水质在线或实时检测用的多项指标检测仪及方法与流程

1.本发明属于水质检测技术领域，具体涉及一种水质在线或实时检测用的多项指标检测仪，同时还涉及一种水质在线或实时检测用的多项指标检测方法。


背景技术：

2.随着经济的发展，环境保护也愈发受到关注，尤其是水体受污染的案例越来越多。在环保意识增强的今天，各种治理设备也不断投入到第一前线，与此同时及时准确地反馈水体指标参数尤为重要，这将有效指导治理工作的展开。
3.然而，传统的水质指标参数是通过人工现场采样，或者采用市面上存在的一些在线类水质传感器，但是两种实施方式存在明显的缺陷：1）、人工采样，显然不具有时效性，其样品在收集、运输过程中也势必会发生变质，很难获得准确的检测结果；2）、水质传感器一般都是单一性能指标，若需要同时检测多项性能指标，只能采用多个水质传感器，且数据需要专用变送器汇总收集，整个系统略显复杂。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的水质在线或实时检测用的多项指标检测仪。
5.为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种水质在线或实时检测用的多项指标检测仪，其能够放置于所监测液体中，且包括：器本体，其包括沿着自身长度方向延伸且同轴的第一本体和第二本体、以及自侧边将第一本体和第二本体相连接的第三本体，其中第一本体和第二本体的端面、及第三本体的内侧面构成水质检测区，第一本体和第二本体的端面平行设置；光束发射单元，其包括光源、第一透镜，其中所述第一透镜安装在所述第一本体构成所述水质检测区的端面；光束分析单元，其包括依次设置在所述第二本体中的第二透镜、狭缝、光栅、线阵检测器，其中第二透镜安装在第二本体构成水质检测区的端面，第一透镜和第二透镜平行设置，线阵检测器位于狭缝和光栅之间且沿着第二本体长度方向延伸形成线阵检测区，光源、第一透镜、第二透镜、狭缝、及光栅的中心位于同一轴线上，光束依次透过第一透镜、水质检测区、第二透镜、狭缝、及光栅，并在光栅的分光反射下，多道光束射向线阵检测器的线阵检测区，以获得水质检测区中水质的多项指标参数。
6.优选地，光源、第一透镜、第二透镜、狭缝、光栅、及第一本体和第二本体的中心位于同一轴线上。这样一来，光束抗干扰能力强，更有利于实施位于水质检测区中水质的指标检测。
7.进一步的，第一透镜和第二透镜平行设置，且对称设置。进一步避免光的损耗，更
有效的使得检测光束被光栅接收。
8.根据本发明的具体实施和优选方面，第一透镜和第二透镜之间的距离可调节设置。在此，通过间隔距离的调整，也就是水样的吸收光程调节，从而满足不同水域的检测需要。
9.具体的，第一透镜和第二透镜通过密封圈密封连接在相对应的端面，第一本体和第二本体之间相对活动的连接在第三本体。
10.或者，第一本体、所述第二本体、所述第三本体三者一体成型设置，所述第一透镜和所述第二透镜通过密封圈活动密封连接在对应所述端面。
11.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，多项指标检测仪还包括设置在水质检测区且能够分别对第一透镜和第二透镜的镜面清洁的清洁部件。在清洁部件的清洁下，以清除镜面上的异物，从而更有效且准确的实施线阵检测区内不同光束的检测分析，以获得不同性能指标。
12.优选地，清洁部件位于第一本体和第二本体之间且相对镜面运动以实施第一透镜和第二透镜的镜面同步清洁。方便操作，而且更有利于光束的穿透。
13.根据本发明的又一个具体实施和优选方面，清洁部件包括横设在第一本体和第二本体之间的转轴、设置在转轴上的清洁刮刷、以及驱动转轴绕自身轴线正反向翻转运动的驱动器，其中清洁刮刷具有与镜面相配合的清洁面，且清洁面绕着转轴所形成的清洁区将镜面覆盖。这样一来，能够实施两个镜面的同步清洁，而且非常全面。
14.优选地，清洁刮刷包括固定在转轴上的片架、可拆卸地安装在片架两端部且与镜面一一对应的柔性刮片。方便及时更换，而且维护简便。
15.具体的，柔性刮片为硅胶或橡胶刮片。这样刮扫中不会造成镜面损伤，提高使用寿命。
