专利名称：一种投入式紫外吸收在线分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投入式紫外吸收水中有机物检测的在线分析仪器，属于水质检测仪器设备技术领域。
背景技术：
有机物是水质标准中需要重点控制的指标之一。因此，有机污染物的浓度如化学需氧量(COD)、总有机碳(T0C)、生化需氧量(B0D)、紫外吸收(UVA)及溶解性有机碳(DOC)等指标的在线监测是一个十分重要的研究课题，近年来得到了很大的重视和发展。紫外吸光度(UVA)作为一项有机污染的综合指标已问世多年，它主要是通过测量水样的紫外吸光度数据来间接计算有机物的水质参数COD、TOC等。作为一项物理光学指标，紫外吸光度在测定过程中基本上不用化学试剂，没有化学反应，无二次污染，且氯离子对分析无干扰、响应速度快、仪器故障率低、易于做到在线监测。我国国家环保局制定了 HJ/ T 191-2005《紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪技术要求》，规定了地表水、地下水和污水中的紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪的技术要求和性能测试方法，使该类仪器的研制生产和性能检验有了统一的规范。目前市场上的紫外(UV)分析仪普遍是柜式设计，对环境条件要求较高，在水质检测时，要对水体进行采集，需安装水样采集装置，提高了水质测量的成本，且不能灵活运用到现场，因此在使用上也受到一定的限制。此外，仪器单波长检测一般由低压汞灯做光源， 多波长检测一般采用普通氙灯、氘灯和钨灯等，功耗大，灯的使用寿命短。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可将仪器直接投入水中对水质进行原位检测，无需取样或外加设备的投入式紫外吸收在线分析仪。解决上述技术问题的技术方案是
一种投入式紫外吸收在线分析仪，它由外壳体、测量池、电源、测量单元、参比单元、控制单元组成，测量池安装在外壳体内，外壳体的端部连接有深水连接器，深水连接器内铺设有电缆线，电源安装在外壳体内测量池的一侧，测量单元、参比单元、控制单元安装在外壳体内测量池的另一侧，沿测量池轴线方向有贯穿测量池的通光孔，测量池中部有与外壳体外部连通的进水孔，在测量池进水孔两侧相对的通光孔腔体内分别安装有透镜，透镜轴线与电源光轴、测量单元光轴在一条直线上，测量单元与参比单元呈10°-30°角度布置，测量单元、参比单元的信号输出端与控制单元相连接。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述安装在电源一侧的测量池的透镜连接有可更换的光程插件。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述测量单元由测量滤光片、测量光电检测器和测量峰值检测电路组成，测量滤光片、测量光电检测器和测量峰值检测电路从上到下依次安装，所述参比单元由参比滤光片、参比光电检测器和参比峰值检测电路组成，参比滤光片、参比光电检测器和参比峰值检测电路从下到上依次安装，参比滤光片与测量滤光片呈 10°-30°角度放置安装。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述电源由高压脉冲电源和脉冲氙灯组成。上述投入式紫外吸收在线分析仪，测量池外侧安装有清洗支架，清洗支架连接弯通接头，弯通接头与清洗控制装置的导管相连接，清洗控制装置内部依次安装有微型空压机、压力控制器、储气罐、电磁阀，它们之间由气管相连，储气罐上部装有压力表，由电磁阀弓丨出的导管与清洗支架上的弯通接头相连接，控制单元与清洗控制装置控制连接。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述外壳体与测量池之间连接处有双层密封圈。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述测量光电检测器和参比光电检测器采用硅光电池。上述投入式紫外吸收在线分析仪，所述控制单元包括微处理器和稳压电源，微处理器包括I/O控制单元、AD转换单元和RS485通信单元。本发明的有益之处在于
