多功能光纤探头和水质检测装置的制作方法

本实用新型涉及水质检测领域，具体涉及一种多功能光纤探头和水质检测装置。

背景技术：

随着工业化的发展，水质污染日益严重，为了保证日常用水的安全，需要对水质进行检测。目前常用的检测手段是化学分析法，但是该方法操作复杂，而且检测周期长，且检测所用的化学试剂会造成二次污染，因此基于光谱分析法的检测方法逐渐发展起来，相比传统的化学分析法而言，光谱分析法操作简单，检测速度快，重复性好且绿色环保，适合对水质的快速在线监测。

目前在水质检测领域应用最广泛的光谱分析方法是分子吸收光谱法，该方法是基于朗伯-比尔吸收定律，即在一定的吸收光程下，物质的浓度与吸收光度成正比。目前基于光谱分析法的水质检测装置包括依次连接的光源、比色皿、光谱仪和计算机，其中比色皿用于盛放样品。然而由于现有技术中的比色皿难以彻底清洗干净，滞留在其内部的残余液体会污染新样品，导致新样品的检测结果不准确，影响对样品水质的判断。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中的分子吸收光谱法检测水质时需采用比色皿盛放样品，在比色皿中残留的液体容易污染新样品，使得检测结果不准确的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种多功能光纤探头，包括：

固定组件，包括相对设置的第一固定座和第一反射座以及相对设置的第二固定座和第二反射座；所述第二固定座的一端与所述第一固定座连接，另一端与所述第一反射座连接；所述第二反射座的一端与所述第一固定座连接；

光纤束探针，包括照明光纤、收集光纤和光学端部；所述光学端部固定于所述第一固定座上；所述照明光纤的一端和所述收集光纤的一端均与所述光学端部连接，所述照明光纤的另一端设置有适于与光源连接的光源连接件，所述收集光纤的另一端设置有适于与光谱仪连接的光学连接件；

第一反射镜，固定于所述第一反射座上，其与所述光学端部相对设置，用于反射由所述照明光纤传输并经所述光学端部出射的照明光；所述照明光经所述第一反射镜反射后，通过所述光学端部耦合进所述收集光纤中；

第二反射镜，固定于所述第二反射座上，用于反射所述照明光中在所述第一反射镜表面发生散射的散射光，或者用于反射待测水样品被所述照明光激发的荧光；

接收光纤探头，其探头端固定于所述第二固定座上并与所述第二反射镜相对设置，所述探头端用于接收由所述第二反射镜反射的所述散射光或所述荧光；其连接端设置有适于与光谱仪连接的接收连接件。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

所述第一固定座为长方体形，其上成型有与所述第一反射座相对的通孔，所述通孔贯穿所述第一固定座，所述光学端部设置于所述通孔中。

可选地，上述所述的多功能光纤探头还包括固定螺丝，其中：

所述第一固定座，其上还成型有内螺纹孔，所述内螺纹孔垂直于所述通孔设置，所述内螺纹孔的一端与所述通孔连通，另一端位于所述第一固定座的外壁上；所述固定螺丝与所述内螺纹孔适配，用于固定所述光学端部。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

所述第一反射座呈正方形状，所述第二固定座和所述第二反射座均呈长方形状。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

所述第二反射座的另一端与所述第一反射座连接。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

长度标尺，设置于所述第二反射座上，用于标示所述第一反射座至所述第一固定座之间的距离。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

所述第一固定座、所述第一反射座、所述第二固定座和所述第二反射座一体成型。

可选地，上述所述的多功能光纤探头中：

所述照明光纤为多个。

基于同一发明构思，本实用新型提供一种水质检测装置，包括上述所述的多功能光纤探头、光源、第一光谱仪、第二光谱仪和计算机；

所述多功能光纤探头，放置于待测水样品中，其光源连接件与所述光源连接，其光学连接件与所述第一光谱仪的输入端连接，其接收连接件与所述第二光谱仪的输入端连接；

所述第一光谱仪的输出端与所述计算机的第一输入端连接，所述第二光谱仪的输出端与所述计算机的第二输入端连接。

本实用新型所述的多功能光纤探头和水质检测装置，其中多功能光纤探头包括固定组件、光纤束探针、第一反射镜和第二反射镜，其中固定组件用于固定所述光纤束探针、第一反射镜、接收光纤探头和第二反射镜。上述多功能光纤探头可直接放置于待测水样品中，之后将光纤束探针的照明光纤连接到光源，收集光纤连接到第一光谱仪，接收光纤探头的连接端连接至第二光谱仪即可，无需使用专门的比色皿用于盛放样品，解决了由于比色皿不易清洗导致的样品污染问题，另外还可同时检测待测水样品的两种光谱，可从不同方面反应待测水样品的水质，使得检测结果更加准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述的多功能光纤探头的结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例所述的多功能光纤探头的结构示意图。

