一种高精度光学溶解氧测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种高精度光学溶解氧测量装置，特别是设及一种可用于化工、 环境、水产养殖检测的高精度、实时光学溶解氧测量装置，属于溶解氧测量技术领域。
【背景技术】
[0002] 空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧，水中溶解氧的多少是衡量水体自净能 力的一个重要指标。对水中溶解氧浓度的检测在工农业、医学及环境监测领域等方面都具 有重要的意义。传统的氧浓度测量法主要有舰量法和Clark氧电极法。舰量法是一种国标 法，但由于其测量过程繁琐，很难做到实时在线检测。而氧电极法虽然能够在线检测溶解氧 浓度，但由于它是通过电极本身在氧的作用下所发生的氧化还原反应来测定氧的浓度，在 测量过程中需要消耗氧，因而其测量精度、响应时间及后期维护都将有很大的限制。
[0003] 随着巧光检测技术及光学传感器的发展，一种基于巧光巧灭原理的光学测量法逐 渐代替了传统的舰量法和氧电极法。然而，在许多现有的专利技术中，如中国的一篇发明 (授权号；CN1731154A)、一篇实用新型（授权号；CN201974383U)二者都描述了一种实 时在线的光学氧传感器，但其都是通过测量巧光强度的方法来测定水体中溶解氧浓度，该 将会带来由于光源波动等因素而产生的误差，降低了系统灵敏度W及测量结果的准确性， 解决误差问题通常是增加复杂的电路和光学结构，该就将会对测量装置结构的设计和制作 成本提出一新的挑战。
[0004] 众所周知，溶解氧与温度、K1值、氧分压及含盐量等有密切的关系，如温度较高时， 氧浓度下降，海水和淡水中的含盐量的不同也会大大影响溶解氧浓度。而许多现有的专利 技术只是单一地检测水体中氧浓度，而该些影响因子在某些情况下是不能忽略的，特别是 温度对溶解氧浓度的影响，温度检测不准确将会极大降低系统的测量精度。
[0005] 此外，基于巧光巧灭原理的氧浓度测量系统在进行巧光激发的过程中，多数采用 的是L邸光源，而L邸光源有一定的发散角，发光过程是在空气为介质的条件下实现的， 导致部分激励光分散在空气中，造成光损耗，大大降低了激发光效率，不利于巧光的分析检 巧。。此外，许多现有的专利技术使用单一的巧光敏感材料，而氧分子作为一种巧灭剂，该就 会使得在氧浓度较高的水体中，产生的巧光非常微弱，不利于光电探测器的接收，也不利于 溶解氧测量系统的实用化发展。
[0006] 进一步的，现有的氧浓度测量系统很少实现对液体表面气泡的消除，同时，装置价 格低廉、结构小型化一直是急需解决的问题，许多测量系统采用分立探测的结构，容易受到 环境变化、背景光等因素的干扰，降低了测量系统的集成度。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种高精度光学溶解氧测量装置，采用 基于巧光寿命的检测方法，解决通过测定巧光强度来得到检测结果和溶解氧测量过程中单 一参数的测量所带来的误差问题，实现巧光激发过程中光激发效率和巧光接收效率的提 高，有效地降低液体中气泡所带来的影响w及分立探测结构导致的系统集成度较低，结构 不紧凑的劣势，从而能实现在复杂环境条件下水体中溶解氧浓度的实时在线快速检测。
[0008] 本实用新型为解决上述技术问题采用W下技术方案：
[0009] -种高精度光学溶解氧测量装置，包括密封外壳，W及设置于密封外壳内部的激 发光源模块、第一 ~第四光禪合器、第一~第二光传导装置、巧光产生模块、巧光处理模块； 所述密封外壳的下表面为斜面，第一光禪合器、第一光传导装置、第二光禪合器封装为一 体，且垂直于密封外壳的下表面，第一光禪合器、第二光禪合器分别设置于第一光传导装置 的两端；巧光产生模块镶嵌于密封外壳的斜面上，第四光禪合器、第二光传导装置、第=光 禪合器封装为一体，且设置于巧光产生模块与巧光处理模块之间，第四光禪合器、第=光禪 合器分别设置于第二光传导装置的两端；
[0010] 激发光源模块产生的激发光依次经第一光禪合器、第一光传导装置、第二光禪合 器到达巧光产生模块，巧光产生模块接收激发光并产生巧光，该巧光依次经第四光禪合器、 第二光传导装置、第=光禪合器到达巧光处理模块，巧光处理模块接收并处理该巧光。
[0011] 优选的，所述激发光源模块包括光源发生器、光源调制电路、光源驱动电路，所述 光源调制电路、光源驱动电路分别与光源连接。
[0012] 优选的，所述巧光产生模块包括水密玻璃窗、巧光敏感膜、巧光增敏剂，所述水密 玻璃窗镶嵌于密封外壳的斜面上，其中一个表面位于密封外壳的内部，另一个表面与外界 接触，且水密玻璃窗与外界接触的表面依次涂覆有巧光敏感膜和巧光增敏剂。
