一种水质检测仪器检测水中磷含量的方法与流程

本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种核磁共振传感器检测水中的有机磷的系统。

背景技术：

核磁共振(nmr)是研究有机化合物结构与性能的主要物理技术之一，近年来，nmr在有机磷化学中的应用非常普遍。研究表明，具有自旋运动的原子核都具有核磁共振现象，磷是单同位素元素，31p在自然界中丰度为100％，磷原子核自旋量子数j-1／2，因此具有核自旋运动，具有核磁共振现象。磷原子的nmr谱可以推测出有机磷化合物分子中存在的基本基团的类型和分子中相邻基团的信息。近年来应用了傅里叶转换器大大改进了31pnmr的灵敏度。不仅如此，对那些溶解度较小或难以测定的有机磷化合物的31pnmr，也因为加用了傅里叶转换器而可以进行研究。

水污染是由化学物质造成水的使用价值降低或丧失，污染环境的水由于过多的含有有机磷，会影响水生生物，影响饮用水源、风景区景观，污水中的有机物被微生物分解时消耗水中的氧，影响水生生物的生命，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、硫醇等难闻气体，使水质进一步恶化，为了保护水环境，必须加强对污水排放的监测，核磁共振能够快速检测水质的有机磷。因此，针对上述问题提出一种水质检测仪器。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水质检测仪器，利用核磁共振传感器检测水中的有机磷，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水质检测仪器检测水中磷含量的方法,包括如下步骤：

(a)样品采集：采集待测水质样品；

(b)样品低场核磁分析:对所述待测水质样品放入水质检测仪器中，进行低场核磁共振分析，利用cpmg脉冲序列法采集核磁共振回波信号，获得回波衰减曲线数据，经反演算法及质量归一化处理获得横向弛豫时间t2曲线；

(c)样品测量：对待测水质样品的磷元素进行测量，获得磷含量数据；

(d)模型的建立:将所述回波衰减曲线数据与所述水分含量和脂肪含量数据进行拟合，建立水分含量和脂肪含量的回归模型；

(e)模型的评价：根据所述回归模型预测值与参考值的相关系数rcal2和rcv2、均方根误差rmsec和预测标准差sep对所述回归模型进行评估；

其中，步骤(c)中cpmg脉冲序列法采用的参数为：90度脉宽p1：11μs，180度脉宽p2：23μs，重复采样等待时间tw：1000-10000ms，前置放大增益prg：[1，2，3]，ns：4，8，16，nech：1000-10000,接收机带宽sw：100，200，300khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.015ms，时延dl1：0.2ms。

其中，反演算法采用一维反拉普拉斯算法。

所述步骤(d)中所述拟合采用偏最小二乘回归方法(plsr)及主成分回归法(pcr)。

所述一种水质检测仪器，包括壳体、吸水头、滴管、核磁共振传感器，所述壳体左端面固定连接有拉伸弹性管，所述拉伸弹性管末端固定连接有吸水头，所述壳体内部左侧壁固定连接有第一水泵。

所述拉伸弹性管与第一水泵的左端面相通

所述第一水泵左端面固定连接有第一水管。

所述第一水管下端面从左至右依次固定连接有第二水管和第三水管

所述第二水管末端固定连接有样品桶，所述第二水管上安装有阀门。

所述第一水管末端固定连接有蓄水箱。

所述第一水管上安装有第二水泵

所述第三水管末端固定连接有滴管。

所述壳体内部底端固定连接有核磁共振传感器和蓄电池。

所述壳体上端面从左至右依次固定连接有显示屏和太阳能电池板。

所述壳体上端面设有第一按钮、第二按钮和第三按钮，所述第一壳体左右两侧均固定连接有固定块。

所述固定块下端面固定连接有电动推杆，所述电动推杆末端固定连接有底座。

优选的，所述样品桶均匀分布在壳体内部底端，且样品桶的数量为若干个。

优选的，所述太阳能电池板与蓄电池的输入端电性连接。

优选的，所述滴管位于核磁共振传感器正上方。

优选的，所述第一水泵和阀门均与第一按钮电性连接。

优选的，所述第二按钮与第二水泵之间的连接关系为电信连接。

优选的，所述第三按钮与电动推杆之间的连接关系为电性连接。

所述核磁共振传感器包括同时使得水流体部分经受磁场b和多个rf脉冲，其中rf脉冲包括i.激发rf脉冲；和ii.至少一个再聚焦rf脉冲。

激发rf脉冲和再聚焦脉冲可以例如是以rf脉冲串的形式，激发rf脉冲的有用的时长和幅值是本领域习知的并且可以通过简单的试验和误差使其最优化。

本发明涉及的检测方法操作过程简单，待测样品无需前处理，重复性好，分析时间短，在建立好用于预测的回归模型之后对所有其他待测样品仅需要测量回波衰减曲线数据即可通过回归模型预测磷含量，检测的数值准确、稳定，提高了测量效率，可以满足生产现场对样品的快速分析需求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过设置的拉伸弹性管和吸水头，可以通过拉伸弹性管的伸缩，把吸水头放入水源中，把水吸入装置内部进行检测，减少了取样繁琐的过程，简化了检测步骤，方便使用，通过设置的样品桶，不仅可以对水样进行检测，还可以把水样自动存储起来，方便后期的进一步检测，使检测结果更加的严谨，通过设置的第二水泵和蓄水箱，通过第二水泵把蓄水箱中的水抽入第一水管中，对第一水管和拉伸弹性管中的残留的水进行清洁，防止对下一次的水质检测的准确性造成影响，通过设置的核磁共振传感器对水质进行精确的检测，使检测结果更加的准确。

