专利名称：一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种痕量元素的在线高光谱监测仪，特别涉及水体中低浓度、
宽动态范围Fe元素的高灵敏度、高精度高光谱监测仪。
背景技术：
海水中痕量元素Fe， Mn， Cu， Zn， Mo， Co， B等，与生物的生命过程密切 相关，称为"痕量营养元素"。其中Fe是控制和影响浮游植物生长的主要因素 之一，适度的Fe元素会促进生物和微生物生长，含量不足则会限制浮游植物生 长，影响海洋初级生产力，含量过高则易引起富营养化，可能进一步导致赤潮 的发生，从而对海洋生态环境、生物资源和海洋渔业产业形成极大危害。痕量 元素Fe的监测技术涉及海洋环境监测与评价、赤潮研究、海洋生态过程研究、 海洋生化研究等科研领域，涉及水产养殖、水产捕捞等养殖业生产领域，涉及 沿海工业排放等工业生产领域，以及人们的生活健康等社会经济可持续发展的 一系列科学问题的解决和政府决策，具有重大的战略意义，具有广泛的应用需 求。
传统的Fe等痕量元素的监测需要由调査船到现场收集样品再在船上实验室 或岸上实验室分析，测定方法通常采用分光光度法、原子吸收分光光度法、X 射线荧光光谱法、ICP—发射光谱法、阳极溶出伏安法和中子活化分析法，样品 消耗量大，分析周期长，而且，样品可能在转移和储存过程中受到沾污或发生 化学变化。而定量研究海水中痕量组分格外强调防止样品沾污，通常需要配备 洁净的采样装置，从而使费用增加，操作更加复杂。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够在线进行自动取样， 混合、反应、进样及自动监测的水体痕量元素的在线高光谱监测仪，能有效减少物耗和人工，提高了分析的可靠性和准确性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为 一种水体痕量元素的在线高光谱 监测仪，其包括
水体抽取装置，用于抽取来自水体的样品溶液；
自动进样装置，用于自动抽取来自水体抽取装置的样品溶液并进行混合反
应形成待测溶液；
长光程液芯样品池，接收来自自动进样装置的待测溶液；
光源，将输出光通过设于长光程液芯样品池上的入光口入射至样品池中；
光纤光谱仪，接收由长光程液芯样品池出光口出射的光信号并进行采集与
处理；
自动进样控制单元，用于控制自动进样装置抽取与混合样品溶液的动作；
监测主控单元，用于协调自动进样装置与光纤光谱仪之间的工作过程，并 对光纤光谱仪采样结果进行存储及处理。
自动进样装置包括存放待反应试剂的试剂池、连接水体抽取装置的存放样 品溶液的样品池、用于缓存按一比例配比的待反应试剂及样品溶液的样品混合 池、分别将待反应试剂及样品溶液抽取至样品混合池的抽取装置。
该抽取装置包括用于抽取试剂池待反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取样品 池样品溶液的第二蠕动泵及与样品混合池连接的注射泵。
该自动进样装置还包括一纯水池，该第二蠕动泵为双通道蠕动泵，该纯水 池与第二蠕动泵的输入端连接，第二蠕动泵的输出端分别与样品混合池及长光 程液芯样品池相连接。
试剂池与安装在第一蠕动泵上的第一蠕动泵管的一端与相通，第一蠕动泵 管的另一端接第二四通接头的a端，样品池与第一四通接头的b端，第一四通 接头的d端与安装在第二蠕动泵上一通道的第二蠕动泵管的一端相通，第二蠕 动泵管的另一端与第一三通电磁阀的a端相连，第一四通接头的a端与第一三 通电磁阀的b端相连，第一三通电磁阀的c端与第二四通接头的b端相连，第 二四通接头的d端连接至第二三通电磁阀的c端，纯水池与安装在第二蠕动泵