本发明采用整体密封防水结构，可以将该仪器直接投入被测水体中进行监测，使测量更加方便快速，无需取样，节约成本；检测采用双波长紫外吸收水中的有机物，无需试剂，避免了二次污染；检测时可根据被测水体有机物浓度选择合适的光程。此外，清洗装置采用压缩空气通过清洗支架上的弯通接头定期对仪器透镜进行自动清洗，降低了仪器维护量。
图1本发明的结构示意图； 图2是图1的侧视图3是测量单元结构示意图； 图4是参比单元结构示意图； 图5是光程插件结构示意图； 图6是清洗支架结构示意图； 图7是清洗控制装置结构框图； 图8是控制单元结构框图。图中标记如下深水连接器1、吊环2、高压脉冲电源3、脉冲氙灯4、光程插件5、透镜6、透镜7、参比峰值检测电路8、参比光电检测器9、参比滤光片10、测量滤光片11、测量光电检测器12、测量峰值检测电路13、控制单元14、外壳体15、弯通接头16、清洗支架17、 密封圈18、锁紧螺母19、密封垫20、螺母垫片21、清洗头22。
具体实施例方式本发明提供一种投入式检测水体有机物的在线分析仪，图中显示的实施例仪器整体为Φ 70mm、H550mm的圆柱体，也可以采用其它外形，如长方体等。仪器外壳体15采用防水防腐材质，可以为不锈钢或其它非金属材料，如高强度工程塑料等，连接处通过双层密封圈进行密封防水。外壳体15的端部与深水连接器1相连接，深水连接器1内有电缆线连接测量仪器与外部设施。外壳体15的端部还有连接吊环2。
图中显示，距仪器顶部2/3左右处为开放的测量池，测量池中间有与外壳体外部连通的进水孔，进水孔将测量池分为上下两部分。沿测量池轴线方向有贯穿测量池的通光孔，带有厚2. 5mm左右透镜6的光程插件5安装在测量池上部的通光孔内，且通过密封圈进行密封，测量池下部的通光孔内直接安装有2. 5mm的透镜7，与光程插件5上的透镜6相对应。光程插件5内有锁紧螺母19，将密封垫20和Φ 12mm、厚约为2. 5mm透镜6固定在光程插件5上；光程插件5可分为不同的光程，实际应用时根据被测水体有机物浓度进行合理的选择。图中显示，电源安装在外壳体内测量池的一侧，测量单元、参比单元、控制单元安装在外壳体内测量池的另一侧。电源由高压脉冲电源3和脉冲氙灯4组成，通过特定频率控制脉冲氙灯4产生光源，透镜轴线与光源轴线、测量单元光轴在一条直线上。测量单元和参比单元，且呈10°-30°布置，测量单元从上到下依次安装有测量滤光片11、测量光电检测器12和测量峰值检测电路13，参比单元从下到上依次安装参比滤光片8、参比光电检测器 9和参比峰值检测电路10。控制单元14与测量单元、参比单元由导线相连接，控制单元14 有微处理器单元和稳压电源，它们平行布置。图中显示，测量池周围安装由两个半环形连接固定在一起的清洗支架17，清洗支架17外侧的弯通接头16与自动清洗控制装置的导管相连接.清洗支架17可为不锈钢材质，厚度约为6-7mm，由两个半环形通过一定数目的不锈钢螺钉连接固定在测量池外侧。清洗支架17内侧连有清洗头22，与清洗头22相对应是弯通接头16，通过螺母垫片21将弯通接头16固定。清洗控制装置为压缩空气自动清洗，在仪器每次测量前启动清洗控制装置对测量池上的透镜进行自动清洗。清洗控制装置内部依次安装有微型空压机、压力控制器、储气罐、电磁阀，它们之间由气管相连，储气罐上部装有压力表。由电磁阀引出的导管与清洗支架17上的弯通接头16相连接。控制单元14控制整个清洗过程。图中显示，控制单元14包括微处理器和稳压电源，微处理器包括I/O控制单元、AD 转换单元和RS485通信单元，工作时稳压电源向仪器各部分的电子单元提供所需的电压， 微处理器将测量、参比光路的峰值转换为数字信号，再进行计算得到有机物浓度值。本发明的工作过程如下
首先依据监测水质有机物浓度选择合适的带有透镜的光程插件5。测试前用清洗控制装置对仪器透镜进行自动清洗。高压脉冲电源3产生一定的工作电压供给脉冲氙灯4，由控制单元14内部的微处理器输出的触发脉冲，来控制脉冲氙灯4闪烁的工作频率。光源发出的光经透镜6通过测量池后，分别通过254nm的测量滤光片11和550nm的参比滤光片10， 到达测量光电检测器12和参比光电检测器9进行光电转换后，分别由测量峰值检测电路 13、参比峰值检测电路8转换后的微弱光信号进行峰值保持，将测量光路的峰值、参比光路的峰值传输给控制单元14内部的微处理器上的A/D转换单元转换为数字信号，再进行计算得到有机物浓度值，通过串行通信接口送给上位机。控制单元14内部的稳压电源向仪器各部分的电子单元提供所需的电压。
