[發明專利]基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統及方法

在審

• 申請號: 201910404434.0
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110057814A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張云燕;曹璐;張天鵬;王婧茹;王昭玉;王小紅;褚東志
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G01N21/80
• 分類號: G01N21/80;G01N21/31
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 孟令彩

1.基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統，其特征在于，包括：流路模塊、光路模塊和電路模塊；

所述流路模塊包括集成閥島、流通池、通過脈沖泵和所述集成閥島連接的試劑袋；所述流通池的一端通過蠕動泵和所述集成閥島連接，另一端和所述集成閥島連接；所述集成閥島上還設置有海水進樣管路、海水廢液排出管路以及指示劑廢液排出管路；

所述光路模塊，用于測量樣品在特征波長處的吸光度；包括光源耦合模塊、微型光譜儀和光纖，所述光源耦合模塊包括設置于光源耦合器中的三個具有不同波長的LED燈，所述三個具有不同波長的LED燈組成耦合光源，耦合光源發出的光通過光纖傳輸，經過流通池后進入所述微型光譜儀檢測信號強度；

所述蠕動泵、所述脈沖泵、所述集成閥島、所述微型光譜儀均和所述電路模塊連接；所述電路模塊用于控制所述蠕動泵、所述脈沖泵、所述集成閥島、所述微型光譜儀的開啟或者關閉以及用于數據采集。

2.根據權利要求1所述基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統，其特征在于，所述集成閥島包括第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥四個兩位三通電磁閥；所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥均包括一個常閉口a、一個常開口b和一個第三接口共三個接口；

所述海水進樣管路和所述第一電磁閥的常開口b連接，所述第一電磁閥的第三接口和所述第二電磁閥的常開口b連接，所述第二電磁閥的常閉口a和所述試劑袋通過脈沖泵連接，所述第二電磁閥的第三接口和所述第三電磁閥的第三接口連接，所述第三電磁閥的常開口b通過蠕動泵和所述流通池的一端連接，所述第三電磁閥的常閉口a和所述指示劑廢液排出管路連接，所述第四電磁閥的常閉口a和所述第一電磁閥的常閉口a連接，所述第四電磁閥的常開口b和海水廢液排出管路連接，所述第四電磁閥的第三接口和所述流通池的另一端連接。

3.根據權利要求2所述基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統，其特征在于，所述集成閥島還包括閥島，所述閥島包括基板和底板；所述底板設置在所述基板的下部，四個電磁閥均設置于所述底板的下部；

所述基板和所述底板均采用高透明的亞克力材質，在無塵潔凈環境下采用膠接無縫鍵合；在所述基板和底板內部均設置液體通道，所述液體通道用于連通電磁閥和接入所述集成閥島的外部流體管路；

所述接入集成閥島的外部流體管路包括所述蠕動泵和集成閥島之間的流體管路、所述脈沖泵和集成閥島之間的流體管路、所述指示劑廢液排出管路、所述海水廢液排出管路、所述海水進樣管路、所述流通池和所述集成閥島之間的流體管路、以及第一電磁閥的第三接口和所述第二電磁閥的常開口b之間的流體管路；

所述液體通道還用于所述第一電磁閥和第四電磁閥之間，以及用于所述第二電磁閥和所述第三電磁閥之間的連接；

所述基板和所述底板內部的液體通道的內徑和所述接入集成閥島的外部流體管路的內徑相同，以避免流體進入集成閥島后流速狀態改變，保證了測量精度。

4.根據權利要求1所述基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統，其特征在于，所述流通池采用塑料材質加工，為十字形結構，流體自下而上流動，光信號在水平方向傳輸，流體中產生的氣泡能夠上浮至所述流通池頂部，以避免氣泡積存對吸光度測量的影響；

所述流通池光路長度為0.5-4cm，流通池置于儀器艙外部的海水中，以保持流通池內樣品和海水溫度一致；在流通池旁邊還設置溫度探頭，用于對海水溫度進行實時測量。

5.根據權利要求1所述基于集成閥島裝置的高精度海水pH原位測量系統，其特征在于，所述三個具有不同波長的LED燈包括：中心波長為580nm的暖白光LED燈、中心波長為435nm的LED燈和中心波長為490nm的LED燈；

所述微型光譜儀的光譜檢測范圍為300nm-800nm，配備25μm狹縫，波長分辨率為1.5nm；

采用三個具有不同波長的LED燈組成耦合光源作為光源以及采用所述微型光譜儀作為檢測器，能夠適用于間甲酚紫、百里酚藍和甲酚紅三種指示劑的海水pH測量，pH測量范圍為6.8-8.6。