6上另一通道的第三蠕动泵管的一端相通，第三蠕动泵管的另一端通过第一二通 电磁阀连接至第二四通接头的C端，第三蠕动泵管的另一端还分别连接至第二
三通电磁阀的b端及长光程液芯样品池，第二三通电磁阀的a端连接至样品混合池。
第一蠕动泵由第一步进电机及单通道蠕动泵头构成，其中，第一步进电机
的转轴与单通道蠕动泵头的转轴固定在一起；
第二蠕动泵由第二步进电机及双通道蠕动泵头构成，其中，第二步进电机
的转轴与双通道蠕动泵头的转轴固定在一起；
注射泵包括插装于样品混合池中的活塞、与活塞末端连接的活塞手柄、注 射泵头及插装于注射泵头内并能做往复移动的丝杆及与丝杆末端连接的第三步 进电机，丝杆与活塞手柄连接并能带动活塞手柄做往复移动。
第二三通电磁阀的a端还通过第二二通电磁阀与废水抽取装置连接，废水 抽取装置包括与第—二通电磁阀连接的废水池及与废水池连接的出废水低压 泵，该废水池还通过第三二通电磁阔与长光程液芯样品池连接。
该长光程液芯样品池采用两端安装有光液耦合器的、光程大于100cm的液 芯波导。
该水体抽取装置包括进水体低压泵、设于进水体低压泵进水口的粗过滤网、 设于进水体低压泵出水口的细过滤网及设于粗过滤网外侧的防生物附着的清洁 装置。
该自动进样控制单元包括用于驱动三个步进电机转动的步进电机驱动模 块，用于驱动第一、第二三通电磁阀及第一、第二二通电磁阀动作的第一驱动 器，用于驱动水体低压泵、清洁装置、第三二通电磁阀及出废水低压泵动作的 第二驱动器，连接步进电机驱动模块、第一驱动器及第二驱动器的处理器。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果
1、水体中痕量元素的检测和分析从室内成功的转移至现场，减少了物耗和 人工，提高了分析的可靠性和准确性，有利于在海洋生物化学研究中开展常规2、 采用长光程液芯波导代替常规的比色皿作为样品测量池，将检测限从目
前分光光度法的50nm提高到0. lnm，大大的拓宽了仪器测量的动态范围；
3、 仪器现场自动混合、进样、反应以及清洗，消除了一切人为的不确定因 素，在确保现场测量成为可能的前提下，更好的提高了现场测量的精度和准确 性；
4、 进水口采用防污染和双重过滤相结合的办法，有效地解决了仪器现场使 用易污染的难题，同时也避免了大的颗粒物和气泡对测量仪器及测量结果所带 来的不利影响。
图1为本发明水体痕量元素的在线高光谱监测仪的结构示意图2为本发明自动进样装置中向样品混合池中进样时的结构示意图3为本发明自动进样装置中样品混合池中混合样品排空时的结构示意
图4为本发明中自动进样控制单元的原理示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
现场分析手段可以减少物耗和人工，便于在海洋生物地球化学研究中开展 常规监测。对于海水中痕量元素的现场测定分析，如Fe， 一般应该满足以下几
点需求
① 要求现场分析仪器具有高灵敏度，宽动态范围，不仅能够用于近海较高
浓度Fe元素的测定分析，而且能够适用于大洋水体中低浓度Fe元素分析的需 求。
② 要求满足长期监测的需求，要求现场仪器解决长期水下工作的污染问题等等。
③ 根据监测仪的特殊使用环境，要求在线测量仪能够自动完成取样、混合、 反应、进样及测量。
根据上述需求，本发明提供一种能够在线进行自动取样，混合、反应、进样及自动监测水体中痕量元素浓度的在线高光谱监测仪。 以下为本发明设计原理。
长光程吸收光谱仪测定痕量元素Fe的基本原理就是分光光度法。分光光度 法是分光谱来鉴定物质性质及含量的技术，其理论依据主要是利用物质特有的 Lambert-Beer定律(--束单色光通过溶液后，吸光度与溶液的浓度和液层的厚 度的乘积成正比)。 一单色光通过某溶液，根据Lambert-Beer定律，有
