[發明專利]一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法及檢測裝置

在審

• 申請號: 202211013411.5
• 申請日: 2022-08-23
• 公開（公告）號: CN115290587A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 章偉;路珊珊;胡雪峰;張子賢
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;滁州怡然傳感技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

本發明公開了一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法及檢測裝置，檢測方法包括以下步驟：S1，打開光源；S2，光線進入分叉光纖，同等光量的光線進入空芯光纖通道內；S3，打開參考通道的轉換閥門，光線進入光學分光機構得到參考光譜；打開待測通道的轉換閥門，得到待測光譜；斷開所有轉換閥門記錄暗光譜；S4，通過吸光度計算得到其吸收光譜，確定待測溶液的種類和溶液濃度；通過該裝置同時實現多種溶液的檢測，提高檢測效率，且該裝置需溶液量極少，并令吸收光程大大增加，提高了檢測的靈敏度，降低了溶液濃度的檢測下限，保證溶液在低濃度下也能正常得出光譜數據。

技術領域

本發明涉及液體檢測技術領域，具體涉及一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法及檢測裝置。

背景技術

為了構建穩定、健康的水環境系統，需要對水體參數含量進行準確監測，以評估水體的質量，保護和治理水環境。水質檢測主要是對水中污染物的種類、濃度和變化趨勢等進行檢測，近年來，各種光學水質檢測方法日新月異，例如紅外光譜法、熒光光譜法和紫外可見光譜法。其中紫外-可見吸收光譜法基于朗伯-比爾定律，采用掃描光譜的方式直接對水溶液進行透射光的檢測，通過測量特定波長或特定波長范圍的光的吸光度來定性和定量分析物質，具有重復性好、沒有二次污染等優點。然而，基于紫外-可見吸收光譜法，傳統的檢測腔室主要使用不同光程的比色皿，比色皿一般為長方體，其底部及兩側為磨毛玻璃，另外兩側為光學石英玻璃，作為測量的透光面。比色皿和比色皿支架搭配使用，通過調節比色皿支架的測量長度可以放置、更換不同的比色皿，從而進行不同濃度溶液的吸光度檢測。在每次測量完成后需要用無水乙醇對其內部進行洗滌、擦拭，測量易受干擾，操作復雜，維護成本高，只能停留在實驗室分析，難以實現水源地的實時、快速監測。光程越長的比色皿體積越大，較長光程的比色皿進行檢測時所需待測溶液量極大，不適合低濃度、少量樣品溶液的檢測，不利于系統的小型化。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種可以通過多通道空芯光纖裝置，從而實現多參數溶液濃度檢測，并且其成本低廉，所需待測溶液量小，使得吸收光程大大增加，提高了檢測的靈敏度，降低了檢測限。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種基于空芯光纖的多通道溶液濃度檢測方法，包括以下步驟：

S1，打開光源；

S2，光線進入光纖通道內；

S3，光線被光纖中的溶液吸收后，進入光學分光機構，得到該溶液對應光譜；

S4，光譜通過PC上位機得到吸收光譜圖；

所述步驟S2中，光線通過分叉光纖分成若干同等亮度的光線，光線經過光纖準直鏡后進入空芯光纖通道內；

所述步驟S3具體包括以下步驟:

S31，蠕動泵將不同的待測溶液分別注入待測通道中，將去離子水注入至參考通道中；

S32，打開參考通道的轉換閥門，空芯光纖內的光線通過光學分光機構，得到參考光譜 I₀；

S33，關閉參考通道的轉換閥門，打開待測通道的轉換閥門，空芯光纖內的光線通過光學分光機構，待測光譜I；

S34，斷開所有轉換閥門，得到暗光譜I_d；

所述步驟S4具體包括以下步驟:

S41，待測溶液的吸光度得到其吸收光譜f(x_i)，其中i為待測溶液的個數；

S42，通過PC上位機顯示其吸收光譜示意圖，根據吸收峰位置對應的波段確定待測溶液的種類；根據吸收光譜確定溶液濃度。