CN104132892B - 多光源检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多光源检测装置及其方法，其包括中空的固定座，所述固定座中设置一检测池，其特征在于：所述固定座上还设置有一光检器，所述固定座上还设置一可旋转的棱镜，所述固定座上还设置有若干个光源；其中一所述光源发出的光经过所述棱镜的折射后再穿过所述检测池，然后被所述光检器接收。本发明的多光源检测装置通过棱镜的旋转使得不同位置的光源所发出光线经棱镜折射后分别从同一位置、同一直线穿过检测池，最后照射到光检器上。棱镜为三角棱镜，安装座的中心轴线和光检器中心线重合且垂直于棱镜中心对称面。本发明的多光源检测装置具有消耗试剂少，并且能够实现多参数检测，单台仪器多参数测量等优点。

Description

多光源检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种光学检测设备，尤其是对流体检测的光学检测设备及其检测方法。

背景技术

在市场现行的水质检测技术中，通常一个检测池只配有一个光源及一个光检器。流体中不同的物质对不同波长的光线的吸收不同，因此检测这种物质的方法是用它最容易吸收的检测光线在检测池内走一定的路程（即光程），通过从另一端测量通过检测池的特定检测光线的强度，计算出检测池内流体对光线强度的消耗量（即光损），进而计算出检测池内流体的这种物质的浓度。一个检测池配一个光源及一个光检器，决定了一套检测组件只能依靠自身的一种光源检测一个参数。但很多情况需要检测水中两种或两种以上的参数，这便需要两台或两台以上的仪器，大大增加了安装检测仪器所需的成本。有些参数甚至需要两种的光线才能准确检测（如化学需氧量COD，高浓度情况下适宜用波长600μm光线检测，低浓度情况下适宜用波长440μm光线检测），并且必用检测试剂有剧毒（重铬酸钾）。这便要求仪器不但消耗试剂量少，测量精度高，而且成本低廉。显然，多台仪器同时测量、单台仪器多个测量组件这两种方法，成本高、试剂耗费大，必将逐渐被市场淘汰。因此迫切需要消耗试剂少并且能检测多种参数的检测仪器。

市场上虽然能将仪器实现这样功能的检测装置，特征为多个光源固定在一个转轮上，通过转轮转动来实现多个光源照射同一个检测池。但其弊端在于多个光源是通过程序操控电机进而操控转轮做精确的转动来实现的，不但要精准的控制转轮的转角，而且需要精准的记住每一种光源所在位置，软件程序复杂，并且随着使用机械磨损必然会使转角精度控制下降，造成仪器的测量误差不断增大。由于不同参数物质对不同波长的光线吸收能力不一样，但光源发出的光线波长范围是一个正态分布，且波峰也有误差范围，所以光检器接收到的光线，很大一部分是不易被检测物质吸收的光线。这也增加了光检器的检测精度要求及光源的波长精度要求。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种消耗试剂少，并且能够实现多参数检测，单台仪器多参数测量且降低光检器的精度要求的多光源检测装置。

本发明的技术方案是提供一种多光源检测装置，其包括中空的固定座，所述固定座中设置一检测池，其特征在于：所述固定座上还可旋转的设置有一棱镜，所述棱镜的一侧设置有若干个光源，所述棱镜的另一侧设置有至少一个光检器；当所述棱镜转动至某一角度时，其中一所述光源发出的光经过所述棱镜的折射后再穿过所述检测池，最后被所述光检器接收；当所述三棱镜转动至其他某一角度时，一其他的所述光源发出的光经过所述棱镜的折射后再穿过所述检测池，最后被所述光检器接收。由于三棱镜对不同波长光线的折射率不一样，所以经过三棱镜后，不同的波长的光线会照射到不同方向上，确保了直射到光检器上的光线波长更接近于检测物质最容易吸收的波长，直接降低了光检器的检测精度要求。

优选的，所述棱镜固定在一圆环形安装座上，所述安装座可绕自身轴线转动地设置在所述固定座上，所述安装座和光检器同轴。

优选的，所述固定座上设置有圆环形滑槽，所述安装座可转动地设置在所述滑槽中，所述安装座一侧表面设置有环形的轮齿；所述固定座上可转动地设置一调节轴，所述调节轴的一端设置有齿轮，所述齿轮与所述安装座表面的轮齿啮合。

