[發明專利]一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置及檢測方法

在審

• 申請號: 202110213543.1
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112986168A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 馬海寬;張述偉;張穎穎;曹煊;吳寧;曹璐;王昭玉;馬然;袁達;史倩;張云燕;王茜
• 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: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 邵新華

1.一種硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，包括：

光源，其發射波長范圍覆蓋200nm-300nm的光線；

光纖，其與所述光源光耦合，并通過其兩路分支將所述光源發射的光線分成兩路分開傳導；

測量光路，其與所述光纖的第一路分支光耦合，利用第一路分支傳導的光線分別照射純凈水和待測水體，并從透射出的吸收光中分別采集220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，進而根據采集到的吸收光的強度生成相應的電信號；

參比光路，其與所述光纖的第二路分支光耦合，根據第二路分支傳導的光強度生成相應的電信號；

控制模塊，其接收所述測量光路和參比光路輸出的電信號，根據所述電信號生成光強數據I₂₂₀、I₂₇₅、I₀和I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀，并計算出待測水體在220nm波段的吸光度以及在275nm波段的吸光度進而利用275nm波段的吸光度校正220nm波段的吸光度，計算出待測水體中校正后的硝酸根離子吸光度A＝A₂₂₀-A₂₇₅，然后根據吸光度A，利用吸光度與濃度關系曲線獲得待測水體中的硝酸鹽濃度；

其中，I₂₂₀、I₂₇₅、I₀分別表示光線從純凈水透射后220nm波段吸收光的光強、275nm波段吸收光的光強以及在照射純凈水期間通過光纖的第二路分支傳導的光強；I'₂₂₀、I'₂₇₅、I'₀分別表示光線從待測水體透射后220nm波段吸收光的光強、275nm波段吸收光的光強以及在照射待測水體期間通過光纖的第二路分支傳導的光強。

2.根據權利要求1所述的硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，

所述光源為脈沖氙燈，發射固定周期的脈沖光；

所述控制模塊控制所述測量光路和參比光路在脈沖氙燈的每一個發光周期內采集M次光強，并計算出平均值；

所述控制模塊控制脈沖氙燈的閃爍頻率為N次/秒，采集N個平均值再次取平均，將最終結果作為所述光強數據。

3.根據權利要求2所述的硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，所述脈沖氙燈發射光的波長范圍為190nm-1100nm，發散角為30°，發光周期為100us；所述M＝30；所述N＝20。

4.根據權利要求1所述的硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，所述光纖為Y型光纖，其第一路分支與第二路分支的分光比例為3:1。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，所述測量光路包括：

光源準直透鏡，其與所述光纖的第一路分支光耦合，用于對第一路分支傳導的光線進行準直；

光學窗口，其位于所述光源準直透鏡的后方，所述光學窗口包括兩個，平行且間隔設置；測量時，純凈水或待測水體充滿兩個所述光學窗口之間的區域，準直后的光線穿過一個光學窗口照射純凈水或待測水體后，形成吸收光并經由另外一個光學窗口射出；

分光片，其位于所述光學窗口的后方，對經由所述光學窗口射出的吸收光進行1:1分光，形成兩路吸收光并對應垂直射入到220nm帶通濾光片和275nm帶通濾光片，濾光形成220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光；

兩個匯聚透鏡，其分別對應位于所述220nm帶通濾光片和275nm帶通濾光片的后方，用于對所述220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光進行匯聚；

兩個光電轉換器，其分別對應位于所述兩個匯聚透鏡的后方，用于接收匯聚后的220nm波段的吸收光和275nm波段的吸收光，并根據吸收光的強度生成電信號，輸出至所述控制模塊。

6.根據權利要求5所述的硝酸鹽濃度光學檢測裝置，其特征在于，在所述參比光路中設置有另一光電轉換器，其與所述光纖的第二路分支光耦合，接收通過第二路分支傳導的光線，并根據光強度生成相應的電信號傳輸至所述控制模塊。