专利名称：快速水中矿物油测量仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水质分析领域，具体讲是涉及快速水中矿物油测量仪器。 3匕曰—11- i、随着矿物燃料的大量开采和广泛使用，矿物油对水体和环境的污染已成为一个全球关注 的、越来越严重的问题。其监测问题已引起各国环保部门的高度重视，各种检测矿物油的仪 器和方法也因此相继问世。其中包括浊度法、超声法、光散射法、重量法、紫外吸收法、非 色散法、红外吸收法、色谱法、红外光度法等。前三种方法只对水体中的分散油起作用，因 为它们"看不到"溶解于水中的低浓度石油烃，而浓度在lmg / L以下的矿物油己可完全溶于 水中了。重量法显然不够灵敏且会造成低沸点烷烃的损失。紫外吸收法虽然灵敏，但选择性 差，不同的油组分在不同波长处有吸收极大，而许多其它有机物也都在紫外有吸收。非色散 法、红外吸收法也存在类似的问题。色谱法可对多个组分加以测定，但费时、费事。红外光 度法是国内较为普遍采用的测量方法，并在1996年定为国家标准方法。但它使用的油份萃取 剂为四氯化碳，不仅会破坏大气中的臭氧层，而且直接对人体健康造成危害。 发明内容为克服现有技术的不足，本发明的目的在于解决取样分析方法中取样困难、定位随机性 大、数据少、周期长、耗费大量人力和财力等问题，提供一种快速水中矿物油测量仪器。 本发明采用的技术方案是，快速水中矿物油测量仪器，包括用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投 射到光探测器；光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上 位机或者数据采集系统。其中紫外LED光源波长为350nm。光探测器采用的光电二极管为410nm-600nm。弱信号检测电路包括信号滤波模块、放大模块、差分处理模块。快速水中矿物油测量仪器还包括一个用于调制紫外LED光源的方波发生器。紫外LED光源组成激发光学系统，聚光透镜、发射滤光片、光探测器组成荧光接收光学 系统，激发光学系统光轴与荧光接收光学系统光轴设置为垂直关系。前述快速水中矿物油测量仪器的所有部件均设置在一个不锈钢圆筒内，发射滤光片和光 探测器设置在不锈钢圆筒同一端。本发明可带来下列技术效果1、 采用激光照射被测物使之产生荧光，再检测荧光从而实现检测矿物油，检测准确、快捷。2、 本发明采用不锈钢圆筒式，仪器尺寸长度120mm、直径22ram，体积很小，方便携带。
附图是本发明整体结构及工作原理示意图。图中，l是紫外光源，2是水中油份，3是透 镜，4是发射滤光片，5是光探测器，6是弱信号检测电路，7是输出电缆，8是弱信号检测 电路及数据处理和通信模块。曰乂士咖论七:^ 六JAi本发明为一种新型水质分析仪，整个测量系统包括紫外LED光源、聚光透镜、发射滤光 片及光探测器、弱信号检测电路、单片机信号处理等组成。其中紫外LED光源，峰值波长 350nm，用来提供稳定的紫外可见光；聚光透镜，用来聚光；发射滤光片，波段300-400nm， 对荧光信号进一歩加以选择；光探测器，采用光电二极管，波段410nm-600nm，用來检测被 测矿物油发出的荧光信号；弱信号检测电路包括信号的滤波、放大、差分等处理，以得到符 合要求的信号；该仪器工作的核心部件为CYPRESS公司的27643微处理器，所有信号的采集、 处理、A / D转换以及和上位机的通讯都是在它的控制下完成的。 本发明中的关键技术说明(l)为了排除背景光对测量信号的影响，本发明采用了调制技术。由HC4060产生1024HZ 的方波对激发光源进行调制。LED发光和不发光的差值经过差分放大后输出，这样就有效的去 除了背景光。(2) 为了有效地激发荧光并分离水中油份产生的荧光和激发光的散射光，本发明采用了 特定波段的发射滤光片。同时，还将激发光学系统与荧光接收光学系统垂直安装，使得荧光 信号检测在粒子散射最小的90度角度处进行。(3) 整套系统用PSoCDesigner进行开发，采用A/D实现了信号采集，PSoC单片机进行系 统控制，并通过RS232进行数据传输，软件使用C语言编写。下面结合附图进一步说明本发明。从紫外光源1发出的光经过调制后激发水中油份2产生荧光，由透镜3聚焦后的荧光经 过滤光片4进入光探测器5、弱信号检测电路6，再通过单片机采集、处理、存储数据，最后 通过输出电缆7到LCD显示出油份浓度。水下探头采用不锈钢圆筒式，仪器尺寸长度120mm、直径22mra，体积很小，方便携带。 另外，采用O型圈密封防水，可随意置于河流、湖泊中。真正实现了高性能、小型化的在线 监测系统。本专利采用荧光法测定地表水、地下水、 一般工业废水、水源水及饮用水中的矿物油含 量，测量范围为0-300ppm。该方法无需任何试剂，确定使用环境后只需进行一次标定即可 使用。
权利要求
1. 一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，包括用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投射到光探测器；光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上位机或者数据采集系统。
2. 根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，紫外LED光源波长为 350nm。
3. 根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，弱信号检测电路包括信 号的滤波模块、放大模块、差分处理模块。
4. 根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，还包括一个用于调制紫 外LED光源的方波发生器。
5. 根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，紫外LED光源组成激发 光学系统，聚光透镜、发射滤光片、光探测器组成荧光接收光学系统，激发光学系统光轴 与荧光接收光学系统光轴设置为垂直关系。
6. 根据权利要求1所述的一种快速水中矿物油测量仪器，其特征是，所述快速水中矿物油测 量仪器的所有部件均设置在一个不锈钢圆筒内，发射滤光片和光探测器设置在不锈钢圆筒 同一端。
全文摘要
本发明涉及水质分析领域，具体讲是涉及快速水中矿物油测量仪器。为解决取样分析方法中取样困难、定位随机性大、数据少、周期长等问题，降低耗费大量人力和财力，本发明采用的技术方案是，快速水中矿物油测量仪器，包括用于提供稳定紫外可见光的紫外LED光源；进行输出；用于检测荧光信号由光电二极管构成的光探测器，荧光信号经聚光透镜、发射滤光片投射到光探测器；光探测器经弱信号检测电路输出到单片机信号处理单元，单片机信号处理单元输出到上位机或者数据采集系统。本发明主要应用于快速水中矿物油测量。
文档编号G01N21/64GK101398380SQ20081015289
公开日2009年4月1日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者刘宪华, 锦 王, 肖松山, 赵友全, 魏红艳 申请人:天津大学