图3为本实用新型另一个实施例所述的多功能光纤探头的结构示意图。

图4为本实用新型又一个实施例所述的多功能光纤探头的结构示意图。

图5为本实用新型再一个实施例所述的多功能光纤探头的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供一种多功能光纤探头，如图1所示，包括固定组件、光纤束探针、第一反射镜8、第二反射镜9和接收光纤探头10。其中，所述固定组件包括第一固定座1、第一反射座2、第二固定座3和第二反射座4，所述第一固定座1和所述第一反射座2相对设置，所述第二固定座3和所述第二反射座4相对设置，且所述第二固定座3的一端与所述第一固定座1连接，另一端与第一反射座2连接，第二反射座4的一端与第一固定座1连接，另一端可以悬空，如图1所示；或者与第一反射座2连接，如图2所示。所述光纤束探针包括照明光纤5、收集光纤6和光学端部7，所述光学端部7固定于所述第一固定座1上，所述照明光纤5的一端和所述收集光纤6的一端均与所述光学端部7连接，所述照明光纤5的另一端设置有适于与光源连接的光源连接件51，所述收集光纤6的另一端设置有适于与光谱仪连接的光学连接件61。所述光纤束探针可选用Thorlabs生产的光纤束探针，本领域内技术人员也可根据授权公开号为CN101903762B的专利申请制作得到光纤探针，所述光学端部7是指光纤束探针中设置于照明光纤5一端和收集光纤6一端上的异形透镜组，该透镜组可单独设置，也可加工照明光纤5的一端或加工收集光纤6的一端得到，所述照明光纤5和所述收集光纤6可选用世面上常见的单模光纤或多模光纤，光源连接件51和所述光学连接件61均为市面上常见的光纤接头，例如可采用SMA905接头。第一反射镜8固定于所述第一反射座2上，与所述光学端部7相对设置，用于反射由所述照明光纤5传输并经所述光学端部7出射的照明光，所述照明光经所述第一反射镜8反射后，通过所述光学端部7耦合进所述收集光纤6中，所述照明光为一定波长范围内的光或者特定波长的光。所述第二反射镜9设置于第二反射座4上，用于反射所述照明光中在所述第一反射镜8表面上发生散射的散射光，或者用于反射待测水样品被所述照明光激发的荧光。由于现有技术中的反射镜无法做成理想的反射镜，当照明光到达第一反射镜8时，大部分的照明光被第一反射镜8反射，小部分照明光在第一反射镜8上发生散射，该散射光的传播方向任意，其中一部分到达第二反射镜9，所述第二反射镜9将散射光反射出去，通过分析散射光的光谱，可同样得到水质检测结果。所述荧光是指待测水样品在某特定波长的照明光的照射下，会激发出特定波长的荧光，通过对该荧光的光谱分析，可得出待测水样品中的物质。所述接收光纤探头10包括探头端和连接端，所述探头端固定于所述第二固定座3上并与所述第二反射镜9相对设置，所述探头端用于接收由所述第二反射镜9反射的所述散射光或所述荧光，连接端上则设置有适于与光谱仪连接的接收连接件11，所述接收连接件11为市面上常见的光纤接头，例如可采用SMA905接头。所述接收光纤探头10可采用市面上常见的光纤探头，或者可采用上述光纤束探针，使用时可只使用其中的收集光纤。所述接收光纤探头10的探头端与所述第二固定座3的固定方式是任意的，例如采用胶水固定，再例如在第二固定座3上开设圆孔，所述圆孔与所述探头端过盈配合。

本实施例所述的多功能光纤探头，包括固定组件、光纤束探针、第一反射镜8和第二反射镜9，其中固定组件用于固定所述光纤束探针、第一反射镜8、接收光纤探头10和第二反射镜9。上述多功能光纤探头可直接放置于待测水样品中，之后将光纤束探针的照明光纤5连接到光源，收集光纤6连接到第一光谱仪，接收光纤探头10的连接端连接至第二光谱仪即可，无需使用专门的比色皿用于盛放样品，解决了由于比色皿不易清洗导致的样品污染问题，另外还可同时检测待测水样品的两种光谱，可从不同方面反应待测水样品的水质，使得检测结果更加准确。

