專利名稱：快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水質(zhì)分析領(lǐng)域，具體講是涉及快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器。 3匕曰—11- i、隨著礦物燃料的大量開采和廣泛使用，礦物油對(duì)水體和環(huán)境的污染已成為一個(gè)全球關(guān)注 的、越來(lái)越嚴(yán)重的問(wèn)題。其監(jiān)測(cè)問(wèn)題已引起各國(guó)環(huán)保部門的高度重視，各種檢測(cè)礦物油的儀 器和方法也因此相繼問(wèn)世。其中包括濁度法、超聲法、光散射法、重量法、紫外吸收法、非 色散法、紅外吸收法、色譜法、紅外光度法等。前三種方法只對(duì)水體中的分散油起作用，因 為它們"看不到"溶解于水中的低濃度石油烴，而濃度在lmg / L以下的礦物油己可完全溶于 水中了。重量法顯然不夠靈敏且會(huì)造成低沸點(diǎn)烷烴的損失。紫外吸收法雖然靈敏，但選擇性 差，不同的油組分在不同波長(zhǎng)處有吸收極大，而許多其它有機(jī)物也都在紫外有吸收。非色散 法、紅外吸收法也存在類似的問(wèn)題。色譜法可對(duì)多個(gè)組分加以測(cè)定，但費(fèi)時(shí)、費(fèi)事。紅外光 度法是國(guó)內(nèi)較為普遍采用的測(cè)量方法，并在1996年定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。但它使用的油份萃取 劑為四氯化碳，不僅會(huì)破壞大氣中的臭氧層，而且直接對(duì)人體健康造成危害。 發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于解決取樣分析方法中取樣困難、定位隨機(jī)性 大、數(shù)據(jù)少、周期長(zhǎng)、耗費(fèi)大量人力和財(cái)力等問(wèn)題，提供一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，包括用于提供穩(wěn)定紫外可見光的紫外LED光源；進(jìn)行輸出；用于檢測(cè)熒光信號(hào)由光電二極管構(gòu)成的光探測(cè)器，熒光信號(hào)經(jīng)聚光透鏡、發(fā)射濾光片投 射到光探測(cè)器；光探測(cè)器經(jīng)弱信號(hào)檢測(cè)電路輸出到單片機(jī)信號(hào)處理單元，單片機(jī)信號(hào)處理單元輸出到上 位機(jī)或者數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中紫外LED光源波長(zhǎng)為350nm。光探測(cè)器采用的光電二極管為410nm-600nm。弱信號(hào)檢測(cè)電路包括信號(hào)濾波模塊、放大模塊、差分處理模塊。快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器還包括一個(gè)用于調(diào)制紫外LED光源的方波發(fā)生器。紫外LED光源組成激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)，聚光透鏡、發(fā)射濾光片、光探測(cè)器組成熒光接收光學(xué) 系統(tǒng)，激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸與熒光接收光學(xué)系統(tǒng)光軸設(shè)置為垂直關(guān)系。前述快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器的所有部件均設(shè)置在一個(gè)不銹鋼圓筒內(nèi)，發(fā)射濾光片和光 探測(cè)器設(shè)置在不銹鋼圓筒同一端。本發(fā)明可帶來(lái)下列技術(shù)效果1、 采用激光照射被測(cè)物使之產(chǎn)生熒光，再檢測(cè)熒光從而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)礦物油，檢測(cè)準(zhǔn)確、快捷。2、 本發(fā)明采用不銹鋼圓筒式，儀器尺寸長(zhǎng)度120mm、直徑22ram，體積很小，方便攜帶。


附圖是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖。圖中，l是紫外光源，2是水中油份，3是透 鏡，4是發(fā)射濾光片，5是光探測(cè)器，6是弱信號(hào)檢測(cè)電路，7是輸出電纜，8是弱信號(hào)檢測(cè) 電路及數(shù)據(jù)處理和通信模塊。曰乂士咖論七:^ 六JAi本發(fā)明為一種新型水質(zhì)分析儀，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)包括紫外LED光源、聚光透鏡、發(fā)射濾光 片及光探測(cè)器、弱信號(hào)檢測(cè)電路、單片機(jī)信號(hào)處理等組成。其中紫外LED光源，峰值波長(zhǎng) 350nm，用來(lái)提供穩(wěn)定的紫外可見光；聚光透鏡，用來(lái)聚光；發(fā)射濾光片，波段300-400nm， 對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)一歩加以選擇；光探測(cè)器，采用光電二極管，波段410nm-600nm，用來(lái)檢測(cè)被 測(cè)礦物油發(fā)出的熒光信號(hào)；弱信號(hào)檢測(cè)電路包括信號(hào)的濾波、放大、差分等處理，以得到符 合要求的信號(hào)；該儀器工作的核心部件為CYPRESS公司的27643微處理器，所有信號(hào)的采集、 處理、A / D轉(zhuǎn)換以及和上位機(jī)的通訊都是在它的控制下完成的。 本發(fā)明中的關(guān)鍵技術(shù)說(shuō)明(l)為了排除背景光對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響，本發(fā)明采用了調(diào)制技術(shù)。