A二lg(10/It):kbc
其中b为样品光程长度(cm)， c为样品浓度(mol/L)， k为样品摩尔吸收 系数(￡'.wor''Cm-')，对于一定的分光光度计及配件，b是常数，对于某一样品 和波长，k是常数，因此，有
Ac =——
艮P:样品浓度的检测限由探测器光电特性(A4)和样品光程等因素联合确 定。如对于亚铁，最大摩尔吸收系数约为2.8xlOV.m。r'.c;7r1，如果采用10cm 光程的比色皿，假若分光光度计吸光度的测量限为0.001，则可估算得亚铁浓度 的检测限约为10"卿/.r、但是，如果采用300cm光程的比色皿，则可估算出亚
铁的检测限约为0.l鹏o/.r1。即长光程样品池可显著提高浓度检测限。本发明
的水体中痕量元素的高精度在线高光谱监测仪即是基于这一原理而设计的。 以下结合附图对本发明进行详细描述。
如图1所示， 一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪，其包括 水体抽取装置，用于抽取来自水体的样品溶液；
自动进样装置6，用于自动抽取来自水体抽取装置的样品溶液并进行混合反
应形成待测溶液；
长光程液芯样品池3，接收来自自动进样装置6的待测溶液；
光源4，将输出光通过设于长光程液芯样品池3上的入光口入射至样品池中；
光纤光谱仪2，接收由长光程液芯样品池4出光口出射的光信号并进行采集
与处理；自动进样控制单元5，用于控制自动进样装置6抽取与混合样品溶液的动作; 监测主控单元1，用于协调自动进样装置6与光纤光谱仪2之间的工作过程，
并对光纤光谱仪2的采集结果进行存储及处理。
所述监测主控单元1为PC104，监测主控单元1与光纤光谱仪2之间通过 PC104总线连接通信，光纤光谱仪2的入光口通过光纤9与长光程液芯样品池3 的出光口 L—o连接，长光程液芯样品池3的入光口 L一i与光源4的出光口之间 通过光纤8相连，长光程液芯样品池3的进水口 W—i通过管件14与自动进样装 置6连通，长光程液芯样品池3的出水口 W—o通过管件与二通电磁阀15的a端 相连，二通电磁阀15的b端与三通接头16的b端通过管件相连，三通接头16 的c端通过管件19与自动进样装置6相通，三通接头16的a端通过管件与废 水池17的入水口相连，废水池17的出水口与出废水低压泵18的进水口之间通 过管件相连。
如图2及图3所示，自动进样装置6包括存放待反应试剂的试剂池20、连接 水体抽取装置的存放样品溶液的样品池21、用于缓存按一比例配比的待反应试 剂及样品溶液的样品混合池31、分别将待反应试剂及样品溶液抽取至样品混合 池31的抽取装置。
该抽取装置包括用于抽取试剂池20待反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取样 品池21样品溶液的第二蠕动泵及与样品混合池31连接的注射泵。
该自动进样装置6还包括一纯水池22，该第二蠕动泵为双通道蠕动泵，该 纯水池22与第二蠕动泵的输入端连接，第二蠕动泵的输出端分别与样品混合池 31及长光程液芯样品池3相连接。
试剂池20与安装在第一蠕动泵上的第一蠕动泵管34的一端与相通，第一 蠕动泵管34的另一端接第二四通接头42的a端，样品池21与第一四通接头41 的b端，第一四通接头41的d端与安装在第二蠕动泵上一通道的第二蠕动泵管 35的一端相通，第二蠕动泵管35的另一端与第一三通电磁阀37的a端相连， 第一四通接头41的a端与第一三通电磁阀37的b端相连，第一三通电磁阀37 的c端与第二四通接头42的b端相连，第二四通接头42的d端连接至第二三通电磁阀39的c端，纯水池22与安装在第二蠕动泵上另一通道的第三蠕动泵 