[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

本發明屬于海洋監測技術領域，具體涉及基于集成閥島裝置可多試劑檢測的高精度海水pH原位測量系統及方法。所述測量系統包括流路模塊、光路模塊和電路模塊；所述流路模塊中包括控制流路方向的集成閥島，所述流路模塊用于進行海水樣品進樣、試劑進樣、混合；通過所述集成閥島控制流路，在海水pH原位測量時，首先將海水進樣至流路中測定空白光強，然后將指示劑進樣至流路中，將流路閉合成一個環路，在環路中將海水和指示劑混合，混合完全后檢測混合溶液的光強，計算吸光度，進而計算獲得海水pH。本發明中的流路結構采用閥島裝置，具有死體積小、結構緊湊、功耗低的特點，能夠實現海水和指示劑的完全混合，可提高儀器測量的穩定性。

技術領域

本發明屬于海洋監測技術領域，具體涉及基于集成閥島裝置可多試劑檢測的高精度海水pH原位測量系統及方法。

背景技術

目前表層海水pH以0.002/a的速度持續下降，海洋碳酸鹽體系的深入研究對pH測量技術提出了更高的要求，亟需穩定可靠的高精度pH測量儀器。基于光度法的海水pH測量技術具備精度高(可達0.001)、穩定性好等優點，已成為當前研究海水酸化和碳循環等領域需準確觀測pH的主流方法。高精度海水pH原位測量系統多基于光度法和流動注射分析技術，通過測定樣品和指示劑混合后不同形態指示劑的吸光值，可得出海水pH值。

流路組成及控制、流通池選擇、光源耦合模塊、信號采集檢測和指示劑校正等是構建高精度海水pH原位測量系統的核心技術，也是決定整個系統是否準確穩定的關鍵。

現有的原位pH傳感器的流路設計多采用三通閥組合或多位選擇閥等，存在體積大、功耗高等缺點；光源及信號檢測多選用LED燈和光電二極管組合，僅可使用單一指示劑進行測定，且存在分辨率較低、準確性較差等缺點，直接影響儀器測定精密度和測量范圍。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供基于集成閥島裝置可多試劑檢測的高精度海水pH原位測量系統及方法；所述高精度海水pH原位測量系統的流路結構基于集成閥島裝置，死體積小，穩定性好；并且光路結構以LED耦合光源和微型光譜儀作為光源和檢測器，可使用多種指示劑進行測量，拓寬了測量范圍，提高了測量準確性。

本發明是通過以下技術方案實現的：

基于集成閥島的高精度海水pH原位測量系統，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。

進一步地，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；