所述第一固定座1、第一反射座2、第二固定座3和第二反射座4可采用任意形状实现，例如如图2所示，第一固定座1可采用长方体形，第一反射座2可采用正方形形状，第二固定座3和第二反射座4均采用长方形形状，第二固定座3的一边与第一固定座1的一条棱连接，相对的另一边与第一反射座2的一边连接，第二反射座4的设置方式与第二固定座3的设置方式相同，而在第一固定座1上成型有凹槽，所述凹槽用于布置所述光纤束探针，在第二固定座3上设置有圆孔，所述圆孔用于布置所述接收光纤探头10，所述接收光纤探头10与所述圆孔过盈配合，以此固定所述接收光纤探头10。再例如，如图3所示，所述第一固定座1可选用圆柱体型，第一反射座2选用圆盘形，第二固定座3和第二反射座4均为长方形形，第二固定座3的一端与第一固定座1的圆形底面连接，相对的另一端与第一反射座2的表面连接，第二反射座4的连接方式与第二固定座3的连接方式相同，在第一反射座1上沿其轴向成型有通孔，所述通孔用于布置所述光纤束探针，在第二固定座3上成型有圆孔，所述圆孔用于布置接收光纤探头10。再例如第一固定座1选用圆柱体型，第一反射座2选用方形，而第二固定座3和第二反射座4均选用矩形。所述第一固定座1、第一反射座2、第二固定座3和第二反射座4可一体成型，一体成型的固定组件可减少样品的腐蚀，延长固定组件的寿命。所述第一固定座1、第一反射座2、第二固定座3和第二反射座4可采用稳定的金属材料制备得到，稳定的金属材料可减少与样品的化学反应，同时可提供较好的刚度固定光纤束探针、第一反射镜8、第二反射镜9和接收光纤探头10。

如图4所示，在所述第二反射座4上还可设置有长度标尺12，所述长度标尺12用于标示所述第一反射座2至所述第一固定座1之间的距离，不同的固定组件之间第一固定座1和第一反射座2可做成不一样的长度，同时根据不用的样品可选用相应长度的固定组件，而长度标尺12的设置，可方便实验员进行挑选，根据检测样品选用合适长度的固定组件，减少检测时间。

在一些具体实施方式中，所述光学端部7固定于第一固定座1上的固定方式也是任意的。例如如图1或图2所示，将光学端部7卡嵌在凹槽中。再例如如图4所示，以长方体型的第一固定座1为例，第一固定座1上设置有通孔，所述通孔向贯穿所述第一固定座1，且与第一反射座2相对，所述光学端部7设置于所述通孔中。所述光学端部7与所述通孔过盈配合，以此固定所述光学端部7。或者，如图5所示，在第一固定座1上沿垂直于通孔的方向设置一个内螺纹孔，所述内螺纹孔的一端与所述通孔连通，另一端位于第一固定座1的外壁上，设置一固定螺丝13与内螺纹孔匹配，当固定螺丝13与内螺纹孔旋转连接时，固定螺丝13的一端伸入到第一固定座1中并接触光学端部7，以此固定所述光学端部7。通过固定螺丝13的方式固定光学端部7，可方便地调整光学端部7与第一反射镜8之间的距离，利于为不同成分的样品做检测。

现有技术中的光纤束探针有多种模式，本实施例建议选用照明光纤5为多个的光纤束探针，例如七芯的光纤束探针，其中6芯为照明光纤5，1芯为收集光纤6，由于待测水样品中的有机物可吸收光能，使得第一反射镜8反射的照明光减少，因此上述照明光纤5为多个的光纤束探针能提供更多的光能，使检测结果更加准确。

本实施例还提供一种水质检测装置，包括上述任一实施例所述的多功能光纤探头以及光源、第一光谱仪、第二光谱仪和计算机。所述多功能光纤探头放置于待检测水样品中，其照明光纤的另一端上的光源连接件与所述光源连接，其收集光纤的另一端上的光学连接件与第一光谱仪的输入端连接，其接收光纤探头的连接端上的接收连接件与第二光谱仪的输入端连接，所述第一光谱仪的输出端与所述计算机的第一输入端连接，所述第二光谱仪的输出端与所述计算机的第二输入端连接。当接收光纤探头用于接收散射光时，所述光源可采用能发射多波段光的装置，例如脉冲氙灯；当接收光纤探头用于接受荧光时，光源需采用发射单波长的激光的装置，例如在氙灯上设置单色器的方式产生单波长激光，或者采用单色的LED。而光谱仪可选择市面上常见的光谱仪。上述水质检测装置的多功能光纤探头可直接放置于待测水样品中，无需使用比色皿，避免了残留物的影响，另外还可同时检测待测水样品的两种光谱，可从不同方面反应待测水样品的水质，使得检测结果更加准确。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。