专利名称：一种光路切换装置及浸没式在线水质分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水质分析技术领域，尤其涉及ー种光路切換装置及浸没式在线水质分析仪。
背景技术：
浸没式在线水质分析仪是ー种水质监测仪器，通过安放在待测水体中，对水质各项參数进行实时监測，以达到所需目的。
浸没式在线水质分析仪在测量过程中会产生误差，产生误差的因素包括透镜表面流水沉积污物、光路的漂移、环境温度的变化、电子元器件特性漂移等，这些因素均会对浸没式在线水质分析仪测量的结果产生影响，最終会影响浸没式在线水质分析仪检测结果的正确性。为了消除浸没式在线水质分析仪在测量过程中产生的误差，信号接收分析器需要对两束光进行比较和分析，这两束光分别为穿过待测水流的样品光和用于与样品光进行对比的參比光，为了便于參比光和样品光进行对比和分析，需要使样品光和參比光分时到达信号接收分析器，然而，目前并没有使样品光和參比光分时到达信号接收器的装置。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供了ー种光路切換装置及应用该装置的浸没式在线水质分析仪，用以解决现有的水质分析仪无法实现使样品光和參比光分时到达信号接收分析器的问题。其技术方案如下一种用于浸没式在线水质分析的光路切換装置，包括后光路通道、光阑齿轮、舵机、舵机齿轮；所述后光路通道中设置有两个等直径的光入口，其中一个为样品光入口，另ー个为參比光入口；所述光阑齿轮上设置有与所述样品光入口和所述參比光入口等直径的光入口 ；所述光阑齿轮设置于所述样品光入口和所述參比光入口的正上方；所述光阑齿轮上的光入口的圆心到所述光阑齿轮中心的距离，是參比光入口的圆心和样品光入口的圆心之间距离的二分之一；所述舵机与所述舵机齿轮连接，所述舵机带动所述舵机齿轮转动；所述舵机齿轮的轮齿与所述光阑齿轮的轮齿啮合；所述舵机齿轮通过齿轮的持续啮合带动所述光阑齿轮转动，使所光阑齿轮上的光入ロ交替地与所述样品光入口和所述參比光入口完全重合。所述光阑齿轮上的光入口为一个。优选地，所述光阑齿轮上的光入口为三个。所述光阑齿轮上的三个光入口呈环形对称分布；所述光阑齿轮上的三个光入口的圆心到所述光阑齿轮中心的距离相等。[0018]一种浸没式在线水质分析仪，包括上述的光路切换装置、提供特定波长的光的光源、第一透镜组、第二透镜组、第一柱镜、第二柱镜、信号接收分析器和外壳；所述光源、所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第一柱镜、所述第二柱镜、所述光路切换装置和所述信号接收分析器设置于所述外壳内；所述第一透镜组设置于与所述光源相对的位置，接收所述光源发出的特定波长的光，并将其分成两束平行光；所述第一柱镜和所述第二柱镜平行设置，所述第一柱镜和所述第二柱镜设置于与所述第一透镜组相对的位置，所述两束平行光分别通过所述第一柱镜和所述第二柱镜；所述第二柱镜的一端与所述第一透镜组相对，另一端与所述光路切换装置相对，所述第二柱镜与所述光路切换装置之间设置有间隙，通过所述第二柱镜的光作为参比光直接穿过所述间隙内的空气到达所述光路切换装置； 所述第一柱镜的一端与所述第一透镜组相对，另一端与待测水流相对，通过第一柱镜的光作为样品光穿过待测水流到达所述光路切换装置；所述光路切换装置设置于所述第一柱镜和所述第二柱镜的相对位置，所述第二透镜组设置于所述光路切换装置的相对位置，所述信号接收分析器设置于所述第二透镜组的相对位置，所述光路切换装置通过切换得到的样品光或参比光经第二透镜组聚焦后到达信号接收分析器。本实用新型提供的光路切换装置和浸没式在线水质分析仪，通过光阑齿轮的转动，使光阑齿轮上的光入口交替地与样品光入口和参比光入口完全重合，从而使样品光和参比光互不干扰，分时进入后光路通道，从而分时被信号接收分析器接收，实现了浸没式在线水质分析的光路切换。
