CN102692402A

CN102692402A - 油类污染物检测方法及传感器

Info

Publication number: CN102692402A
Application number: CN2012102079131A
Authority: CN
Inventors: 于敬东
Original assignee: YANTAI SENKETE INTELLIGENT INSTRUMENT CO Ltd
Current assignee: YANTAI SENKETE INTELLIGENT INSTRUMENT CO Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2012-09-26

Abstract

本发明公开了一种油类污染物检测方法及传感器，所述传感器包括紫外光发生装置、荧光接收装置和控制单元，所述控制单元间隔地发出紫外光触发脉冲信号，所述紫外光发生装置根据所述紫外光触发脉冲信号相应地发出紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上，所述荧光接收装置接收所述检测区域反射的荧光并产生相应的检测信号，所述控制单元根据所述检测信号获得所述检测区域是否溢油的判断结果。本发明，采用主动发光的方式进行检测，不论白天黑夜都可提供可靠的检测；而且，由于与被检测目标不接触，不会受到生物污垢和碎片的影响，大大减轻了维护的工作量；并且，可以输出串行数字信号，方便了系统集成和远程传输。

Description

油类污染物检测方法及传感器

技术领域

本发明涉及检测仪器，具体涉及油类污染物检测方法及传感器。

背景技术

石油是目前世界上最主要的能源之一，在石油的生产、运输、储存和使用过程中，溢油事故时有发生，从而对海洋造成严重的污染。随着经济的发展和人们生活水平的提高，环境污染问题也越来越严重。据统计，水面溢油是造成海洋环境污染的主要因素之一，溢油的预防与反应速度越来越引起人们的关注。

众所周知，实时溢油检测可以使相关部门及时反应，使污染在对野生生物及环境等产生广泛的破坏之前对其进行控制，使油类溢出或渗漏所产生的污染最小化。目前，实时溢油检测主要通过直接接触式和可见光法、红外光法以及紫外光法等几种油类污染物检测传感器实现，但是，上述的油类污染物检测传感器存在如下的一些不足：

（1）直接接触式油类污染物检测传感器，由于直接布置在海水中，极易受海水中的生物污垢和碎片的影响，降低检测精度和寿命；而可见光法油类污染物检测传感器对阳光的依赖性太强，只能应用于白天；红外光法油类污染物检测传感器无法区分海面的浮游生物和溢油；紫外光法油类污染物检测传感器不仅无法区分海面浮游生物和溢油，太阳的闪光也对该传感器有很大的影响；

（2）被动检测，易受外界环境的影响；

（3）智能性不足，不能直接输出数字信号。

以上不足，导致油类污染物检测传感器维护工作量大、环境依赖性强和使用不便。有鉴于此，急需要对传统的油类污染物检测传感器进行改进设计，在实现油类污染物的实时数字信号输出的同时，减轻设备的维护工作量和对环境的依赖性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决油类污染物检测传感器维护工作量大、环境依赖性强和使用不便的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种油类污染物检测传感器，包括紫外光发生装置、荧光接收装置和控制单元，所述控制单元间隔地发出紫外光触发脉冲信号，所述紫外光发生装置根据所述紫外光触发脉冲信号相应地发出紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上，所述荧光接收装置接收所述检测区域反射的荧光并产生相应的检测信号，所述控制单元根据所述检测信号获得所述检测区域是否溢油的判断结果。

在上述方案中，所述紫外光发生装置包括电源模块、光源装置和输出滤光器，所述电源模块根据所述紫外光触发脉冲信号驱动所述光源装置发光，并经所述输出滤光器过滤获得波长为200nm～300nm的紫外光。

在上述方案中，还包括导光筒和反光镜，所述反光镜固定设置在所述光源装置的上方，所述导光筒固定设置在所述光源装置的下方，所述输出滤光器固定设置在所述导光筒的下方。

在上述方案中，所述荧光接收装置包括输入滤光器和光电探测器，所述检测区域的反射荧光经所述输入滤光器过滤获得波长为300nm～400nm的反射荧光，所述光电探测器探测所述波长为300nm～400nm的反射荧光并产生相应的所述检测信号。

在上述方案中，所述控制单元上设有串口和串口电路，所述判断结果经所述串口电路转换后输出到所述串口。

本发明还提供了一种油类污染物检测方法，使用200nm～300nm的紫外光间隔地照射在检测区域上；根据是否收到300nm～400nm的反射荧光获得所述检测区域是否溢油的判断结果。

本发明，通过紫外光发生装置主动发出紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上，并通过荧光接收装置接收检测区域相应的反射荧光从而获得所述检测区域是否溢油的判断结果，由于本发明基于光学原理，采用主动发光的方式进行检测，因此，不论白天黑夜都可提供可靠的检测；并且，由于与被检测目标不接触，不会受到生物污垢和碎片的影响，大大减轻了维护的工作量；检测结果通过串口方式输出数字信号，可以方便地集成到其他检测系统中，从而拓展了该传感器的使用范围，减轻了集成系统的工作量。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施方式

油类等有机物在紫外光的照射下，会产生荧光。根据大量的实验发现，石油等油类物质在波长为200nm～300nm的紫外光的照射下，会产生300nm～400nm的荧光，峰值在360nm附近，而水，路面，水泥等物质则不会产生上述反射荧光的现象。

基于上述原理，本发明提供了一种油类污染物检测方法，使用200nm～300nm的紫外光间隔地照射在检测区域上；根据是否收到300nm～400nm的反射荧光获得所述检测区域是否溢油的判断结果。