16.本例中，转轴的横截面呈d型，且两端部分别插入第一本体和第二本体的端部，片架固定在d型的竖直侧面，柔性刮片有两片，且分别嵌设在片架的两端，驱动器为马达，其位于第一本体或第二本体内部。
17.此外，光源包括数据采集主控板、芯片板、闪烁氙灯，其中闪烁氙灯的发射光谱范围185nm~2000nm，且为连续光谱，数据采集主控板与线阵检测器相连通，且数据采集主控板能够将检测结果实时记录或反馈至用户终端。
18.同时，第一本体和第二本体的端面平行设置，第一透镜和第二透镜通过密封圈密封连接在端面，且第一透镜和第二透镜材质为透紫外波段的紫外熔融石英。此材质的透镜具有良好的传输光束作用，以改善检测结果的准确度，同时也具有良好的使用寿命，整体可达ip68防护等级，可长期工作于水下。
19.优选地，第一本体和第二本体的外壳采用不锈钢或钛合金材质，其既是保护性外壳，也是内部各部件的安装固定支座。
20.本发明的另一技术方案是：一种水质在线或实时检测用的多项指标检测方法，该方法采用了上述的多项指标检测仪，且包括如下步骤：s1、将多项指标检测仪放入待检测水域中，水填充在入水质检测区；s2、开启光源，光束依次透过第一透镜、水质检测区内的水、第二透镜、狭缝和光栅，并在光栅的分光反射下，多道光束射向线阵检测器的线阵检测区；
s3、在线阵检测器的分析下，得出位于水质检测区内水质多项指标参数。
21.由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明在不需要人工采样的前提下，能够实现在线或实时分析水质的多种参数指标，响应速度快，光束的损耗率极低，抗干扰能力强，结构紧凑，维护方便，检测结果准确度高，此外，具有较高的防水性能，可长期工作于水下。
附图说明
22.下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明。
23.图1为本发明的多项指标检测仪的结构示意图；图2为本发明的多项指标检测仪的主视示意图；其中：1、器本体；11、第一本体；12、第二本体；13、第三本体；s、水质检测区；2、光束发射单元；20、光源；200、数据采集主控板；201、芯片板；202、闪烁氙灯；21、第一透镜；3、光束分析单元；30、第二透镜；31、狭缝；32、光栅；33、线阵检测器；j、线阵检测区；4、清洁部件；40、转轴；41、清洁刮刷；410、片架；411、柔性刮片。
具体实施方式
24.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
25.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
ꢀ“
厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.如图1所示，本实施例的水质在线或实时检测用的多项指标检测仪，其能够放置于所监测液体中，因此，其自身具有较高的防水性能（整体可达ip68防护等级），可长期工作于水下。
31.具体的，多项指标检测仪包括器本体1、光束发射单元2、光束分析单元3。
32.本例中，器本体1包括沿着自身长度方向延伸的第一本体11和第二本体12、以及自侧边将第一本体11和第二本体12相连接的第三本体13，其中第一本体11和第二本体12的端面、及第三本体13的内侧面构成水质检测区s。
33.具体的，第一本体11和第二本体12为同轴的柱体，且外壳采用不锈钢或钛合金材质，其既是保护性外壳，也是内部各部件的安装固定支座。
34.第一本体11和第二本体12的端面平行设置。
35.结合图2所示，光束发射单元2包括光源20、第一透镜21，其中第一透镜21安装在第一本体11构成水质检测区s的端面。
36.光源20包括数据采集主控板200、芯片板201、闪烁氙灯202，其中闪烁氙灯202的发射光谱范围185nm~2000nm，且为连续光谱，数据采集主控板200与光束分析单元3相连通，且数据采集主控板能够将检测结果实时记录或反馈至用户终端。
