一种流式颗粒探测装置

1.本实用新型属于光学测量技术领域，尤其涉及一种流式颗粒探测装置。


背景技术：

2.水体中微型颗粒的种类和浓度，直接决定着水体生态系统的状态和活力。因此，快速、准确、大量地获得水体中微型颗粒的信息，对于生态研究、水产养殖以及环境监测尤为重要。光学散射方法具有非破坏、非接触等优点，被广泛用于微型颗粒的探测，偏振光对微型颗粒的微观结构非常敏感，可以获得微型颗粒的大小、结构和形态等特征，因此偏振光用于微型颗粒的识别与区分。但是在实际运用的过程中，被检测的水样放在容器内处于静止状态，导致只能对同一微型颗粒进行重复探测，检测样品的量少，无法很好体现出水体环境中整体微型颗粒的信息。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种流式颗粒探测装置，避免对水样中的同一微型颗粒进行重复探测，能够得到水样中微型颗粒更完整的信息，从而能够更好的对水体环境进行判别与分析。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种流式颗粒探测装置，包括光源、偏振入射光路、流式样品机构、散射接收光路、分光系统、数据处理端和用于放置含有微型颗粒的水体的样品池，光源和偏振入射光路依次位于同一光路上，光源发出的第一偏振光经偏振入射光路聚焦后形成聚焦区域；
6.流式样品机构设置在偏振入射光路远离光源的一侧并与样品池连接，用于使样品池内的水体循环经过聚焦区域；
7.散射接收光路接收来自聚焦区域中的微型颗粒的散射光信号并传输至分光系统，散射光信号由分光系统分成多束不同偏振态的第二偏振光，多束第二偏振光分别通过光电转换器传输至数据处理端。
8.进一步地，流式样品机构包括蠕动泵和流式管道，蠕动泵的一端与流式管道的一端连接，其另一端与样品池连接，流式管道远离蠕动泵的一端与样品池连接，流式管道的侧壁上设有两个透明板，两个透明板的所在平面呈一角度，偏振入射光路、散射接收光路分别朝向两个透明板。
9.进一步地，流式管道为内部中空的六棱柱结构，两个透明板分别设置在流式管道的相邻两个侧面上，流式管道的顶面通过软管连接到样品池，其底面通过软管连接到蠕动泵。
10.进一步地，流式管道包括顶端开口的套筒、可拆卸安装在套筒开口处的封盖、设置在套筒和封盖之间的密封圈，套筒的底端通过软管连接到蠕动泵，封盖通过软管连接到样品池。
11.进一步地，套筒的底端和封盖上分别贯穿设有用于连接软管的管接头。
12.进一步地，光源包括激光器和若干波片，若干波片依次设置在激光器的出射光路上。
13.进一步地，波片的数量至少为两个。
14.进一步地，偏振入射光路包括用于将第一偏振光汇聚的第一凸透镜。
15.进一步地，散射接收光路包括依次设置的第二凸透镜、光阑和第三凸透镜。
16.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：在使用过程中，通过流式样品机构使所述样品池内的水体循环经过聚焦区域，从而使得水体中的不同的微型颗粒经过聚焦区域，可以避免对水体中同一微型颗粒进行重复探测，能够得到水体中微型颗粒更完整的信息，从而更好的对水体环境进行判别与分析。
附图说明
17.图1为本实用新型流式颗粒探测装置的结构示意图；
18.图2为本实用新型流式颗粒探测装置中流式样品机构的结构示意图；
19.图3为本实用新型流式颗粒探测装置中流式样品机构的分解图。
20.图中，1-光源，11-激光器，12-波片，2-偏振入射光路，3-流式样品机构，31-蠕动泵，32-流式管道，321-套筒，322-封盖，323-密封圈，324-管接头，33-透明板，34-软管，4-散射接收光路，41-第二凸透镜，42-光阑，43-第三凸透镜，5-分光系统，6-样品池，7-微型颗粒。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
22.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
26.请参阅图1和图2，图1为本实用新型流式颗粒探测装置的结构示意图，图2为本实用新型流式颗粒探测装置中流式样品机构的结构示意图。一种流式颗粒探测装置，包括光源1、偏振入射光路2、流式样品机构3、散射接收光路4、分光系统5、数据处理端和用于放置含有微型颗粒7的水体的样品池6，流式样品机构3与样品池6连接，用于使样品池6内的水体循环流经流式样品机构3，光源1发出的第一偏振光通过偏振入射光路2投射到流式样品机构3上的水体，被照射的水体中的微型颗粒7物的散射光信号依次通过散射接收光路4、分光系统5传输到数据处理端。通过流式样品机构3使所述样品池6内的水体循环经过聚焦区域，从而使得水体中的不同的微型颗粒7经过聚焦区域，可以避免对水体中同一微型颗粒7进行重复探测，能够得到水体中微型颗粒7更完整的信息，从而更好的对水体环境进行判别与分析。