本发明还提供了一种油类污染物检测传感器，设置在检测区域的上方，与被测目标不接触，利用紫外光发生装置周期性地主动发出紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的水面、路面等检测区域上，并通过荧光接收装置接收检测区域相应的反射荧光获知所述检测区域是否存在油类的污染，特别是针对水面上可能存在的浮油进行检测。下面结合附图对本发明作出详细的说明。

如图1所示，本发明提供的油类污染物检测传感器，包括紫外光发生装置、荧光接收装置和控制单元三大部分。

控制单元可以为单片机、DSP或FPGA/CPLD的最小系统，或最小系统添加部分外设而成，具有高精度A/D转换器和一定的运算、控制能力，控制单元间隔地发出紫外光触发脉冲信号。

紫外光发生装置包括电源模块11、触发槽12、光源装置13、导光筒14和输出滤光器15。光源装置13可以采用脉冲氙灯，插装在触发槽12上，触发槽12与光源装置13的引脚一一对应，使用时将光源装置13的引脚插入触发槽12中即可，光源装置13的内部设有一个反光镜，反光镜可以增加光源的输出强度，导光筒14固定设置在光源装置13的下方，输出滤光器15固定设置在导光筒14的下方。

电源模块11分别将+12V直流电源和控制单元23发出紫外光触发脉冲信号转换形成300～1000V的主电源和140V以上的触发电压，触发槽12集成了高压转换器、分压电阻和电容等部件，接收来自电源模块11输出的主电源和触发电压，转换为直接驱动光源装置13的高压驱动信号，使光源装置13产生高压弧光放电发光，输出的光线经过反光镜反射沿导光筒14被输出滤光器15过滤输出波长为200nm～300nm的紫外光，照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上，输出滤光器15为带通滤光器，只允许一定波长的光线通过。

荧光接收装置包括输入滤光器21和光电探测器22，光电探测器22是一种用来探测光或其他电磁辐射能量的装置，它把辐射能量转换成电流或电压，并从外部电路测量这些电流、电压值，通过测量这些输出响应，反过来可以测定相应的入射光强度或辐射强度；如果光电探测器22为光电倍增管，则其内部包括滤波、限幅、幅值转换等电路，经过光电探测器22处理后的信号送A/D转换器进行采样；如果光电探测器22为光电二极管，除了上述的滤波、限幅和幅值转换等电路外，还应该包括放大电路。波长为200nm～300nm的紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上之后，如果该检测区域内有石油等污染物，则会激发出波长为300nm～400nm的反射荧光反射到输入滤光器21，输入滤光器21也为带通滤光器，只允许波长为300nm～400nm的反射荧光通过，这在一定程度上减少了环境因素的影响，光电探测器22实时检测是否收到波长为300nm～400nm的反射荧光，如果收到，则产生相应的检测信号传送给控制单元，从而获得检测区域内是否有溢油的判断结果。

本发明的控制单元23上设有串口和串口电路，判断结果经串口电路转换后输出到串口，以方便系统集成或通过串口进行远程传送。另外，也可以通过串口对控制单元23进行设置，例如对脉冲氙灯的触发脉冲的触发频率和次数进行控制。

本发明可以在出厂时设置默认参数，例如，串口设置为9600波特率，8位数据，无校验位，1个停止位；工作周期设置为1分钟；触发脉冲频率为60Hz；每次发送10个触发脉冲；除非用户通过串口改变这些参数，否则一直以默认参数进行工作。经过用户修改后的参数会存储在控制单元自带的EEPROM中，在每次上电后从EEPROM中调取存储的数据，经校验无误后以用户设定参数进行工作，否则仍以默认参数进行工作。

本发明安装在检测区域的上方，与检测目标不接触，因此，不会受到生物污垢和碎片的影响，大大减轻了维护的工作量。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.光接收装置和控制单元，所述控制单元间隔地发出紫外光触发脉冲信号，所述紫外光发生装置根据所述紫外光触发脉冲信号相应地发出紫外光照射在油类污染物检测传感器下方的检测区域上，所述荧光接收装置接收所述检测区域相应的反射荧光并产生相应的检测信号，所述控制单元根据所述检测信号获得所述检测区域是否溢油的判断结果。

2.如权利要求1所述的油类污染物检测传感器，其特征在于，所述紫外光发生装置包括电源模块、光源装置和输出滤光器，所述电源模块根据所述紫外光触发脉冲信号驱动所述光源装置发光，并经所述输出滤光器过滤获得波长为200nm～300nm的紫外光。

3.如权利要求2所述的油类污染物检测传感器，其特征在于，还包括导光筒和反光镜，所述反光镜固定设置在所述光源装置的上方，所述导光筒固定设置在所述光源装置的下方，所述输出滤光器固定设置在所述导光筒的下方。

4.如权利要求1所述的油类污染物检测传感器，其特征在于，所述荧光接收装置包括输入滤光器和光电探测器，所述检测区域的反射荧光经所述输入滤光器过滤获得波长为300nm～400nm的反射荧光，所述光电探测器探测所述波长为300nm～400nm的反射荧光并产生相应的所述检测信号。

5.如权利要求1所述的油类污染物检测传感器，其特征在于，所述控制单元上设有串口和串口电路，所述判断结果经所述串口电路转换后输出到所述串口。

6.油类污染物检测方法，其特征在于，

使用200nm～300nm的紫外光间隔地照射在检测区域上；

根据是否收到300nm～400nm的反射荧光获得所述检测区域是否溢油的判断结果。