2、本发明中，通过设置的太阳能电池板，可以在没有电源的野外，通过太阳能电池板给装置供电，检测器的使用场景更加的广泛，通过设置的电动推杆和底座，当在河边使用该装置时，可以通过电动推杆的启动，把整个装置架在泥土上方，防止泥土粘在装置上，难以清洁，具有巨大的经济效益和广泛的市场前景，值得推广使用。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图。

图2为本发明外观结构示意图。

图3为本发明主视图。

图中：1-壳体、2-拉伸弹性管、3-吸水头、4-第一水泵、5-第一水管、6-第二水管、7-样品桶、8-阀门、9-蓄水箱、10-第二水泵、11-底座、12-第三水管、13-滴管、14-核磁共振传感器、15-蓄电池、16-显示屏、17-太阳能电池板、18-第一按钮、19-第二按钮、20-第三按钮、21-固定块、22-电动推杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：

一种水质检测仪器检测水中磷含量的方法,包括如下步骤：

(a)样品采集：采集待测水质样品；

(b)样品低场核磁分析:对所述待测水质样品放入水质检测仪器中，进行低场核磁共振分析，利用cpmg脉冲序列法采集核磁共振回波信号，获得回波衰减曲线数据，经反演算法及质量归一化处理获得横向弛豫时间t2曲线；

(c)样品测量：对待测水质样品的磷元素进行测量，获得磷含量数据；

(d)模型的建立:将所述回波衰减曲线数据与所述水分含量和脂肪含量数据进行拟合，建立水分含量和脂肪含量的回归模型；

(e)模型的评价：根据所述回归模型预测值与参考值的相关系数rcal2和rcv2、均方根误差rmsec和预测标准差sep对所述回归模型进行评估；

其中，步骤(c)中cpmg脉冲序列法采用的参数为：90度脉宽p1：11μs，180度脉宽p2：23μs，重复采样等待时间tw：1000-10000ms，前置放大增益prg：[1，2，3]，ns：4，8，16，nech：1000-10000,接收机带宽sw：100，200，300khz，开始采样时间的控制参数rfd：0.015ms，时延dl1：0.2ms。

其中，反演算法采用一维反拉普拉斯算法。

所述步骤(d)中所述拟合采用偏最小二乘回归方法(plsr)及主成分回归法(pcr)。

所述一种水质检测仪器，包括壳体1、吸水头3、滴管13、核磁共振传感器14，所述壳体1左端面固定连接有拉伸弹性管2。

所述拉伸弹性管2末端固定连接有吸水头3，可以通过拉伸弹性管2的伸缩，把吸水头3放入水源中，把水吸入装置内部进行检测，减少了取样繁琐的过程，简化了检测步骤，方便使用。

所述壳体1内部左侧壁固定连接有第一水泵4，所述拉伸弹性管2与第一水泵4的左端面相通，所述第一水泵4左端面固定连接有第一水管5，所述第一水管5下端面从左至右依次固定连接有第二水管6和第三水管12。

所述第二水管6末端固定连接有样品桶7，不仅可以对水样进行检测，还可以把水样自动存储起来，方便后期的进一步检测，使检测结果更加的严谨。

所述第二水管6上安装有阀门8，所述第一水管5末端固定连接有蓄水箱9，所述第一水管5上安装有第二水泵10，在对于某一水质检测后，通过第二水泵10把蓄水箱9中的水抽入第一水管5中，对第一水管5和拉伸弹性管2中的残留的水进行清洁，防止对下一次的水质检测的准确性造成影响。

所述第三水管12末端固定连接有滴管13，所述壳体1内部底端固定连接有核磁共振传感器14和蓄电池15，通过核磁共振传感器14对水质进行精确的检测，使检测结果更加的准确。

所述壳体1上端面从左至右依次固定连接有显示屏16和太阳能电池板17，把核磁共振传感器14分析出的结果显示在显示屏16上，可以在没有电源的野外，通过太阳能电池板17，给装置供电，检测器的使用场景更加的广泛。

所述壳体1上端面设有第一按钮18、第二按钮19和第三按钮20，所述第一壳体1左右两侧均固定连接有固定块21，所述固定块21下端面固定连接有电动推杆22，所述电动推杆22末端固定连接有底座11。

当在河边使用该装置时，可以通过电动推杆22的启动，把整个装置架在泥土上方，防止泥土粘在装置上，难以清洁。

所述核磁共振传感器包括同时使得水流体部分经受磁场b和多个rf脉冲，其中rf脉冲包括：i.激发rf脉冲；和ii.至少一个再聚焦rf脉冲。

激发rf脉冲和再聚焦脉冲可以例如是以rf脉冲串的形式，激发rf脉冲的有用的时长和幅值是本领域习知的并且可以通过简单的试验和误差使其最优化。

所述样品桶7均匀分布在壳体1内部底端，且样品桶7的数量为若干个，可以进行多个样品的取样，所述太阳能电池板17与蓄电池15的输入端电性连接，使用了清洁能源供电，所述滴管13位于核磁共振传感器14正上方，方便检测。

所述第一水泵4和阀门8均与第一按钮18电性连接，方便控制，所述第二按钮19与第二水泵10之间的连接关系为电信连接，可以对第一水管5进行清洗，所述第三按钮20与电动推杆22之间的连接关系为电性连接，方便使用。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。