权利要求
1.一种投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于它由外壳体(15)、测量池、电源、测量单元、参比单元、控制单元(14)组成，测量池安装在外壳体(1 内，外壳体(1 的端部连接有深水连接器(1)，深水连接器(1)内铺设有电缆线，电源安装在外壳体(1 内测量池的一侧，测量单元、参比单元、控制单元(14)安装在外壳体(1 内测量池的另一侧，沿测量池轴线方向有贯穿测量池的通光孔，测量池中部有与外壳体(1 外部连通的进水孔，在测量池进水孔两侧相对的通光孔腔体内分别安装有透镜(6)和透镜(7)，两透镜的轴线与电源光轴、测量单元光轴在一条直线上，测量单元与参比单元呈10°-30°角度布置，测量单元、参比单元的信号输出端与控制单元(14)相连接。
2.根据权利要求1所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述安装在电源一侧的测量池的透镜(6)连接有可更换的光程插件(5)。
3.根据权利要求2所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述测量单元由测量滤光片(11)、测量光电检测器(1 和测量峰值检测电路(1 组成，测量滤光片(11)、 测量光电检测器(1 和测量峰值检测电路(1 从上到下依次安装，所述参比单元由参比滤光片(10)、参比光电检测器(9)和参比峰值检测电路⑶组成，参比滤光片(10)、参比光电检测器(9)和参比峰值检测电路(10)从下到上依次安装，参比滤光片(10)与测量滤光片(11)呈10°-30°角度放置安装。
4.根据权利要求3所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述电源由高压脉冲电源( 和脉冲氙灯(4)组成。
5.根据权利要求4所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于测量池外侧安装有清洗支架(17)，清洗支架(17)连接弯通接头(16)，弯通接头(16)与清洗控制装置的导管相连接，清洗控制装置内部依次安装有微型空压机、压力控制器、储气罐、电磁阀，它们之间由气管相连，储气罐上部装有压力表，由电磁阀引出的导管与清洗支架(17)上的弯通接头(16)相连接，控制单元(14)与清洗控制装置控制连接。
6.根据权利要求5所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述外壳体(15) 与测量池之间连接处有双层密封圈。
7.根据权利要求6所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述测量光电检测器(12)和参比光电检测器(9)采用硅光电池。
8.根据权利要求7所述的投入式紫外吸收在线分析仪，其特征在于所述控制单元 (14)包括微处理器和稳压电源，微处理器包括I/O控制单元、AD转换单元和RS485通信单兀。
全文摘要
一种投入式紫外吸收在线分析仪，属于水质检测仪器设备技术领域，用于在水中对水质进行原位检测，其技术方案是它由外壳体、测量池、电源、测量单元、参比单元、控制单元组成，测量池安装在外壳体内，电源安装在外壳体内测量池的一侧，测量单元、参比单元、控制单元安装在外壳体内测量池的另一侧，沿测量池轴线方向有贯穿测量池的通光孔，测量池中部有进水孔，在测量池进水孔两侧相对的通光孔腔体内分别安装有透镜，透镜轴线与电源光轴、测量单元光轴在一条直线上，测量单元与参比单元呈10o-30o角度布置，测量单元、参比单元的信号输出端与控制单元相连接。本发明可以将该仪器直接投入被测水体中进行监测，测量方便快速，无需取样，节约成本。
文档编号G01N21/33GK102252989SQ20111010661
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘君华, 卢艳青, 安胜波, 李少华, 李晓光, 胡海珠, 许利剑, 陈清清 申请人:河北先河环保科技股份有限公司