[發明專利]一種基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統

有效

• 申請號: 201510530916.2
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN105044051B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 許進;許平
• 申請（專利權）人: 武漢駿輝科技發展有限公司
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01D21/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 薛玲

1.一種基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：包括激光器（1）、光路整形裝置、用于盛放樣品水質的三維可調樣品臺（6）、光纖光譜儀（11）、數字脈沖延時器、嵌入式控制主板（12）、用于檢測水質PH值的PH探頭（13）、用于檢測水質氧化性的ORP探頭（14）、用于檢測水質溫度的溫度探頭（15）、用于檢測水的硬化度與礦化度的電導電極探頭（16）、電源；

所述的三維可調樣品臺（6）、光纖光譜儀（11）、數字脈沖延時器、用于檢測水質PH值的PH探頭（13）、用于檢測水質氧化性的ORP探頭（14）、用于檢測水質溫度的溫度探頭（15）、用于檢測水的硬化度與礦化度的電導電極探頭（16）、電源均分別與所述的嵌入式控制主板（12）連接；

所述的數字脈沖延時器與所述的激光器（1）連接，用于控制激光器（1）觸發和光譜信號采集間的同步延遲時間；

所述的激光器（1）發射的激光經過所述的光路整形裝置后，射到樣品水質，使其產生等離子體，被等離子體激發的原子所發射的光譜由所述的光纖光譜儀（11）獲取，進而識別樣品中元素的組成成分及含量；

樣品水質的PH值、氧化性、溫度以及硬化度與礦化度的的測量均由所述的嵌入式控制主板（12）分別通過pH探頭（13）、ORP探頭（14）、溫度探頭（15）、電導電極探頭（16）測得；

所述的光路整形裝置包括第一反射平面鏡片（2）、第二反射平面鏡片（3）、第三反射平面鏡片（4）、第一石英透鏡（5）、球形反射鏡（7）、第二石英透鏡（8）、探頭（9）；

所述的激光器（1）輸出的激光脈沖依次經過第一反射平面鏡片（2）、第二反射平面鏡片（3）、第三反射平面鏡片（4）后，由焦距為30mm的第一石英透鏡（5）聚焦到三維可調樣品臺（6），然后經直徑50mm的球形反射鏡（7）反射，并由焦距為50mm的第二石英透鏡（8）聚焦到光纖耦合器的探頭（9）上，再通過光纖（10）傳輸到所述的光纖光譜儀（11）中，所述的光纖光譜儀（11）處理得到的數據通過串口發送到所述的嵌入式控制主板（12）。

2.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的激光器（1）為脈寬150fs、波長800nm，單脈沖能量3uJ，重復頻率250kHz的飛秒脈沖激光器。

3.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的三維可調樣品臺（6）包括步進電機、平臺。

4.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的光纖光譜儀（11）為快觸發型四通道光纖光譜儀，該光譜儀四個通道分別對應使用兩塊2400L/mm，一塊600L/mm，以及一塊1200L/mm的全息光柵，分別覆蓋230-345nm，340-440nm，425-953nm，和934-1082nm光譜波段，其光譜分辨率分別為0.08nm，0.08nm，0.4nm和0.11nm。

5.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的檢測系統還包括存儲設備、GPRS模塊和觸摸顯示屏，所述的存儲設備、GPRS模塊和觸摸顯示屏均分別與所述的嵌入式控制主板（12）連接。

6.根據權利要求5所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的嵌入式控制主板（12）采用搭載Linux操作系統的主芯片為S3C2440的控制板，用于對三維可調樣品臺（6）、數字脈沖延時器的控制以及對光纖光譜儀（11）發來數據進行分析、處理、顯示和存儲。

7.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的球形反射鏡（7）的反射面位于球體內部。

8.根據權利要求1所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的pH探頭（13）、ORP探頭（14）、溫度探頭（15）、電導電極探頭（16）等間距放于水質檢測槽（17）中，水質檢測槽（17）放置在所述的三維可調樣品臺（6）上。

9.根據權利要求8所述的基于激光誘導擊穿光譜的多參數便攜式水質檢測系統，其特征在于：所述的水質檢測槽（17）底部設置有排水管（18）。