图I为本实用新型实施例一提供的用于浸没式在线水质分析的光路切换装置的结构示意图；图2为图I的A-A方向剖视图；图3为本实用新型实施例二提供的用于浸没式在线水质分析的光路切换装置的结构示意图；图4为图3的A-A方向剖视图；图5为本实用新型实施例二提供的用于浸没式在线水质分析的光路切换装置进行光路切换的状态图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。实施例一本实用新型实施例提供了一种用于浸没式在线水质分析的光路切换装置，图I为该装置的结构示意图，图2为图I的A-A方向剖视图。本实用新型实施例提供的光路切换装置包括后光路通道U、光阑齿轮12、舵机13和舵机齿轮14。其中，后光路通道11设置有两个等直径的光入口，如图2所示，其中一个光入口为参比光入口 111，另一个光入口为样品光入口 112。如图I所示，光阑齿轮12上设置有与样品光入口 112和参比光入口 111等直径的光入口 15。光阑齿轮12设置于参比光入口 111和样品光入口 112的正上方，光阑齿轮12上的光入口 15的圆心到光阑齿轮12中心的距离，是参比光入口 111的圆心和样品光112入口的圆心之间距离的二分之一。舵机13与舵机齿轮14连接，舵机13带动舵机齿轮14转动，舵机齿轮14的轮齿与光阑齿轮12的轮齿啮合。舵机齿轮14通过齿轮的持续啮合带动光阑齿轮12转动，使光阑齿轮12上的光入口 15交替地与所述样品光入口 112和所述参比光入口 111完全重合， 从而使样品光和参比光交替得进入后光路通道11中，实现样品光和参比光的切换。在本实施例中，光阑齿轮12上的光入口为一个，当光阑齿轮12上的光入口 15与参比光入口 111完全重合时,参比光可穿过参比光入口 111进入后光路通道11中，而样品光被光阑齿轮12遮挡，如果舵机13通过舵机齿轮14带动光阑齿轮12转动180度，那么，样品光入口 112与光阑齿轮12上的光入口 15完全重合，样品光穿过样品光入口 112进入后光路通道11中，而参比光被光阑齿轮12遮挡，从而实现了参比光和样品光的自动切换。本实用新型提供的光路切换装置，通过光阑齿轮的转动，使光阑齿轮上的光入口交替地与样品光入口和参比光入口完全重合，从而使样品光和参比光互不干扰，分时进入后光路通道，实现了浸没式在线水质分析的光路切换。实施例二本实用新型实施例二提供了一种用于浸没式在线水质分析的光路切换装置，与实施一提供的装置不同的是，实施例二中的光阑齿轮为三孔光阑齿轮，即光阑齿轮上有三个光入口。图3为本实施例二提供的用于浸没式在线水质分析的光路切换装置的结构示意图。图3中与图I相同的部分米用与图I相同的标号。图4为图2的A-A方向剖视图。本实施例中的光阑齿轮2的光入口 21、光入口 22和光入口 23呈环形对称分布，光入口 21的圆心到光阑齿轮2中心的距离、光入口 22的圆心到光阑齿轮2中心的距离和光入口 22的圆心到光阑齿轮2中心的距离相等，且光入口圆心到光阑齿轮2中心的距离是参比光入口 111的圆心和样品光112入口的圆心之间距离的二分之一。在本实施例中，舵机13带动舵机齿轮14转动，舵机齿轮14的轮齿与光阑齿轮2的轮齿持续啮合带动光阑齿轮2转动，假设图5中的状态为初始状态，当光阑齿轮2上的光入口 21与参比光入口 111完全重合时，参比光可穿过参比光入口 111进入后光路通道11中，而样品光入口 112处于光阑齿轮2上的光入口 22和光入口 23之间，被光阑齿轮2遮挡，如果光阑齿轮由初始状态转动60度，那么，参比光将被光阑齿轮12遮挡，而样品光入口 112与光阑齿轮12上的光入口 15完全重合，样品光穿过样品光入口 112进入后光路通道11中，从而实现了参比光和样品光的自动切换。在切换的过程中，会出现光阑齿轮2的两个光入口同时与样品光入口和参比光入口部分重合的情况，此时，信号接收分析器会自动关闭不工作，只有当光阑齿轮2的一个光A 口与样品光入口和参比光入口中的一个完全重合时，信号接收分析器才进行信号的接收。本实用新型提供的光路切換装置，通过三孔光阑齿轮的转动，使光阑齿轮上的光入口交替地与样品光入口和參比光入口完全重合，从而使样品光和參比光互不干扰，分时进入后光路通道，从而实现了样品光和參比光的切換。此外，在光阑齿轮上设置三个光入ロ，使光路切换速度更快，切换时间更短。实施例三本实用新型实施例三提供了一种浸没式在线水质分析仪，包括实施例一或实施例ニ中的光路切換装置，还包括光源、第一透镜组、第二透镜组、第一柱镜、第二柱镜、信号接收分析器和外売。其中，光源、第一透镜组、第二透镜组、第一柱镜、第二柱镜、光路切换装置和信号接收分析器设置于外壳内。 光源提供特定波长的光，第一透镜组设置干与光源相対的位置，接收光源发出的特定波长的光，并将其分成两束平行光。第一柱镜和第二柱镜平行设置，第一柱镜和第二柱镜设置干与第一透镜组相対的位置，通过第一透镜组的两束平行光分别通过第一柱镜和第
