下，增加了水下部件的設計體積，增加了對產品上諸如機械、材料、清洗上的要求。將主要電子電路、傳感單元放置在水下容易引起故障率升高，生物附著，海水腐蝕，維修困難等問題，最終導致了儀器的可靠性降低。尋找解決以上的問題的方法刻不容緩。
發明內容
本發明是針對現有結構的UV儀主要單元放置在水中可靠性低的問題，提出了一種光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，改用光纖作為信號傳輸方式，調整結構，水下探頭體積小，可靠性高，現場維修方便。
本發明的技術方案為光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，包括測量單元，數據處理傳送單元，數據控制顯示單元，測量單元包括光源、光電檢測器和一個位于光源與光電檢測器之間的吸收池、以及光纖通路，數據控制顯示單元與光電檢測器連接，數據處理傳送單元與數據控制顯示單元連接，信號通過光纖進行傳輸，數據控制顯示單元，可以接入互聯網系統，以無線網絡的形式共享數據。所述光纖通路由光纖、光纖耦合器以及反射鏡組成，光源的光通過光纖到光纖耦合器后，通過吸收池到反射鏡，反射鏡反射的光通過吸收池反射回光纖耦合器，光纖耦合器將信號送入光電檢測器。所述光纖通路的載體光纖可以是一條，也可以是多條，所述光纖能夠傳播波長為紫外波段和波長為可見光波段的光。所述光源的供電可為太陽能型電池，或蓄電池，或太陽能型電池與其他形式電源相結合的低壓工作電源。所述數據處理傳送單元與數據控制顯示單元的連接方式可為無線傳輸或有線傳輸。所述數據控制顯示單元可以接入互聯網系統，通過無線網絡的通信方式將測量的數據進行共享操作。本發明的有益效果在于本發明光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，由于利用光纖傳輸信號，減少了監測儀置于水中的部分，加強了儀器的可靠性，并且此監測儀可以通過互聯網進行聯網控制。
圖I為現有UV儀的結構示意圖2為本發明光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀實施例結構示意框圖。
具體實施例方式如圖2所示光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀實施例結構示意框圖，包括由光源221、相應的光電檢測器223和一個位于光源與相應光電檢測器223之間的吸收池222、以及光纖通路組成的測量單元，一個與光電檢測器223連接的數據處理傳送單元21，一個置于陸上的與數據處理傳送單元21連接的數據控制顯示單元20。其中光源221由光源燈2211和電源組成。光源燈2211為紫外發光二極管或者為紫外發光二極管與可見發光二極管組合，也可以是多個波長的紫外發光二極管的組合。電源為低壓工作電源，所述電源為光源燈2211提供電能，也為數據處理與傳送單元21提供電倉泛。上述紫外發光二極管發出能被有機物直接吸收的光；上述可見發光二極管發出不能被有機物直接吸收的光。根據本發明的一個擇優實施例，紫外發光二極管發出的波長在200nm到400nm之間的光有機會被有機物吸收。通常使用波長為254nm的光。可見發光二極管通常選用波長在500nm到600nm的，發出的光不被有機物吸收。測量單元中的光纖通路由光纖2240、光纖耦合器2241以及反射鏡2242組成。所述光纖通路由一條或多條光纖構成。所述光纖2240為能夠傳播波長為紫外波段和能夠傳、播波長為可見光波段的光。由于光源燈LED能耗較小，電源可以由太陽能電池2212、蓄電池2213和電壓控制電路2214組成。它能為UV儀無人看守時進行長時間工作提供電能。數據處理傳送單元21由數據處理模塊211、數據傳送模塊212組成。數據控制顯示單元20由數據控制模塊201、數據顯示模塊202以及數據通信模塊203組成。UV儀通過數據傳送模塊212、數據通信模塊203以及計算機計算機控制中心進行數據互聯。數據傳輸方式為無線傳輸或有線傳輸與無線傳輸相結合的方式，避免了因為有線 傳輸所帶來的干擾、繁瑣。互聯使得網內的監測儀可通過網絡將采樣數據傳送至不同的數據接收處，減少了工作人員采集數據所花費的路途時間，并確保了其可靠性。本發明的UV儀由于采用光纖傳播光信號，使得儀器測量單元中的光源、光電檢測器可以置于水面上方，而只有吸收池作為測量現場留在水下。由于水下環境的不可預知性，現有技術由于將UV儀的主要測量部分置于水下，在測量時可能會受到水下各方面的干擾、影響。而本發明采用光纖傳播光信號，光纖的頻帶寬，可進行超高速測量，靈敏度和線性度好。其體積很小，重量輕，能在惡劣環境下進行非接觸式、非破壞性以及遠距離測量。現有技術UV儀中的吸收池由于要防止光信號互擾，周圍的機械結構復雜，對設計要求高。而本發明機械設計簡單，光纖傳輸只在測量單元內部進行，不存在傳統的電磁波輻射，同時不受外界強電磁場的干擾，抗干擾能力強。再者，本發明在光纖傳播途中加入了光纖耦合器，是用于實現光信號分路/合路，或用于延長光纖鏈路的元件。本發明可以使用太陽能電池或者普通蓄電池進行供電，并在陸上配置了可移動式的數據控制顯示單元，用于工作人員控制現場UV儀和顯示所需數據。配上無線通信功能，UV儀可以與數據控制顯示單元進行數據互聯，并傳回計算機控制中心。
權利要求
1.一種光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，包括測量單元，數據處理傳送單元，數據控制顯示單元，測量單元包括光源、光電檢測器和一個位于光源與光電檢測器之間的吸收池、以及光纖通路，數據控制顯示單元與光電檢測器連接，數據處理傳送單元與數據控制顯示單元連接，信號通過光纖進行傳輸，數據控制顯示單元，可以接入互聯網系統，以無線網絡的形式共享數據。
2.根據權利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，所述光纖通路由光纖、光纖耦合器以及反射鏡組成，光源的光通過光纖到光纖耦合器后，通過吸收池到反射鏡，反射鏡反射的光通過吸收池反射回光纖耦合器，光纖耦合器將信號送入光電檢測器。
3.根據權利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，所述光纖通路的載體光纖可以是一條，也可以是多條，所述光纖能夠傳播波長為紫外波段和波長為可見光波段的光。
4.根據權利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，所述光源的供電可為太陽能型電池，或蓄電池，或太陽能型電池與其他形式電源相結合的低壓工作電源。
5.根據權利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，所述數據處理傳送單元與數據控制顯示單元的連接方式可為無線傳輸或有線傳輸。
6.根據權利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，其特征在于，所述數據控制顯示單元可以接入互聯網系統，通過無線網絡的通信方式將測量的數據進行共享操作。
全文摘要
本發明為一種光纖通信紫外吸收水中有機物的聯網監測儀，包括測量單元，數據處理傳送單元和數據控制顯示單元。測量單元包括光源、光電檢測器和一個位于光源與光電檢測器之間的吸收池以及光纖通路，數據處理傳送單元與數據控制顯示單元相連接，數據控制顯示單元與光電檢測器相連接。信號由光纖傳輸，不受電磁波輻射的影響，抗干擾能力強，能在惡劣環境下進行非接觸式、非破壞性以及遠距離測量。此外由于光纖的頻帶寬，可進行超高速測量。此監測儀設計簡單，可以通過互聯網進行聯網控制。
文檔編號G01N21/33GK102661928SQ201210148580
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者姚晨, 常敏, 張學典, 張平 申請人:上海理工大學