一種拉曼光譜水質原位監測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種拉曼光譜水質原位監測裝置，利用脈沖信號發生器控制微型步進電機對光視窗進行清洗；然后，開啟半導體激光發生器發生激光，經過入射光纖探頭進入清洗室中水體；拉曼光譜接收光纖探頭經濾光片除去瑞利散射后通過CCD光電探測器進行信號轉換，利用信號放大器對信號放大增強；利用A/D信號轉換器進行模數信號轉換，數據保存與顯示，通過3G信號發射器或者RS485接口將數據最終傳至計算機。原理結構簡單，無需消耗檢測試劑，操作方便，測量精度高，同時可實現探頭裝置自動清洗，可用于野外河流、湖泊、污水等水質原位監測，具有廣泛的應用前景。
【專利說明】一種拉曼光譜水質原位監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水質檢測裝置【技術領域】，特別涉及一種拉曼光譜水質原位監測裝置，同時可實現監測探頭自清洗功能。
【背景技術】
[0002]隨著經濟社會的快速發展，水環境污染問題日益嚴重，實施水環境污染控制與治理勢在必行，在這個過程中，對河流、湖泊等水體進行水質要素實時監測是掌握水環境概況的首要任務。當前水質實時監測方法主要有傳統化學分析、電化學分析和光譜分析等，其中化學分析檢測需要樣品采集、檢測試劑消耗，耗時長，比較而言，光譜分析法則無需檢測試齊?、方便快速等優勢，非常適合河流、湖泊、城市污水等水體水質快速在線監測。光譜分析法主要有吸收光譜法、熒光光譜法、高光譜遙感法、拉曼光譜法等，其中原子吸收光譜法檢測精度高，但耗能高，體積大，不適合野外實時監測；高光譜遙感法精度低，多用于定性分析；熒光分析法僅對具有熒光效應的有機物檢測具有較強優勢，存在一定局限性；而拉曼光譜分析能全面、快速有效地進行水中物質成分檢測，適用于各種物質形態、成分檢測，常用于室內檢測，無法進行野外水質原位監測應用，尤其當監測探頭長期置于水體中會導致探頭的光視窗附著污染物，其檢測結果不準確，進而需要經常清洗。
【發明內容】
[0003]鑒于上述問題，本實用新型的目的在于提供一種拉曼光譜水質原位監測裝置，以解決拉曼光譜水質野外監測應用及裝置不能自清洗的問題，便于開展野外水質原位實時監測。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種拉曼光譜水質原位監測裝置，包括固定桿、電源裝置、半導體激光發生器、拉曼光譜采集裝置、控制單片機、信號處理模塊、數據處理模塊、自清洗裝置，所述拉曼光譜采集裝置包括濾光片、入射光纖探頭、接收光纖探頭、CCD光電探測器；信號處理模塊包括信號放大器、A/D信號轉換器；數據處理模塊包括數據存儲及顯示器、3G信號發射器；自清洗裝置包括脈沖信號發生器、清洗室、微型步進電機、連接桿、清洗活塞、過濾網。
[0005]具體地，所述電源裝置和清洗室固定于固定桿上，電源裝置與控制單片機連接，脈沖信號發生器與微型步進電機連接，微型步進電機位于清洗室的一端，清洗室的另一端設有過濾網，清洗室內設有清洗活塞，清洗活塞通過連接桿與步進電機連接，清洗室的底部設有出水孔，清洗室的頂部設有光視窗，清洗室的頂部還設有入射光線探頭和接收光纖探頭，入射光線探頭與半導體激光發射器連接，接收光纖探頭與濾光片連接，濾光片依次通過CCD光電探測器、信號放大器、A/D信號轉換器、數據存儲及顯示器、3G信號發射器與計算機連接。
[0006]具體地，所述控制單片機與半導體激光發生器、脈沖信號發生器、CXD光電探測器、信號放大器、A/D信號轉換器、數據存儲及顯示器、3G信號發射器連接控制，控制單片機是所有分體裝置的控制中心，進行一次測量時，首先通過控制單片機給出指令。
[0007]具體地，考慮到野外實地電源條件存在不便的情況下，所述電源裝置采用風光互補供電裝置。
[0008]本實用新型具有以下有益效果:本實用新型利用脈沖信號發生器控制微型步進電機對光視窗進行清洗；然后，開啟半導體激光發生器發生激光，經過入射光纖探頭進入清洗室中水體；拉曼光譜接收光纖探頭經濾光片除去瑞利散射后通過CCD光電探測器進行信號轉換，利用信號放大器對信號放大增強；利用A/D信號轉換器進行模數信號轉換，數據保存與顯示，通過3G信號發射器或者RS485接口將數據最終傳至計算機。原理結構簡單，無需消耗檢測試劑，操作方便，測量精度高，同時可實現探頭裝置自動清洗，可用于野外河流、湖泊、污水等水質原位監測，具有廣泛的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0010]圖中，1、固定桿，2、電源裝置，3、脈沖信號發生器，4、半導體激光發生器，5、控制單片機，6、濾光片，7、(XD光電探測器，8、信號放大器，9、A/D信號轉換器，10、數據存儲及顯示器,11、3G信號發射器,12、入射光纖探頭，13、接收光纖探頭，14、光視窗，15、清洗室，16、過濾網，17、清洗活塞，18、出水孔，19、連接桿，20、微型步進電機，21、計算機。