ニ柱镜。第一柱镜的一端与第一透镜组相对，另一端与待测水流相对，通过第一柱镜的光作为样品光穿过待测水流到达光路切換装置；第二柱镜的一端与第一透镜组相対，另一端与光路切換装置相对，第二柱镜与光路切換装置之间设置有间隙，通过第二柱镜的光作为參比光直接穿过第二柱镜与光路切換装置之间设置的间隙内的空气到达光路切換装置。光路切換装置设置于与第一柱镜和第二柱镜相对的位置，第二透镜组设置干与光路切换装置相対的位置，信号接收分析器设置于与第二透镜组相対的位置，光路切換装置对穿过空气的參比光和穿过待测水流的样品光进行光路切換，第二透镜组将切換后的样品光或參比光聚焦后到信号接收分析器，信号接收分析器对样品光和參比光进行接收，并对接收的样品光和參比光进行比较和分析。本实用新型提供的浸没式在线水质仪，通过光路切換装置的光阑齿轮的转动，使光阑齿轮上的光入口交替地与样品光入口和參比光入口完全重合，从而使样品光和參比光互不干扰，分时进入后光路通道，从而分时被信号接收分析器接收，实现了浸没式在线水质分析的光路切換。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种光路切换装置，其特征在于，包括后光路通道、光阑齿轮、舵机、舵机齿轮； 所述后光路通道中设置有两个等直径的光入口，其中一个为样品光入口，另一个为参比光入口 ； 所述光阑齿轮上设置有与所述样品光入口和所述参比光入口等直径的光入口； 所述光阑齿轮设置于所述样品光入口和所述参比光入口的正上方； 所述光阑齿轮上的光入口的圆心到所述光阑齿轮中心的距离，是参比光入口的圆心和样品光入口的圆心之间距离的二分之一； 所述舵机与所述舵机齿轮连接，带动所述舵机齿轮转动； 所述舵机齿轮的轮齿与所述光阑齿轮的轮齿啮合； 所述舵机齿轮通过齿轮的持续啮合带动所述光阑齿轮转动，使所光阑齿轮上的光入口交替地与所述样品光入口和所述参比光入口完全重合。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述光阑齿轮上的光入口为一个。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述光阑齿轮上的光入口为三个。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光阑齿轮上的三个光入口呈环形对称分布； 所述光阑齿轮上的三个光入口的圆心到所述光阑齿轮中心的距离相等。
5.一种浸没式在线水质分析仪，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的光路切换装置、提供特定波长光的光源、第一透镜组、第二透镜组、第一柱镜、第二柱镜、信号接收分析器和外壳； 所述光源、所述第一透镜组、所述第二透镜组、所述第一柱镜、所述第二柱镜、所述光路切换装置和所述信号接收分析器设置于所述外壳内； 所述第一透镜组设置于与所述光源相对的位置，接收所述光源发出的特定波长的光，并将其分成两束平行光； 所述第一柱镜和所述第二柱镜平行设置，所述第一柱镜和所述第二柱镜设置于与所述第一透镜组相对的位置，所述两束平行光分别通过所述第一柱镜和所述第二柱镜； 所述第一柱镜的一端与所述第一透镜组相对，另一端与待测水流相对，通过第一柱镜的光作为样品光穿过待测水流到达所述光路切换装置； 所述第二柱镜的一端与所述第一透镜组相对，另一端与所述光路切换装置相对，所述第二柱镜与所述光路切换装置之间设置有间隙，通过所述第二柱镜的光作为参比光直接穿过所述第二柱镜与所述光路切换装置之间的间隙内的空气到达所述光路切换装置； 所述光路切换装置设置于与所述第一柱镜和所述第二柱镜相对的位置，所述第二透镜组设置于与所述光路切换装置相对的位置，所述信号接收分析器设置于与所述第二透镜组相对的位置，所述光路切换装置通过切换得到的样品光或参比光经第二透镜组聚焦后到达信号接收分析器。
专利摘要本实用新型提供了一种光路切换装置及浸没式在线水质分析仪，其中光路切换装置包括后光路通道、光阑齿轮、舵机、舵机齿轮。后光路通道中设置有两个等直径的光入口，其中一个为样品光入口，另一个为参比光入口；光阑齿轮上设置有与样品光入口和参比光入口等直径的光入口；光阑齿轮设置于样品光入口和参比光入口的正上方；光阑齿轮上的光入口的圆心到光阑齿轮中心的距离是参比光入口的圆心和样品光入口的圆心之间距离的二分之一；舵机用于带动舵机齿轮转动，舵机齿轮与光阑齿轮的轮齿持续啮合带动光阑齿轮转动。本实用新型提供的装置实现了样品光和参比光的切换，使样品光和参比光互不干扰，分时进入后光路通道中。
文档编号G01N21/01GK202442952SQ20122005724
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者张立鹏, 梁必武, 邹爽 申请人:杭州绿洁水务科技有限公司