一种基于一体成型流通池的亚硝酸盐氮在线分光检测器的制作方法

本发明涉及环境监测领域，具体是一种基于一体成型流通池的亚硝酸盐氮在线分光检测器。

背景技术：

环境监测的发展趋势是现场获取数据，以避免长途运输和长期存储带来的样品玷污和变质等问题。在现场获取数据，在线检测方法是首选。亚硝酸氮是重要的水质指标之一，常常采用盐酸萘乙二胺分光光度法进行测定。基于该方法发展而成的亚硝酸盐氮在线检测方法常常将流通比色池安装在通用型的分光光度计中作为在线检测器，需手动调整流通池对准光路，存在光路对准困难的问题，此外通用型的分光光度计还存在体积较大，价格较贵等缺点。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种体积小、制作成本低的基于一体成型流通池的亚硝酸盐氮在线分光检测器。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于一体成型流通池的亚硝酸盐氮在线分光检测器，包括流通池，与现有技术不同的是：在流通池两端分别设有光源安装槽和光敏芯片安装槽，光源安装槽、光敏芯片安装槽与流通池一体成型，在光源安装槽、光敏芯片安装槽内分别设有光源和光敏芯片，光源与光敏芯片的相对位置固定，光源发出光束的中心通过流通池流路中心，到达光敏芯片感光面中心。

还设有防漏挡板，在光源安装槽和光敏芯片安装槽边缘，用于保护光源电路和光敏芯片。

还设有校准孔，通过该校准孔使光源、流路、光敏芯片的中心在一条直线上。

所述流通池流路直径为1mm，流通池光程长度根据测定需求，在1-5cm内可调。

所述流通池为中部“收腰”设计，相对于“不收腰”设计，可节省6.30-35.5％的材料。

所述流通池边缘采用圆角设计，避免割伤使用者，同时减小流通池之间的刮擦，保护流通池表面。

所述光源为LED光源。

所述光敏芯片为TSL257LF光敏芯片。

本发明的优点是：将流通池、光源安装槽和光敏芯片安装槽采用3D打印技术一体成型，采用“收腰”设计，相对于“不收腰”设计，可节省6.30-35.5％的材料，然后将光源和光敏芯片精准安装在相应的安装槽中，光源和光敏芯片的相对位置固定，无需手动调整流通池对光，使用方便；而且具有体积小、制作成本低的优点，一个在线分光检测器的制作成本约需100元左右，远远低于目前商品化的通用分光检测器的制作成本。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例流通池光路示意图。

图中：1.流通池溶液流入接口 2.流通池溶液流出接口 3.流通池流路 4.LED窗口 5.光敏芯片窗口 6.LED安装槽 7.光敏芯片安装槽 8.防漏挡板 9.校准孔 I01：吸光溶液入射光；I02：经流路两侧进入光敏芯片的背景光。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但不是对发明保护范围的限定。

实施例：

如图1所示，本发明一种基于一体成型流通池的亚硝酸盐氮在线分光检测器，由LED光源、一体成型的流通池和TSL257LF光敏芯片(PD)组成。一体成型的流通池除了具备流通池功能外，在流通池两端设计LED安装槽6和光敏芯片槽7使其具备固定LED光源和光敏芯片的功能，当光源和光敏芯片嵌入后，LED 光源发出光束的中心正好通过流通池流路中心，到达光敏芯片感光面中心，光路示意图如图2所示。此外，设计防漏挡板8保护电路和光敏芯片。考虑环境与安全因素，流通池采取中部“收腰”设计，减少打印所用材料，“收腰”设计相对于“不收腰”设计，1-5cm流通池可节省6.30％-35.5％的材料(见表1：流通池收腰设计与不收腰设计的使用材料体积对比数据)；流通池边缘采用圆角设计还避免割伤使用者，同时在多块模型储存时减少流通池之间的刮擦，保护流通池表面。

表1流通池收腰设计与不收腰设计的使用材料体积对比数据

安装时，将528nm的LED光源和TSL257LF光敏芯片安装在一体成型的流通池中，通过流通池的校准孔9使光源、流路和光敏芯片的中心在一条直线上。具体操作为：先将LED光源固定在流通池上，接通LED光源，从校准孔可清晰看到透过的光，说明流通池流路打印良好；在TSL257LF光敏芯片的背面用有色笔迹标记传感器中心位置，在安装TSL257LF光敏芯片时，透过校准孔，使透过的光刚好照射在光敏芯片传感器中心位置，使用恒流电路给光源供电，光敏芯片输出电压被数据采集卡采集数据，再通过USB传输到电脑，组装即成可用于亚硝酸盐氮测定的在线分光检测器。

如图2所示，由于LED光源发出光束直径大于1mm，超过流通池流路的截面直径，如果流通池打印材料透光，必将有一部分光通过流路两侧进入光敏芯片形成背景光(I02)，背景光的存在对吸光度测定会产生干扰。理论上，通用仪器采用通用比色皿测定，溶液通光面积大，没有其它背景光干扰时，溶液的吸光度(I01为入射光，It为透射光)；实际上，当有背景光存在时，仪器测出的吸光度为其中：I01为吸光溶液的入射光，It为透过吸光溶液的出射光，I02是到达光敏芯片的背景光。因此，要想使检测器测得的吸光度与通用仪器测得的吸光度没有显著差异，必须消除背景光I02的干扰。拟通过采用合适颜色的打印材料打印流通池，保证足够入射光强(I01)的条件下，还可消除背景光I02的干扰。判断背景光是否存在的方法是，同一系列亚硝酸盐氮显色液分别采用本专利介绍的检测器测得结果与通用仪器测得的吸光度有无显著差异来确定。为此，按照国标方法(GB7493-87)配置0.1-0.5mg/L的亚硝酸盐氮标准溶液，加入显色剂，显色完成后，采用注入流通池，或者倒入比色皿(1cm光程) 分别测定吸光度，测定结果如表2所示。以流通池测得标准曲线斜率与比色皿测得标准曲线斜率之比定义为有效光程，理论上，有效光程越接近流通池的实际光程，说明背景光干扰最少，测定结果越准确。表2表明，均为1cm实际光程情况下，灰色流通池的有效光程0.93cm，非常接近实际光程，明显优于其它颜色的流通池测定结果。均为灰色流通池情况下，不同光程长的流通池的实际光程与有效光程亦非常接近，说明灰色流通池已基本消除了背景光干扰，是一种基于 3D打印技术制作测定亚硝酸盐氮流通池的理想材料。

表2不同颜色不同光程流通池、通用比色皿对同一系列标准溶液的吸光度测

定结果