[0013] 优选的，所述巧光处理模块包括滤光片、汇聚透镜、光电探测器、信号处理单元、四 个光隔离板，四个光隔离板围成一个上下通透的长方体，滤光片、汇聚透镜依次设置于长方 体内部，巧光依次经滤光片、汇聚透镜后到达光电探测器，光电探测器设置于汇聚透镜的焦 点处，光电探测器与信号处理单元连接，信号处理单元还分别与光源调制电路、光源驱动电 路连接。
[0014] 进一步的，该测量装置还包括设置于密封外壳内部的多个温度传感器，所述温度 传感器均与信号处理单元连接。
[0015] 进一步的，该测量装置还包括固定于密封外壳外壁的PH值传感器、气压传感器W 及盐度传感器，所述K1值传感器、气压传感器、盐度传感器分别与信号处理单元连接。
[0016] 进一步的，该测量装置还包括设置于密封外壳内部的无线发射单元、存储单元，W 及设置于密封外壳外部的发射天线，存储单元与信号处理单元连接，无线发射单元与存储 单元连接，发射天线与无线发射单元连接。
[0017] 进一步的，该测量装置还包括设置于密封外壳内部的蓄电池，所述蓄电池与信号 处理单元连接。
[0018] 本实用新型采用W上技术方案与现有技术相比，具有W下技术效果：
[0019] 1、本实用新型溶解氧测量装置，利用光禪合器和光传导装置来提高激励光源的发 光效率，减小激励光的损耗，通过在巧光敏感膜表面涂覆一层巧光增敏剂再结合一路光传 导装置来解决在特定情形下由于巧光信号微弱使得光探测器无法探测到巧光的问题。
[0020] 2、本实用新型溶解氧测量装置，下表面为一斜面式的结构，相比现有技术中的平 行结构式设计，一方面能良好地避免较多气泡积累在巧光敏感膜的四周所带来的测量干 扰，另一方面，斜面式结构也有利于测量装置的小型化，也减少了相应的成本，具有很强的 实用性。
[0021] 3、本实用新型溶解氧测量装置，采用了多通道温度测量方法实现对温度的测量， 与传统的温度检测措施相比，具有成本低、耐用、精确度和检测效率较高的优势。
[0022] 4、本实用新型溶解氧测量装置，设计了多传感器组合的模块，能检测氧分压、液体 中PH值、含盐量，将氧浓度影响因子考虑在内，大大提高了装置测量精度。
[0023] 5、本实用新型溶解氧测量装置，设计了GPRS无线发射单元，降低了水文站工作人 员的作业强度，提高了检测工作效率。
[0024] 6、本实用新型溶解氧测量装置，通过测量巧光寿命的方法来检测溶解氧浓度，应 用该法检测氧浓度的最大优势在于降低了光源光强变化等其他因素所带来的测量结果不 准的缺陷。
【附图说明】
[00巧]图1是本实用新型高精度光学溶解氧测量装置的结构示意图。
[0026] 其中；1为密封外壳，2为光源发生器，3为光源驱动电路，4为光源调制电路，5A为 第一光禪合器，5B为第二光禪合器，5C为第S光禪合器，抓为第四光禪合器，6A为第一光传 导装置，6B为第二光传导装置，7为水密玻璃窗，8为巧光敏感膜，9为巧光增敏剂，10为光 隔离板，11为滤光片，12为汇聚透镜，13为光电探测器，14为信号处理单元，15为温度传感 器，16为K1值传感器，17为气压传感器，18为盐度传感器，19为机械开关，20为紧固部件， 21为无线发射单元，22为存储单元，23为发射天线，24为蓄电池，25为机械把手。
【具体实施方式】
[0027] 下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通 过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用 新型的限制。
[0028] 如图1所示，为本实用新型高精度光学溶解氧测量装置的一个优选实施例。该测 量装置包括W下部分：密封外壳、激发光源模块、巧光产生模块、巧光接收模块、巧光处理模 块、温度测量模块、多传感器组合模块、无线发射模块。
[0029] 本实施例中的密封外壳1的材质优选为不诱钢或防水的高分子材料，如PVC、ABS 材料，且该外壳组成一截面为梯形、下表面与外壳左侧内壁成角的立体装置结构，角度范围 为30。-60° ;优选的，为45。。
[0030] 本实施例中的激发光源模块，包括光源发生器2、光源驱动电路3、光源调制电路 4、第一光禪合器5A、第二光禪合器5B、第一光传导装置6A。本实施例中的光源发生器为高 亮度藍色发光LED,波长范围为460-470皿，优选的，通过光源调制电路使得输出光的波长 为463nm，光源驱动电路可为光源提供稳定的功率输出。光源驱动电路、光源调制电路还与 信号处理单元进行电连接。第一光禪合器5A、第二光禪合器5B、第一光传导装置6A通过胶 合保护套封装为一体，且与密封外壳1下表面的垂直距离为3-7畑1，优选为5畑1。优选的，本 实施例中的第一~第四光禪合器5A、5B、5C、5D均为禪合光学透镜，第一~第二光传导装置 6A、6B均为复合光导管。
[0031] 本实施例中的巧光产生模块，主要包括涂覆于水密玻璃窗7其中一表面的巧光敏 感膜8,W及均匀涂覆于巧光敏感膜表面的巧光增敏剂