37.光束分析单元3包括依次设置在第二本体12中的第二透镜30、狭缝31、光栅32、线阵检测器33，其中第二透镜30安装在第二本体12构成水质检测区的端面，线阵检测器33位于狭缝31和光栅32之间且沿着第二本体12长度方向延伸形成线阵检测区j，同时，线阵检测器33与数据采集主控板200相连通。
38.闪烁氙灯202、第一透镜21、第二透镜30、狭缝31、及光栅32的中心位于同一轴线上。这样一来，光束抗干扰能力强，更有利于实施位于水质检测区中水质的指标检测。
39.第一透镜21和第二透镜30平行设置，且对称设置。进一步避免光的损耗，更有效的使得检测光束被光栅接收。
40.第一透镜21和第二透镜30之间的距离可调节设置。在此，通过间隔距离的调整，也就是水样的吸收光程调节，从而满足不同水域的检测需要。
41.具体的，调节方式有两种，一、第一本体和第二本体的端面相对运动调节；二、第一透镜和第二透镜分别相对所对应端面相对调节。
42.也就是说，第一种方式：第一透镜21和第二透镜30通过密封圈密封连接在相对应的端面，第一本体11和第二本体12之间相对活动的连接在第三本体13。
43.或者，第一本体11、第二本体12、第三本体13三者一体成型设置，第一透镜21和第二透镜30通过密封圈活动密封连接在对应端面。
44.同时，第一本体11和第二本体12的端面平行设置，第一透镜21和第二透镜30通过
密封圈密封连接在端面，且第一透镜21和第二透镜30材质为透紫外波段的紫外熔融石英。此材质的透镜具有良好的传输光束作用，以改善检测结果的准确度，同时也具有良好的使用寿命，整体可达ip68防护等级，可长期工作于水下。
45.本例中，多项指标检测仪还包括设置在水质检测区s且能够分别对第一透镜21和第二透镜30的镜面清洁的清洁部件4。在清洁部件的清洁下，以清除镜面上的异物，从而更有效且准确的实施线阵检测区内不同光束的检测分析，以获得不同性能指标。
46.清洁部件4位于第一本体11和第二本体12之间且相对镜面运动以实施第一透镜21和第二透镜30的镜面同步清洁。方便操作，而且更有利于光束的穿透。
47.本例中，清洁部件4包括横设在第一本体11和第二本体12之间的转轴40、设置在转轴40上的清洁刮刷41、以及驱动转轴40绕自身轴线正反向翻转运动的驱动器，其中清洁刮刷41具有与镜面相配合的清洁面，且清洁面绕着转轴所形成的清洁区将镜面覆盖。这样一来，能够实施两个镜面的同步清洁，而且非常全面。
48.清洁刮刷41包括固定在转轴40上的片架410、可拆卸地安装在片架410两端部且与镜面一一对应的柔性刮片411。
49.本例中，柔性刮片411为硅胶或橡胶刮片。
50.本例中，转轴40的横截面呈d型，且两端部分别插入第一本体11和第二本体12的端部，片架410固定在d型的竖直侧面，柔性刮片411有两片，且分别嵌设在片架410的两端，驱动器为马达，其位于第一本体11或第二本体12内部。
51.本实施例的实施过程如下：s1、将多项指标检测仪放入待检测水域中，水填充在入水质检测区s；s2、芯片板201控制并激发闪烁氙灯202发出连续光束，光束依次透过第一透镜21、水质检测区s内的水、第二透镜30、狭缝31和光栅32，并在光栅32的分光反射下，多道光束射向线阵检测器33的线阵检测区j；s3、在线阵检测器33的分析下，得出位于水质检测区s内水质多项指标参数，并向数据采集主控板200反馈，同时由数据采集主控板200将检测结果实时记录或反馈至用户终端。
52.当然，在s3中，也可以直接由在线阵检测器33将检测结果实时记录或反馈至用户终端。
53.然后，需要特别说明的是，本例中采用的镜面自清洁用的硅胶或橡胶刮片，能够有效的将异物刮除，进一步提高检测结果的准确度。
54.因此，本实施例，在不需要人工采样的前提下，通过检测光束分光至线阵检测器，从而在线或实时分析水质的多种参数指标，响应速度快，光束的损耗率极低，抗干扰能力强，结构紧凑，维护简便，同时在镜片的自清洁下，进一步改善光束的有效穿透，检测结果准确度高，此外，具有较高的防水性能，可长期工作于水下。
55.以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。