专利名称：一种非色散红外检测模块及一种水样测油装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水质检测领域，涉及一种检测水中石油含量的装置，具体涉及一种水样测油装置中使用的检测模块的结构和构成。
背景技术：
随着工业社会的发展，作为能源的石油应用越来越广。然而，石油对环境的污染和破坏是巨大的。石油污染到土壤中，可以杀死土壤中的微生物，从而改变土壤成分，改变地表生态，遭受污染的地区可能在几十年甚至上百年的时间内都会寸草不生。石油污染到海洋中，可以在水面形成油膜，阻碍了水体与大气之间的气体交换。油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上，致使海洋生物死亡，并破坏海鸟生活环境，导致海鸟死亡和种群数量下降。石油污染到河流、湖泊中，可以使河流、湖泊水体以及底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，甚至危害到人的健康。由此可见，对石油的检测是非常必要的。在一般情况下，石油类物质的甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)对近红外区2930cm-1光有特征吸收，常规的仪器采用色散(分光)的方法，即将光源通过单色仪分解成
3.4 y m单色光进行检测，对应的检测仪器的光学系统、机械结构、控制系统均比较复杂，制造过程复杂且不便于使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有检测仪器结构和制造过程复杂、使用不便的问题，提供一种用于水样测油装置中的非色散红外检测模块。本发明所提供的一种非色散红外检测模块，用于水样测油装置中，其包括比色部，其包含用于盛装水样的比色皿和用于盛放所述比色皿的比色池；发射部，其与所述比色池一端贯通连接，用于向所述比色部发射红外光；以及接收部，其与所述比色池另一端贯通连接，用于检测透过所述比色部后的光线；其中，所述接收部中包括仅使近红外区的光通过的窄带滤光片。所述发射部包括发射管及置于其中的红外光源和光阑，发射管与所述比色池连通，所述光阑位于所述发射管与所述比色池相连通的一端，所述红外光源位于发射管另一端。所述发射管与所述比色池法兰连接。所述红外光源具有脉冲控制板，在脉冲控制板的控制下发出的所述红外光为脉冲红外光。所述发射管截面为圆形，所述光阑相应地为具有通孔的圆柱。所述光阑通过顶丝与所述发射管锁定。所述接收部还包括接收管和红外检测器，接收管与所述比色池连通，所述滤光片装于所述接收管内并位于所述接收管与所述比色池连通的一端，所述红外检测器装于所述接收管内并位于的另一端。
所述接收管与所述比色池法兰连接。所述滤光片截面为圆形。所述滤光片只允许2930CHT1光通过。装配有上述非色散红外检测模块的水样测油装置也属于本发明。本发明的非色散红外检测模块用于水样测油装置中，由于未采用色散红外检测，而是通过采用仅使近红外区的光通过的窄带滤光片，可以利用石油类物质的甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)对近红外区2930CHT1光有特征吸收的特点，在达到检测目的的同时使检测装置变得结构简单且易于操作。
图1为本发明非色散红外检测模块的结构示意图。图2为本发明的比色池结构示意图。图3为本发明的红外石英比色皿的结构示意图。图4为本发明的发射管的结构示意图。图5为本发明的红外光源的结构示意图。图6为本发明的光阑的结构示意图。图7为本发明的接收管的结构示意图。图8为本发明的红外检测器的结构示意图。图9为本发明的滤光片的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式
。本发明水样测油装置中使用的非色散红外检测模块，包括比色部、发射部和接收部。如图1所示，比色部由比色池I和比色皿2构成，比色池I与比色皿2尺寸相配合；发射部包括发射管3和置于其中的红外光源4、光阑5，从比色池一侧向其中发射红外光；接收部设于比色池的另一侧用于接收穿过比色池及其中待检样品的红外光，包括接收管6和置于其中的滤光片7、红外检测器8。如此，按上述结构设计，由红外光源4、光阑5、比色池I中待测样品、滤光片7、红外检测器8顺序排列形成光路，最终由红外检测器8将光信号转换为电信号输出至水样测油装置的控制系统(微处理器)。具体的比色皿2优选为红外石英比色皿，例如，5cm标准红外石英比色皿，它可以允许红外光通过，在此不做详述。比色皿2放入比色池I中。比色池I两端侧壁上开有贯通孔12、13(如图2所示)。例如，两端的贯通孔开在侧壁中心，高度一致，并且对应于比色皿2的两个端面22、23 (如图3所示)，贯通孔优选为圆形。这样，发射部和接收部分别与右端贯通孔12和左端贯通孔13相连接，形成光路通道。继续参见图1，发射部包括发射管3、红外光源4和光阑5。其中发射管3为中空管状结构，其左端设一台阶33 (如图4所示)，右端为通道的敞开口 32 ;台阶33可为法兰结构并且与比色池I右端侧壁上的贯通孔12法兰连接。发射管3截面通常为圆形。红外光源4为可以发出3300cm 1IOOOcm 1红外光的发光兀件,其发光端41作为前端从敞开口 32伸入发射管3，与发射管3配合插入发射管3中；红外光源4的后端连接到一配套的红外光源脉冲控制板42上，红外光源脉冲控制板42可以控制红外光源4的脉冲时间以提供不同的发光强度。红外光源4及红外光源脉冲控制板42均为外购元件。光阑5为中心有一通光孔51 (如图6所不)的圆柱结构,装配在发射管3内靠近其台阶33 —端，它可以在发射管3内滑动以调节入射红外光能量光阑5接近红外光源4时，通过光阑5后的红外光能量高；光阑5远离红外光源4时，通过光阑5后的红外光能量低。