管36的一端相通，第三蠕动泵管36的另一端连接三通接头45的b端，三通接 头45的c端通过第一二通电磁阀38连接至第二四通接头42的c端，第三蠕动 泵管36的另一端即三通接头45的a端连接至三通接头44的a端，三通接头44 的c端通过通过管件14连接至长光程液芯样品池3的进水口 W_i，三通接头44 的b端连接至第二三通电磁阀39的b端，第二三通电磁阀39的a端连接至三 通接头43的b端，三通接头43的a端通过第二二通电磁阀40、管件19与废水 抽取装置连接，废水抽取装置包括与第二二通电磁阀40连接的废水池17及与 废水池17连接的出废水低压泵，该废水池17还通过第三二通电磁阀15与长光 程液芯样品池连接，通接头43的c端连接至样品混合池31。
第一蠕动泵由第一步进电机及单通道蠕动泵头构成，其中，第一步进电机 的转轴与单通道蠕动泵头的转轴固定在一起；
第二蠕动泵由第二步进电机及双通道蠕动泵头构成，其中，第二步进电机
的转轴与双通道蠕动泵头的转轴固定在一起。
本发明抽取装置所使用的蠕动泵、电磁阀具有以下特点输送的介质不与 泵体或阀体接触，这样有利于输送一些对金属腐蚀性较强的介质，例如各种
酸、碱溶液，或者一些含氯离子的盐溶液；同时，清洗、拆卸简单快捷。由于 介质只在软管内流动，清洗仅针对软管即可，而且蠕动泵软管的安装和拆卸都 比较简单，只要点动电机，就可完成安装、拆卸操作；另外，可控制转速和流 量。用于蠕动泵的步进电机经过减速以后，转速都不高， 一般最大转速不超过 165转/分钟，而且在电机的选型上可采用手动调速和变频调速，从而更好地控 制流量。
注射泵包括插装于样品混合池31中的活塞、与活塞末端连接的活塞手柄32、 注射泵头28及插装于注射泵头28内并能做往复移动的丝杆29及与丝杆29末 端连接的第三步进电机25，丝杆29与活塞手柄32连接并能带动活塞手柄32做 往复移动。活塞手柄32其外部设有一手柄夹具33，手柄夹具33通过安装于丝 杆29上的螺丝与丝杆连接，从而将丝杆29与活塞手柄32装配一起。该长光程液芯样品池3采用光程为500cm、内径为550 P m、两端安装有"T" 型光液耦合器的液芯波导。
该水体抽取装置包括进水体低压泵10、设于进水体低压泵10进水口的粗过 滤网12、设于进水体低压泵10出水口的细过滤网7及设于粗过滤网12外侧的 防生物附着的清洁装置11。清洁装置11通过支架紧贴粗过滤网12安装在其正 上方，在进水体低压泵10的作用下，该出水口通过管件13为自动进样装置6 供给经过滤的样品溶液。本发明中，细过滤网7为孔径小于20;/m的过滤网，粗 过滤网12为孔径小于l腿、大于20/zm的过滤网。
如图4所示，该自动进样控制单元5包括用于驱动三个步进电机转动的步 进电机驱动模块U2，用于驱动第一、第二三通电磁阀37、 39及第一、第二二通 电磁阀38、 40动作的第一驱动器U3，用于驱动水体低压泵10、清洁装置ll、 第三二通电磁阀15及出废水低压泵18动作的第二驱动器U4，连接步进电机驱 动模块U2、第一驱动器U3及第二驱动器U4的处理器Ul。
处理器U1为单片机"C8051F020"，该单片机自有两个UART串口，步进电 机驱动模块U2为三轴步进电机驱动控制模块"TMCM303"，第一、第二驱动器U3、 U4均为工业四线驱动器"L6374"，自动进样控制单元5还包括两串行通讯接口 芯片U5、U6， Ul的UART0串口之TX0和RX0分别与串行通讯接口芯片U5的Tin 和Rout相连，串行通讯接口芯片U5的Tout、 Rin和GND通过电缆与监测主控 单元1的COM 口相连，实现处理器U1与监测主控单元1之间的串行通讯；处理 器Ul的UART1串口之TX1和RX1分别与串行通讯接口芯片U6的Tin和Rout相 