由HC4060產(chǎn)生1024HZ 的方波對(duì)激發(fā)光源進(jìn)行調(diào)制。LED發(fā)光和不發(fā)光的差值經(jīng)過(guò)差分放大后輸出，這樣就有效的去 除了背景光。(2) 為了有效地激發(fā)熒光并分離水中油份產(chǎn)生的熒光和激發(fā)光的散射光，本發(fā)明采用了 特定波段的發(fā)射濾光片。同時(shí)，還將激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)與熒光接收光學(xué)系統(tǒng)垂直安裝，使得熒光 信號(hào)檢測(cè)在粒子散射最小的90度角度處進(jìn)行。(3) 整套系統(tǒng)用PSoCDesigner進(jìn)行開發(fā)，采用A/D實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集，PSoC單片機(jī)進(jìn)行系 統(tǒng)控制，并通過(guò)RS232進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，軟件使用C語(yǔ)言編寫。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。從紫外光源1發(fā)出的光經(jīng)過(guò)調(diào)制后激發(fā)水中油份2產(chǎn)生熒光，由透鏡3聚焦后的熒光經(jīng) 過(guò)濾光片4進(jìn)入光探測(cè)器5、弱信號(hào)檢測(cè)電路6，再通過(guò)單片機(jī)采集、處理、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，最后 通過(guò)輸出電纜7到LCD顯示出油份濃度。水下探頭采用不銹鋼圓筒式，儀器尺寸長(zhǎng)度120mm、直徑22mra，體積很小，方便攜帶。 另外，采用O型圈密封防水，可隨意置于河流、湖泊中。真正實(shí)現(xiàn)了高性能、小型化的在線 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本專利采用熒光法測(cè)定地表水、地下水、 一般工業(yè)廢水、水源水及飲用水中的礦物油含 量，測(cè)量范圍為0-300ppm。該方法無(wú)需任何試劑，確定使用環(huán)境后只需進(jìn)行一次標(biāo)定即可 使用。
權(quán)利要求
1. 一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，包括用于提供穩(wěn)定紫外可見光的紫外LED光源；進(jìn)行輸出；用于檢測(cè)熒光信號(hào)由光電二極管構(gòu)成的光探測(cè)器，熒光信號(hào)經(jīng)聚光透鏡、發(fā)射濾光片投射到光探測(cè)器；光探測(cè)器經(jīng)弱信號(hào)檢測(cè)電路輸出到單片機(jī)信號(hào)處理單元，單片機(jī)信號(hào)處理單元輸出到上位機(jī)或者數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，紫外LED光源波長(zhǎng)為 350nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，弱信號(hào)檢測(cè)電路包括信 號(hào)的濾波模塊、放大模塊、差分處理模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，還包括一個(gè)用于調(diào)制紫 外LED光源的方波發(fā)生器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，紫外LED光源組成激發(fā) 光學(xué)系統(tǒng)，聚光透鏡、發(fā)射濾光片、光探測(cè)器組成熒光接收光學(xué)系統(tǒng)，激發(fā)光學(xué)系統(tǒng)光軸 與熒光接收光學(xué)系統(tǒng)光軸設(shè)置為垂直關(guān)系。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，其特征是，所述快速水中礦物油測(cè) 量?jī)x器的所有部件均設(shè)置在一個(gè)不銹鋼圓筒內(nèi)，發(fā)射濾光片和光探測(cè)器設(shè)置在不銹鋼圓筒 同一端。
全文摘要
本發(fā)明涉及水質(zhì)分析領(lǐng)域，具體講是涉及快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器。為解決取樣分析方法中取樣困難、定位隨機(jī)性大、數(shù)據(jù)少、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，降低耗費(fèi)大量人力和財(cái)力，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，快速水中礦物油測(cè)量?jī)x器，包括用于提供穩(wěn)定紫外可見光的紫外LED光源；進(jìn)行輸出；用于檢測(cè)熒光信號(hào)由光電二極管構(gòu)成的光探測(cè)器，熒光信號(hào)經(jīng)聚光透鏡、發(fā)射濾光片投射到光探測(cè)器；光探測(cè)器經(jīng)弱信號(hào)檢測(cè)電路輸出到單片機(jī)信號(hào)處理單元，單片機(jī)信號(hào)處理單元輸出到上位機(jī)或者數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本發(fā)明主要應(yīng)用于快速水中礦物油測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101398380SQ20081015289
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者劉憲華, 錦 王, 肖松山, 趙友全, 魏紅艷 申請(qǐng)人:天津大學(xué)