由于红外光能量过低会导致红外检测器8接收不到信号，而红外光能量过高红外检测器8接收信号溢出，因此需调整光阑5至恰当位置，位置固定后，光阑5通过顶丝与发射管3锁定。继续参见图1，接收部包括接收管6、滤光片7、红外检测器8。其中接收管6为中空管状结构，其右端设一连接法兰62 (如图7所示)，与比色池I左端侧壁上的贯通孔13相连接，接收管6的通道为63。接收管6截面通常为圆形。滤光片7为红外窄带滤光片，如选用中科院上海物理所的水中油专用滤光片，它只允许2930CHT1光通过，即只允许对甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)有吸收的近红外区的光通过。滤光片7为带膜玻璃片，其形状为圆形(如图9所示)，尺寸与圆形接收管6的截面相匹配，固定在圆形的接收管6内靠近连接法兰62的位置，并与红外检测器8紧密接触。红外检测器8为红外专用检测器件，它只接收330001^-20000^1红外光，并能将光信号转换为电信号输出。红外检测器8前端为呈圆柱状的接收端，通过前端面中间的接收窗82传送光线，其后端连接到一配套的检测信号控制板83，圆柱状接收端与接收管6配合插入接收管6内。红外检测器8及检测信号控制板83均为外购元件。通过以上各部分组配，得到本发明非色散红外检测模块，将其组装于水样测油装置中，可实现非色散红外检测。其工作原理为在水样测油装置的微处理器控制下，红外光源脉冲控制板42控制红外光源4发出红外光，光线通过光阑5后，将一定强度的红外能量射入比色池I中，比色皿2中待测溶液吸收一部分红外光，透过光通过滤光片7成为单色光并由红外检测器8测得该光强度并转换为电信号，由检测信号控制板83将电信号进行处理后输送给微处理器。微处理器将根据检测数据计算得到样品中油浓度。具体的，本发明中红外光源4及其配套红外光源脉冲控制板42可采用德国GI公司的产品，红外检测器8及其配套检测信号控制板83可采用上海物理所的产品。适用于本发明的微处理器可以为飞利浦公司生产的ARM系列，其主要参数为32位单片机，内部存储器256K。当然，本发明也可以采用其它具有同等功效的光电产品。本发明非色散红外检测模块装配于水样测油装置中即形成本发明的水样测油装置。使用本发明非色散红外检测模块的检测实例将本发明非色散红外检测模块接入申请人出品的MA1-50G三波长测油仪控制系统，利用其微处理器和算法进行检测。检测样品为用10号机油配制不同浓度的系列标准水溶液，分别用本发明非色散红外法和标准方法三波长红外法(GB/T16488-1996)测定系列水溶液样品中的机油浓度。结果见表I。
表I方法对比数据(浓度单位mg/L)
权利要求
1.一种非色散红外检测模块，用于水样测油装置中，其特征在于，包括 比色部，其包含用于盛装水样的比色皿和用于盛放所述比色皿的比色池； 发射部，其与所述比色池一端贯通连接，用于向所述比色部发射红外光；以及 接收部，其与所述比色池另一端贯通连接，用于检测透过所述比色部后的光线； 其中，所述接收部中包括仅使近红外区的光通过的窄带滤光片。
2.根据权利要求1所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述发射部包括发射管及置于其中的红外光源和光阑，发射管与所述比色池连通，所述光阑位于所述发射管与所述比色池相连通的一端，所述红外光源位于发射管另一端。
3.根据权利要求2所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述发射管与所述比色池法兰连接。
4.根据权利要求2所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述红外光源具有脉冲控制板，在脉冲控制板的控制下发出的所述红外光为脉冲红外光。
5.根据权利要求2所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述发射管截面为圆形，所述光阑相应地为具有通孔的圆柱。
6.根据权利要求2所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述光阑通过顶丝与所述发射管锁定。
7.根据权利要求1至6任一所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述接收部还包括接收管和红外检测器，接收管与所述比色池连通，所述滤光片装于所述接收管内并位于所述接收管与所述比色池连通的一端，所述红外检测器装于所述接收管内并位于的另一端。
8.根据权利要求7所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述接收管与所述比色池法兰连接。
9.根据权利要求1至8任一所述的非色散红外检测模块，其特征在于，所述滤光片只允许2930CHT1光通过。
10.一种水样测油装置，其特征在于，装配有权利要求1至9任一所述的非色散红外检测模块。
全文摘要
本发明提供了一种非色散红外检测模块及一种水样测油装置，该检测模块装配于该水样测油装置中，检测模块包括比色部，其包含比色皿和比色池；发射部，其与所述比色池一端贯通连接，用于向所述比色部发射红外光；以及接收部，其与所述比色池另一端贯通连接，用于检测透过所述比色部后的光线；其中，所述接收部中包括仅使近红外区的光通过的窄带滤光片。本发明通过采用仅使近红外区的光通过的窄带滤光片，就可以利用石油类物质的甲基(-CH3)、亚甲基(-CH2-)对近红外区2930cm-1光有特征吸收的特点，在达到检测目的的同时使检测装置变得结构简单且易于操作，可以在水质检测中广泛应用。
文档编号G01N21/35GK103063604SQ20121058413
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2011年12月31日
发明者于爱民, 王振德 申请人:长春吉大·小天鹅仪器有限公司