27.具体地，光源1和偏振入射光路2依次位于同一光路上，且偏振入射光路2位于光源1和流式样品机构3之间，散射接收光路4设置在流式样品机构3一侧，且与偏振入射光路2之间呈一夹角，分光系统5设置在散射接收光路4的出射光路上，分光系统5具有多个出射光路，分光系统5的多个出射光路上分别设有光电转换器，光电转换器均与数据处理端连接。其中，光源1发出特定偏振态的第一偏振光经偏振入射光路2聚焦后形成聚焦区域，聚焦区域即第一偏振光经偏振入射光路2聚焦后形成的光斑面积。同时，将待检测的水体装入样品池6内，待检测的水体内含有微型颗粒。流式样品机构3驱动样品池6内的水体循环经过聚焦区域，以使得水体中不同的微型颗粒7循环经过聚焦区域；散射接收光路4接收来自聚焦区域中的微型颗粒7的散射光信号并将散射光信号调制为一束平行光，该束平行光入射到分光系统5，由分光系统5分成多束不同偏振态的第二偏振光，多束第二偏振光分别通过光电转换器传输至数据处理端进行处理。
28.在一实施例中，流式样品机构3包括蠕动泵31和流式管道32，蠕动泵31的一端与流式管道32的一端连接，其另一端与样品池6连接，流式管道32远离蠕动泵31的一端与样品池6连接，流式管道32的侧壁上设有两个透明板33，两个透明板33的所在平面呈一角度，偏振入射光路2、散射接收光路4分别朝向两个透明板33。使用蠕动泵31将样品池6内的水体抽取至流式管道32，从而在蠕动泵31的驱动下，水体由流式管道32的一端流向流式管道32的另一端，并流回样品池6内，在此过程中，光源1发出的第一偏振光经偏振入射光路2聚焦后形成第一光束，第一光束从相应的透明板33投射到流式管道32内形成聚焦区域，使得水体流经流式管道32时，水体中的微型颗粒7能够被第一光束照射而产生散射光信号，实现将样品池6内的水体循环经过聚焦区域；同时两个透明板33的所在平面呈一角度，且两者位于同一水平面上，即与散射接收光路4对应的透明板33相对于与偏振入射光路2对应的透明板33设置在被照射微型颗粒7的后向散射角度处，被照射的微型颗粒7的散射光信号经相应的透明板33后传输到散光接收光路。优选地，透明板33为k9玻璃。
29.请结合参阅图3，图3为本实用新型流式颗粒探测装置中流式样品机构的分解图。
在一实施例中，流式管道32为内部中空的六棱柱结构，其包括顶面、底面和六个侧面，两个透明板33分别设置在流式管道32的相邻两个侧面上，流式管道32的顶面通过软管34连接到样品池6，其底面通过软管34连接到蠕动泵31。流式管道32采用六棱柱结构，相邻两个侧面之间的夹角均相同，便于在流式管道32上设置两个透明板33。而流式管道32采用软管34分别与蠕动泵31和样品池6连接，便于根据需要设置蠕动泵31与样品池6，当然，蠕动泵31的入水口同样可以通过软管34与样品池6连接。优选地，在流式管道32的六个侧面上均设有透明板33，在设置流式管道32时，只需要将偏振入射光路2、散射接收光路4分别朝向流式管道32的相邻两个侧面的透明板33即可。在一实施例中，流式管道32包括顶端开口的套筒321、可拆卸安装在套筒321开口处的封盖322、设置在套筒321和封盖322之间的密封圈323，套筒321的底端通过软管34连接到蠕动泵31，封盖322通过软管34连接到样品池6。该设备便于组装流式管道32。优选地，密封圈323为橡胶圈。在一实施例中，套筒321的底端和封盖322上分别贯穿设有用于连接软管34的管接头324。该设置便于在流式管道32上连接软管34。
30.在一实施例中，光源1包括激光器11和若干波片12，若干波片12依次设置在激光器11的出射光路上。为使得光源1能够发出特定偏振态的第一偏振光，激光器11发出的激光经若干波片12改变激光的偏振态，从而获得特定偏振态的第一偏振光。波片12的数量和角度根据所需偏振态决定。如采用两个波片12，一个波片12为1/2波片，另一个波片12为1/4波片。在一实施例中，波片12的数量至少为两个。在一实施例中，光源1还包括与若干波片12连接用于调整波片12角度的角度调整机构。角度调整机构采用现有机构即可，只要能调整波片12角度即可，在此不做限定。