连，串行通信接口芯片U6的Tout、 Rin和GND分别与步进电机驱动模块U2的 串行通讯端的Rin和Tout端以及GND端相连，实现处理器Ul与步进电机驱动 模块U2之间的串行通讯；步进电机驱动模块U2的A00、 A10、 B00、 B10连接电 机23的A0、 Al、 B0、 Bl， U2的A01、 All、 B01、 Bll连接电机24的A0、 Al、 B0、 Bl， U2的A02、 A12、 B02、 B12连接电机25的A0、 Al、 B0、 Bl; Ul的 P1.0 P1.3 口对应U3的IN1 IN4输入端，第一驱动器U3的0UT1 0UT4端连
12接电磁阀37、 38、 39、 40的供电控制端，处理器U1的PI. 4 P1. 7 口对应U4 的IN1 IN4输入端，第二驱动器U4的0UT1 0UT4端连接电磁阀15、低压泵 10、 18及清洁装置11的供电控制端。
结合附图1-4，采用光程为500cm、内径为550/zm的液芯波导(WPI Inc.)， 光谱仪采用PC2000-PC104光纤光谱仪(Ocean Optics Inc.)采用混合样品池 (注射器)共需进混合样品2ml，样品与试剂的配比为20:1，进海水和纯水的 蠕动泵管其内径为1.6mm，进试剂的蠕动泵管其内径为0.7mm，混合样品反应时 间180s，该发明的现场工作过程具体实施如下
(1) 、测量仪上电，Ul初始化，Pl端开始自动进样控制；光源4上电， PC104 l启动工作，等待进样成功后进行光信息采集；
(2) 、 P1.7置1，安装在平滑"粗"过滤网12正上方的清洁装置11启动 工作，对"粗"过滤网12进行3次均匀的清扫；
(3) 、 P1.7清零，清洁装置ll停止工作；P1.4置l，低压泵10启动工作， 将现场海水经"粗"过滤网12和"细"过滤网7过滤后泵入海水样品池21， 控制水泵抽水时间，确保注入海水样品池21的海水样满足测量所需；
(4) 、 P1.4清零，低压泵10停止工作；P1.0置l， P1.2置l，电磁阀37、 39的a、 c两端连通、a、 b两端断开；P1.5置l，电磁阀15的a、 b端接通；
(5) 、 Ul向步进电机驱动模块U2发送控制电机23、 24、 25分别以设定的 速度同时向右转的指令，U2根据指令驱动相应电机带动与之连接的泵头以指定 的方向和速度将海水和试剂按20: 1的比例均匀送入样品混合池(注射器)31， 同时，将纯水同步送入液芯波导3，对液芯波导进行测量前的清洗；
(6) 混合进样结束后Ul向U2发送控制电机23、 24、 25同时停止转动的 指令，U2根据接收指令停止相应电机及与之连接的泵头工作；
(7) 、自动混合进样完成时进样装置所处状态如图2所示，此时U1向PC104 发送混合进样结束提示信息；同时启动180s的混合样品反应时间中断；
(8) 、 PC104在接收到U1的状态提示信息后，启动一次光谱测量过程，完成基线测量(此时，液芯波导中充满纯水)；
(9) 、混合反应时间到，时间屮断结束，P1.2清零，电磁阀39的a、 b端 接通，a、 c端断开；
(10) 、 Ul向U2发送控制电机25以设定的速度向左转的指令，U2根据指 令驱动电机25带动与之连接的注射泵头以指定的方式转动，将混合样品池(注 射器)31中已反应混合样品经W一i端送入长光程液芯波导3;
(11) 、将己反应样品全部送入液芯波导3后自动进样装置所处状态如图3 所示，此时液芯波导3中完全充满已反应混合样品；
(12) 、 P1.3清零，电磁阀39的a、 b端接通，a、 c端断开，P1.5清零， 电磁阀15的a、 b端端开；
