316构成；透光基底311构成积分球31的球状腔室，位于积分球31的内侧；漫反射层312涂敷在透光基底311的外部，位于积分球31的外侧；透光基底311起漫反射层312衬底和试样容器双重作用；光源32和入射光阑313构成入射光路，出射光阑314和光接收模块33构成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；进样口 315和通气口 316构成的流路方向垂直于水平面，两端口分为位于积分球31的底部和顶部；经入射光阑313入射至积分球31内的光被漫反射层312多次反射并被试样吸收，在积分球31内部产生特征吸收光谱；所产生的特征吸收光谱通过漫反射层312的多次反射后，在出射光阑314处叠加；叠加后的特征吸收光谱经出射光阑314被光接收模块33接收；
[0040]进样及计量单元I负责水样和试剂的计量与自动进样、试样的计量与流转、消解单元2和积分球31腔室的清洗及排废液；
[0041]消解单元2负责消解试样；
[0042]积分球测量单元3负责测量积分球31腔室内试样吸收光产生的特征吸收光谱；
[0043]控制与计算单元4负责操控系统，并依据积分球测量单元3测量得到的特征吸收光谱计算吸光度及试样中待测物质的浓度；
[0044]试剂单元5负责贮存测量所需试剂和清洗剂。
[0045]测试流程包括以下步骤:
[0046]S100.进样及计量单元I将指定剂量的水样和指定试剂进样至消解单元2 ；
[0047]S200.消解单元2消解试样；
[0048]S300.进样及计量单元I将指定剂量的指定试剂顺序进样至消解单元2，掩蔽试样中的干扰成分，或稀释试样，或显色；
[0049]S400.进样及计量单元I将指定剂量的显色试样从消解单元2流转至积分球31，并充满整个积分球31腔室；
[0050]S500.积分球测量单元3测量积分球31腔室内试样产生的特征吸收光谱；
[0051]S600.控制与计算单元4依据积分球测量单元3测量得到的特征吸收光谱计算吸光度及试样中待测物质的浓度。
[0052]实施例二
[0053]本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于:实施例一测量的是吸收光谱，本实施例测量的光谱还包括荧光光谱、拉曼光谱、化学发光及生物荧光；
[0054]当光源32与入射光阑313之间和出射光阑314与光电传感模块33之间分别增设一单色器，测量的是荧光光谱；
[0055]当光源32设定为激光、出射光阑314与光电传感模块33之间增设一单色器，测量的是拉曼光谱；
[0056]当发光行为是由试样的化学反应或生物自身行为引发时，去除光源32和入射光阑23，测量的是化学发光或生物荧光。
[0057]实施例三
[0058]本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于:积分球31的透光基底311和漫反射层312合二为一，材料采用聚四氟乙烯，此时的聚四氟乙烯起漫反射层312和试样容器双重作用。
[0059]实施例四
[0060]本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于:进样及计量单元I具体为基于“蠕动栗+计量管+液位传感器+多通阀组”的组合方式，主要由多通阀组、蠕动栗、计量管、液位传感器、下消解阀、上消解阀、积分球阀、排液阀构成，如图3所示；消解单元2的消解方式具体为高温密闭消解方式，消解单元2主要由消解杯、加热丝、温度传感器构成，如图3所不O
[0061]以上显示和描述了本发明的基本构造和基本原理，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是本发明的基本构造和基本原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。
【主权项】
1.一种基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述装置主要由进样及计量单元(I)、消解单元(2)、积分球测量单元(3)、控制与计算单元(4)及试剂单元(5)构成； 其中，积分球测量单元⑶由积分球(31)、光源(32)和光接收模块(33)构成；积分球(31)由透光基底(311)、漫反射层(312)、入射光阑(313)、出射光阑(314)、进样口(315)、通气口(316)构成；透光基底(311)构成积分球(31)的球状腔室，位于积分球(31)的内侧；漫反射层(312)涂敷在透光基底(311)的外部，位于积分球(31)的外侧；光源(32)和入射光阑(313)构成入射光路，出射光阑(314)和光接收模块(33)构成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；进样口(315)和通气口(316)构成的流路方向垂直于水平面，两端口分为位于积分球(31)的底部和顶部；经入射光阑(313)入射至积分球(31)内的光被漫反射层(312)多次反射并与试样作用，在积分球(31)内部产生特征光谱；所产生的特征光谱通过漫反射层(312)的多次反射后，在出射光阑(314)处叠加；叠加后的特征光谱经出射光阑(314)被光接收模块(33)接收； 进样及计量单元(I)负责水样和试剂的计量与自动进样、试样的计量与流转、消解单元(2)和积分球(31)腔室的清洗及排废液； 消解单元(2)负责消解试样； 积分球测量单元(3)负责测量积分球(31)腔室内试样与光作用产生的特征光谱； 控制与计算单元(4)负责操控系统，并依据积分球测量单元(3)测量得到的特征光谱计算试样中待测物质的浓度； 试剂单元(5)负责贮存测量所需试剂和清洗剂。2.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述积分球测量单元(3)能够测量的特征光谱包括吸收光谱、荧光光谱、拉曼光谱、化学发光及生物荧光。3.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述光源(32)的工作波长包括紫外、可见光和红外。4.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述进样及计量单元(I)包括基于“蠕动栗+计量管+液位传感器+多通阀组”、或基于“注射栗+多通阀组”的组合方式。5.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述消解单元(2)的消解方式包括高温消解方式、或氧化剂消解方式、或紫外消解方式、或微波消解方式、或上述方式的组合。6.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述积分球(31)的构成包括以下方式，透光基底(311)采用玻璃，漫反射层(312)涂敷在透光基底(311)构成的球状腔体外部；或透光基底(311)和漫反射层(312)合二为一，材料采用聚四氟乙烯、或不锈钢；或在积分球(31)的腔室内壁镀金构成反射层。7.根据权利要求1所述的基于光学积分球的水质在线监测装置，其特征在于:所述入射光路与所述出射光路之间共面相交形成的角度为直角、或锐角、或钝角。
【专利摘要】本发明提供一种基于光学积分球的水质在线监测装置，主要由进样及计量单元、消解单元及积分球测量单元构成。其中，积分球测量单元的积分球主要由透光基底、漫反射层及光阑构成：漫反射层涂敷在由透光基底构成的球状腔体外侧，入射光路和出射光路共面相交。入射到积分球内的光被漫反射层多次反射并与试样作用，在积分球内部产生特征光谱；所产生的特征光谱被漫反射层多次反射后，在出射光阑处叠加并被有效的接收；同时，利用积分球还能有效的抑制由于光线形状及发散角度变化导致的测量误差。同等线径条件下，本发明能将传统基于“方形”或“圆柱形”试样器皿的灵敏度和稳定性提高3～10倍。
【IPC分类】G01N21/76, G01N21/64, G01N21/65, G01N21/31
【公开号】CN105158185
【申请号】CN201510577812
【发明人】刘海明, 卓深, 王明波, 李观福, 朱茂盛
【申请人】深圳世绘林科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月11日