CN102706916A - 一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法及装置，首先是将水样置于一匀强静磁场内，然后将符合检测水样的微波信号耦合到水样处，微波信号经匀强静磁场后产生一检测反馈信号，此检测反馈信号经检波放大后输入计算机进行分析检测得到检测结果。本发明采用的电子顺磁共振技术进行水中漏油检测的方法具有可靠性高、方法简单，检测装置中无试剂使用，快速鉴别等特点，避免了传统方法分析复杂、分析周期长、试剂二次污染等问题，属于绿色环保方法。本发明适用于河流、湖泊地表水环境监测、海洋水质环境监测、船舶、舰艇污水排放监测等。

Description

一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法及装置
 
技术领域
本发明涉及水中漏油检测技术领域，具体是利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法及装置。
背景技术
石油类对水体的污染是全球关注的重大问题，水体中的石油类污染物是我国环保决策实行污染物排放总量控制项目之一，八项水质污染物有：化学需氧量（CODcr）、石油类、总氰化物、总砷、总汞、总铅、总镉、六价铬，石油类排在CODcr 之后，是仅次于C O D c r 的第二项重点污染物排放总量控制指标，有资料显示我国每年排放的油类污染物达8 万多吨，我国的长江、黄河、淮河、珠江、松花江等主要河流的油类严重超标，特别是康菲漏油等事件造成的生态环境污染及经济损失还在继续影响着，因此为保护水体生态环境，快速监测漏油的发生是十分必要的。
目前漏油检测主要有红外及紫外光度法和电磁能量法，这些方法预处理和分析时间较长，分析过程繁杂，条件苛刻，设备复杂，试剂消耗量大，产生二次污染等，光学方法抗干扰能力弱，电磁能量法存在液体对检测天线的污染问题。
电子顺磁共振（EPR）是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。其研究对象是具有未成对电子的顺磁性物质，包括自由基、过渡金属离子和稀土离子、有机三重态分子等，EPR是观察自由基等顺磁物质的一种最直接、最灵敏的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法及装置，解决现有检测技术分析时间长、检测过程繁复、检测设备体积大、需添加试剂等问题。
本发明的技术方案为：
一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法，首先将水样置于一匀强静磁场内，然后将符合检测水样的微波信号耦合到水样处，微波信号经匀强静磁场后产生一检测反馈信号，此检测反馈信号经检波放大后输入计算机进行分析检测得到水中漏油的检测结果。
一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置，包括有微波模块、磁场模块、共振器模块、信号检测模块和数据处理模块；所述的微波模块包括依次连接的微波源、功率放大器和环形器；所述的磁场模块包括有亥姆霍兹线圈、设置于亥姆霍兹线圈上的永磁铁、设置于亥姆霍兹线圈内的磁场传感器、分别与亥姆霍兹线圈和磁场传感器连接的磁场控制器；所述的共振器模块为设置于亥姆霍兹线圈内且与环形器连接的共振器；所述的信号检测模块包括依次与环形器连接的低噪声放大器、检波二极管和锁相放大器；所述的数据处理系统模块为与锁相放大器连接的计算机。
所述的微波源、磁场控制器均与计算机连接。
所述的锁相放大器与所述的磁场控制器连接。
本发明的优点：
本发明采用的电子顺磁共振技术进行水中漏油检测的方法具有可靠性高、方法简单，检测装置中无试剂使用，鉴别快速等特点，避免了传统方法分析复杂、分析周期长、试剂二次污染等问题，属于绿色环保方法。本发明适用于河流、湖泊地表水环境监测、海洋水质环境监测、船舶、舰艇污水排放监测等。
附图说明
图1是本发明利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置的使用结构示意图。
具体实施方式
见图1，一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置，包括有微波模块、磁场模块、共振器模块、信号检测模块和数据处理模块；微波模块包括依次连接的微波源1、功率放大器2和环形器3；磁场模块包括有亥姆霍兹线圈4、设置于亥姆霍兹线圈4上的永磁铁5、设置于亥姆霍兹线圈4内的磁场传感器6、分别与亥姆霍兹线圈4和磁场传感器6连接的磁场控制器7；共振器模块为设置于亥姆霍兹线圈4内且与环形器3连接的共振器8；信号检测模块包括依次与环形器3连接的低噪声放大器9、检波二极管10和锁相放大器11；数据处理系统模块为计算机12；锁相放大器11与磁场控制器7连接；微波源1、磁场控制器7和锁相放大器11均与计算机连接。
一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法：
（1）、将水样放置于共振器8的共振器内；
（2）、微波源1通过计算机12的指令产生微波信号，微波信号经过功率放大器2的信号放大，再经过环形器3对所需频率微波信号进行分检，最终产生符合激励检测水样的微波信号；
（3）、永磁体4和亥姆霍兹线圈5产生一个匀强静磁场，其磁场强度通过磁场传感器6反馈到磁场控制器7进行强度调节，磁场控制器7也是由计算机12进行指令操作；除此以外，磁场控制器7控制亥姆霍兹线圈4产生一个调制磁场信号，该信号同时也由磁场控制器7提供给锁相放大器11用于作为相敏检波的参考信号；
（4）、符合激励检测水样的微波信号经匀强静磁场，在共振器8的共振器部分耦合到共振腔内检测水样处；
（5）、微波信号经匀强静磁场后产生一检测反馈信号，检测反馈信号经过环形器3对所需频率微波反馈信号进行分检，再通过低噪声放大器9进行信噪比输出的提升，再通过检波二极管10把迭加在高频载波上的低频信号检出，最后通过锁相放大器11进行相敏检波，锁相放大器11的参考信号由磁场控制器9提供；
（6）、检波放大后的检测反馈信号最终输入计算机13，通过这些特征物质的信号探测微量石油类物质的存在；同时可以定性，即通过石油的波谱比对，从而提供油指纹来区别溢油的来源身份；另外还可以定量，即通过最小含油量检测条件，可推算出在一定的时间段内溢油总量。

Claims (4)

1.一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的方法，其特征在于：首先将水样置于一匀强静磁场内，然后将符合检测水样的微波信号耦合到水样处，微波信号经匀强静磁场后产生一检测反馈信号，此检测反馈信号经检波放大后输入计算机进行分析检测得到水中漏油的检测结果。
2.一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置，其特征在于：包括有微波模块、磁场模块、共振器模块、信号检测模块和数据处理模块；所述的微波模块包括依次连接的微波源、功率放大器和环形器；所述的磁场模块包括有亥姆霍兹线圈、设置于亥姆霍兹线圈上的永磁铁、设置于亥姆霍兹线圈内的磁场传感器、分别与亥姆霍兹线圈和磁场传感器连接的磁场控制器；所述的共振器模块为设置于亥姆霍兹线圈内且与环形器连接的共振器；所述的信号检测模块包括依次与环形器连接的低噪声放大器、检波二极管和锁相放大器；所述的数据处理系统模块为与锁相放大器连接的计算机。
3.根据权利要求2所述的一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置，其特征在于：所述的微波源、磁场控制器均与计算机连接。
4.根据权利要求2所述的一种利用电子顺磁共振技术检测水中漏油的装置，其特征在于：所述的锁相放大器与所述的磁场控制器连接。
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