(13) 、 Ul向U2发送控制电机25停止转动的指令，U2根据接收指令停止 电机25转动；同时，U1向PC104发送液芯波导3进样结束提示信息；
(14) 、 PC104在接收到U1的状态提示信息后，启动一次光谱测量过程，完 成样品光谱测量；
(16) 、 P1.0清零，Pl. 1、 Pl. 2、 P1.4置l，电磁阀15、 37、 38的a、 b端 连通，37的a、 c端断开，39的a、 c端连通，a、 b端断开；
(17) 、Ul向U2发送控制电机24、25分别以设定的速度同时向右转的指令， U2根据指令驱动相应电机带动与之连接的泵头以指定的方向和速度将纯水分别 送入样品混合池(注射器)31和液芯样品池3，利用纯水对样品混合池31和液 芯样品池3同步进行测量后清洗，此时进样装置所处状态如图2所示；
(18) 、 Ul向U2发送控制电机24、 25同时停止工作的指令，U2根据接收 指令停止相应电机及与之连接的泵头转动；
(19) 、 P1.4清零，P1.3置l，电磁阀15的a、 b端断开，电磁阀40的a、 b端接通；
(20) 、 Ul向U2发送控制电机25以指定速度向左转的指令，U2根据指令 驱动电机25带动与之连接的注射泵头以指定的方式转动，将清洗后的废水排至 废液池中；(22) 、 Ul向U2发送控制电机25停止转动的指令，U2根据接收指令停止 电机25转动；
(23) 、 P1.5、 P1.6置位，启动低压泵18将残留在液芯波导和废液池中的 废液完全排出后P1.5、 P1.6清零，低压泵18停止工作；
(24) 、如需重复测量，返回至步骤(3)。
权利要求
1、一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪，其特征在于包括水体抽取装置，用于抽取来自水体的样品溶液；自动进样装置(6)，用于自动抽取来自水体抽取装置的样品溶液并进行混合反应形成待测溶液；长光程液芯样品池(3)，接收来自自动进样装置(6)的待测溶液；光源(4)，将输出光通过设于长光程液芯样品池(3)上的入光口入射至样品池(3)中；光纤光谱仪(2)，接收由长光程液芯样品池(3)出光口出射的光信号并进行采集与处理；自动进样控制单元(5)，用于控制自动进样装置(6)抽取与混合样品溶液的动作；监测主控单元(1)，用于协调自动进样装置(6)与光纤光谱仪(2)之间的工作过程，并对光纤光谱仪(2)的采集结果进行存储及处理。
2、 根据权利要求1所述的在线高光谱监测仪，其特征在于自动进样装置 包括存放待反应试剂的试剂池(20)、连接水体抽取装置的存放样品溶液的样品 池21、用于缓存按一比例配比的待反应试剂及样品溶液的样品混合池(31)、分 别将待反应试剂及样品溶液抽取至样品混合池(31)的抽取装置。
3、 根据权利要求2所述的在线高光谱监测仪，其特征在于该抽取装置包 括用于抽取试剂池(20)待反应试剂的第一蠕动泵、用于抽取样品池(21)样 品溶液的第二蠕动泵及与样品混合池(31)连接的注射泵。
4、 根据权利要求3所述的在线高光谱监测仪，其特征在于该自动进样装 置(6)还包括一纯水池(22)，该第二蠕动泵为双通道蠕动泵，该纯水池(22) 与第二蠕动泵的输入端连接，第二蠕动泵的输出端分别与样品混合池(31)及 长光程液芯样品池(3)相连接。