31.在一实施例中，偏振入射光路2包括用于将第一偏振光汇聚的第一凸透镜。第一偏振光经第一凸透镜汇聚成一个光斑，以形成聚焦区域，水样中的微型颗粒7经过聚焦区域产生散射光信号。
32.在一实施例中，散射接收光路4包括依次设置的第二凸透镜41、光阑42和第三凸透镜43。第二凸透镜41将接收到的散射光聚焦，然后经过光阑42和第三凸透镜43将散射光转换为一束平行光。
33.在一实施例中，分光系统5包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜、第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片和第四偏振片，第一分光棱镜设置在散射接收光路4远离流式样品机构3的一侧，第二分光棱镜设置在第一分光棱镜的透射光路上，第一偏振片设置在第一分光棱镜的反射光路上，第二偏振片设置在第二分光棱镜的反射光路上，第三分光棱镜设置在第二分光棱镜的透射光路上，第三偏振片设置在第三分光棱镜的反射光路上，第四偏振片设置在第三分光棱镜的透射光路上，光电转换器的数量为四个，四个光电转换器分别设置在第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片的出射光路上。分光系统5采用分振幅的方法，散射接收光路4产生的平行光入射到第一分光棱镜，经第一分光棱镜、第二分光棱镜、第三分光棱镜的透射和反射后分成四束出射光，四束出射光分别经过第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片和第四偏振片检偏后形成四束不同偏振态的第二偏振光，四束第二偏振光分别经过四个光电转换器转换后传输到数据处理端。第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片和第四偏振片为不同角度的偏振片。偏振片种类可以根据实际情况选择，如在四束出射光的光路上分别加水平偏振片、135度偏振片、45度偏振片，以及左旋偏振片，左旋偏振片即90
°
偏振片加上1/4波片，从而实现出射光的检偏，得到四束不同偏振态的第
二偏振光。在一实施例中，光电转换器8为光电倍增管。分光系统5分成多束不同偏振态的第二偏振光经过光电倍增管转换放大后传送到数据处理端。
34.以下说明本实用新型流式颗粒探测装置的实现过程：
35.将待检测的水样装入样品池6内，激光器11发射的激光分别经过若干波片12后调制为特定偏振态的第一偏振光，第一偏振光经凸透镜汇聚成第一光束，第一光束经流式管道32上的一个透明板33照射到流式管道32内，并且第一光束在流式管道32内汇聚成光斑，形成聚焦区域。样品池6内的水体由蠕动泵31驱动下循环经过流式管道32，从而使得水样中的不同的微型颗粒7经过聚焦区域，并被第一光路照射而产生散射光信号，实现避免对水样中的同一微型颗粒7进行重复探测。散射接收光路4接收来自不同的微型颗粒7的散射光信号，并将接收到的散射光信号调制为单束平行光，该平行光入射到分光系统5，分光系统5可采用分振幅的方法，即将该接收到的平行散射光分成四份出射光，每个出射光的光路上分别加不同角度的检偏片，从而实现出射光的检偏，四份出射光间检偏后形成四束不同偏振态的第二偏振光，四束第二偏振光分别经过四个光电倍增管转换放大传输之后数据处理端。从而数据处理端可获得水样中的不同微型颗粒7的偏振特性，数据处理端根据预设程序和偏振特性，算出stokes向量，以实现对水体中不同微型颗粒7的偏振特性解读。由于某一入射偏振态下，stokes向量的某些组合可以很好的表征微型颗粒7的特性，该特异性的偏振性质为特异性参数。可以通过入射光的类型、偏振分量的选择、偏振分量之间的运算、组合等，来提取微型颗粒7的偏振参数，实现微型颗粒7的识别。因此数据处理端接收水样中不同的微型颗粒7的偏振特性，利用水样中不同微型颗粒7的stokes向量的数据，能够得到水样中微型颗粒7更完整的信息，从而能够更好的对水体环境进行判别与分析。
36.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：在使用过程中，通过流式样品机构3使所述样品池6内的水体循环经过聚焦区域，从而使得水体中的不同的微型颗粒7经过聚焦区域，可以避免对水体中同一微型颗粒7进行重复探测，能够得到水体中微型颗粒7更完整的信息，从而更好的对水体环境进行判别与分析。
37.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。