【具體實施方式】
[0011]現在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0012]如圖1所示，一種拉曼光譜水質原位監測裝置，包括固定桿1、電源裝置2、半導體激光發生器4、拉曼光譜采集裝置、控制單片機5、信號處理模塊、數據處理模塊、自清洗裝置，所述拉曼光譜采集裝置包括濾光片6、入射光纖探頭12、接收光纖探頭13、CCD光電探測器7 ;信號處理模塊包括信號放大器8、A/D信號轉換器9 ;數據處理模塊包括數據存儲及顯示器10、3G信號發射器11 ；自清洗裝置包括脈沖信號發生器3、清洗室15、微型步進電機20、連接桿19、清洗活塞17、過濾網16。
[0013]具體地，所述電源裝置2和清洗室15固定于固定桿1上，電源裝置2與控制單片機5連接，脈沖信號發生器3與微型步進電機20連接，微型步進電機20位于清洗室15的一端，清洗室15的另一端設有過濾網16，清洗室15內設有清洗活塞17，清洗活塞17通過連接桿19與步進電機20連接，清洗室15的底部設有出水孔18，清洗室15的頂部設有光視窗14，清洗室15的頂部還設有入射光線探頭12和接收光纖探頭13，入射光線探頭12與半導體激光發射器4連接，接收光纖探頭13與濾光片6連接，濾光片6依次通過CCD光電探測器7、信號放大器8、A/D信號轉換器9、數據存儲及顯示器10、3G信號發射器11與計算機21連接。
[0014]具體地，所述控制單片機5與半導體激光發生器4、脈沖信號發生器3、(XD光電探測器7、信號放大器8、A/D信號轉換器9、數據存儲及顯示器10、3G信號發射器11連接控制，控制單片機是所有分體裝置的控制中心，進行一次測量時，首先通過控制單片機給出指令。
[0015]具體地，考慮到野外實地電源條件存在不便的情況下，所述電源裝置2采用風光互補供電裝置。
[0016]具體地，利用脈沖信號發生器控制微型步進電機對光視窗進行自動清洗，清洗完成后，通過控制單片機開啟半導體激光發生器發生激光，經過入射光纖探頭進入清洗室中水體；激光進入水體后，會產生除拉曼光譜信號以外的瑞利散射或者熒光等雜質信號，通過接收光纖探頭初步采集光信號后經濾光片除去瑞利散射和熒光光譜信號，然后傳入CCD光電探測器進行光電信號轉換；通常由于拉曼信號較弱，需利用信號放大器進行信號放大增強，同時利用A/D信號轉換器進行模數信號轉換，實現光信號到數字信號的轉換，并進行數據保存與顯示；將采集到的數據，通過3G信號發射器或者RS485接口傳至計算機終端，進行數據的分析處理。
[0017]本實用新型不局限于上述實施方式，任何人應得知在本實用新型的啟示下作出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護范圍之內。
[0018]本實用新型未詳細描述的技術、形狀、構造部分均為公知技術。
【權利要求】
1.一種拉曼光譜水質原位監測裝置，其特征在于，包括固定桿、電源裝置、半導體激光發生器、拉曼光譜采集裝置、控制單片機、信號處理模塊、數據處理模塊、自清洗裝置，所述拉曼光譜采集裝置包括濾光片、入射光纖探頭、接收光纖探頭、CCD光電探測器；信號處理模塊包括信號放大器、A/D信號轉換器；數據處理模塊包括數據存儲及顯示器、3G信號發射器；自清洗裝置包括脈沖信號發生器、清洗室、微型步進電機、連接桿、清洗活塞、過濾網。
2.根據權利要求1所述的拉曼光譜水質原位監測裝置，其特征在于，所述電源裝置和清洗室固定于固定桿上，電源裝置與控制單片機連接，脈沖信號發生器與微型步進電機連接,微型步進電機位于清洗室的一端,清洗室的另一端設有過濾網，清洗室內設有清洗活塞，清洗活塞通過連接桿與步進電機連接，清洗室的底部設有出水孔，清洗室的頂部設有光視窗，清洗室的頂部還設有入射光線探頭和接收光纖探頭，入射光線探頭與半導體激光發射器連接，接收光纖探頭與濾光片連接，濾光片依次通過CCD光電探測器、信號放大器、A/D信號轉換器、數據存儲及顯示器、3G信號發射器與計算機連接。
3.根據權利要求1所述的拉曼光譜水質原位監測裝置，其特征在于，所述控制單片機與半導體激光發生器、脈沖信號發生器、CCD光電探測器、信號放大器、A/D信號轉換器、數據存儲及顯示器、3G信號發射器連接控制。
4.根據權利要求1所述的拉曼光譜水質原位監測裝置，其特征在于，所述電源裝置采用風光互補供電裝置。
【文檔編號】G01N21/65GK204101462SQ201420612959
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】范明元, 仕玉治, 楊小鳳, 劉海嬌 申請人:山東省水利科學研究院