5、 根据权利要求4所述的在线高光谱监测仪，其特征在于试剂池(20)与安装在第一蠕动泵上的第一蠕动泵管(34)的一端与相通，第一蠕动泵管(34) 的另一端接第二四通接头(42)的a端，样品池(21)与第一四通接头(41) 的b端，第一四通接头(41)的d端与安装在第二蠕动泵上一通道的第二蠕动 泵管(35)的一端相通，第二蠕动泵管(35)的另一端与第一三通电磁阀(37) 的a端相连，第一四通接头(41)的a端与第一三通电磁阀(37)的b端相连， 第一三通电磁阀(37)的c端与第二四通接头(42)的b端相连，第二四通接 头(42)的d端连接至第二三通电磁阀(39)的c端，纯水池(22)与安装在 第二蠕动泵上另一通道的第三蠕动泵管(36)的一端相通，第三蠕动泵管(36) 的另一端通过第一二通电磁阀(38)连接至第二四通接头(42)的c端，第三 蠕动泵管(36)的另一端还分别连接至第二三通电磁阀(39)的b端及长光程 液芯样品池(6)，第二三通电磁阀(39)的a端连接至样品混合池(31)。
6、 根据权利要求5所述的在线高光谱监测仪，其特征在于第一蠕动泵由 第一步进电机(23)及单通道蠕动泵头(26)构成，其中，第一步进电机(23) 的转轴与单通道蠕动泵头(26)的转轴固定在一起；第二蠕动泵由第二步进电机(24)及双通道蠕动泵头(27)构成，其中， 第二步进电机(24)的转轴与双通道蠕动泵头(27)的转轴固定在一起；注射泵包括插装于样品混合池(31)中的活塞、与活塞末端连接的活塞手 柄(32)、注射泵头(28)及插装于注射泵头(28)内并能做往复移动的丝杆(29) 及与丝杆(29)末端连接的第三步进电机(25)，丝杆(29)与活塞手柄(32) 连接并能带动活塞手柄(32)做往复移动。
7、 根据权利要求5或6所述的在线高光谱监测仪，其特征在于第二三通 电磁阀(39)的a端还通过第二二通电磁阀(40)与废水抽取装置连接，废水 抽取装置包括与第二二通电磁阀(40)连接的废水池(17)及与废水池(17) 连接的出废水低压泵(18)，该废水池(17)还通过第三二通电磁阀(15)与长 光程液芯样品池(3)连接。
8、 根据权利要求7所述的在线高光谱监测仪，其特征在于该长光程液芯 样品池采用两端安装有光液耦合器的液芯波导。
9、 根据权利要求8所述的在线高光谱监测仪，其特征在于该水体抽取装 置包括进水体低压泵(10)、设于进水体低压泵(10)进水口的粗过滤网(12)、设于进水体低压泵(10)出水口的细过滤网(7)及设于粗过滤网(12)外侧的防生物附着的清洁装置(11)。
10、 根据权利要求9所述的在线高光谱监测仪，其特征在于该自动进样控制单元包括用于驱动三个步进电机转动的步进电机驱动模块(U2)，用于驱动 第一、第二三通电磁阀(37、 39)及第一、第二二通电磁阀(38、 40)动作的 第一驱动器(U3)，用于驱动水体低压泵(10)、清洁装置(11)、第三二通电磁 阀(15)及出废水低压泵(18)动作的第二驱动器(U4)，连接步进电机驱动模 块(U2)、第一驱动器(U3)及第二驱动器(U4)的处理器(Ul)。
全文摘要
本发明公开了一种水体痕量元素的在线高光谱监测仪，其包括水体抽取装置，用于抽取来自水体的样品溶液；自动进样装置(6)，用于自动抽取来自水体抽取装置的样品溶液并进行混合反应形成待测溶液；长光程液芯样品池(3)，接收来自自动进样装置(6)的待测溶液；光源(4)，将输出光通过设于长光程液芯样品池(3)上的入光口入射至样品池中；光纤光谱仪(2)，接收由长光程液芯样品池(3)出光口出射的光信号并进行采集与处理；自动进样控制单元(5)，用于控制自动进样装置(6)抽取与混合样品溶液的动作；监测主控单元(1)，用于协调自动进样装置(6)与光纤光谱仪(2)之间的工作过程，并对光纤光谱仪(2)的采集结果进行存储及处理。本发明能有效减少物耗和人工，提高了分析的可靠性和准确性。
文档编号G01N21/00GK101477034SQ200910036608
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者卢桂新, 孙兆华, 曹文熙, 彩 李, 杨跃忠, 柯天存, 郭超英 申请人:中国科学院南海海洋研究所