优选的，所述固定座为中空的长方体结构，所述固定座一端面上设置有所述光检器，所述固定座相对的另一端面上设置有至少两个向外凸出的斜面，每个斜面上均设置一所述光源。

优选的，所述检测池设置在所述固定座中部，所述检测池为中空的圆柱体结构，其两端通过两管道连通至所述固定座外。

优选的，所述安装座设置在所述固定座中部且位于所述检测池与所述光源之间。

优选的，所述棱镜为纵截面为三角形的三角棱镜，所述安装座的中心轴线与所述光检器的中心轴线重合且平行于所述棱镜的横截面。

本发明还提供一种多光源检测方法，其使用如上所述的多光源检测装置，其特征在于，其包括以下步骤：

1）向检测池中注入待检测的液体；

2）开启一光源或同时开启全部光源，光源发出的光的强度以及光源的位置是预先设定好的；

3）旋转棱镜将该光源发出的光折射后沿光检器所在轴线穿过检测池；

4）由所述光检器检测接收到的的光的强度，从而和该光源发射时的强度对比，获得光经过检测池的光损，从而计算得到检测池的液体中指定成分及其含量；

5）开启另一光源，重复步骤3-4）。优选的，所述棱镜固定在一圆环形安装座上，所述安装座可绕自身轴线转动地设置在所述固定座上，所述安装座和光检器同轴。

本发明的多光源检测装置通过棱镜的旋转使得不同位置的光源所发出光线经棱镜折射后分别从同一位置、同一直线穿过检测池，最后照射到光检器上。棱镜为三角棱镜，安装座的中心轴线和光检器中心线重合且平行于棱镜三角柱体横截面。本发明的多光源检测装置具有消耗试剂少，并且能够实现多参数检测，单台仪器多参数测量等优点。

附图说明

图1是本发明最佳实施例的立体结构示意图；

图2是图1的半剖结构示意图；

图3是图1的纵向剖视图；

图4是本发明最佳实施例的光路示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1至图4所示，本发明的一种多光源检测装置包括固定座10，固定座10可以根据需要设置成各种结构，其包括一必要的暗室，暗室中设置一检测池14和一光检器16。固定座10上还设置有若干个光源18；一光源18发出的光经过棱镜20的折射后再穿过检测池14，然后被光检器16接收。不同光源的中心线均与光检器中心线相交，交点为棱镜所在位置。本实施例中，固定座10包括一暗室22，光源18和棱镜20设置在暗室22外，暗室22上设置一供光线穿过的小孔（未图示），固定座10采用的是长方体结构。但是，本发明不应局限于本实施例的具体结构，其他圆柱体、各种横截面的筒体的固定座10都可以用于本发明。此外，光源18和棱镜20也可以全部设置在暗室内，也可以实现本发明的发明目的。此外，根据本发明的设计原理，还可以设置多个棱镜或多个光检器，以满足检测不同项目的需要。

本实施例中，棱镜20固定在一圆环形安装座24上，固定座10上设置有圆环形滑槽（未图示），安装座24可转动地设置在滑槽中，安装座24一侧表面设置有环形的轮齿（未图示）；固定座10上可转动地设置一调节轴（未图示），调节轴的一端设置有齿轮28，齿轮28与安装座24表面的轮齿啮合。本领域普通技术人员根据本实施例很容易想到，利用轴承等结构来替代滑槽或用电机来驱动调节轴等，同样也可以实现本发明的目的。本实施例中，通过一个固定在调节轴上的旋钮36来转动安装座24，以改变棱镜20的位置。

本实施例中，固定座10为中空的长方体结构，固定座10一端面上设置有光检器16，固定座10相对的另一端面上设置有两个向外凸出的斜面30，每个斜面30上均设置一光源18。亦可以采用4个或更多的斜面30，每个斜面30上设置一光源18，可以实现更多的检测项目。

进一步的，检测池14设置在固定座10中部，检测池14为中空的圆柱体结构，其两端通过两管道32连通至固定座10外。

进一步的，棱镜20为纵截面为三角形的三角棱镜20，安装座24的中心轴线与光检器16的中心轴线重合且平行于棱镜20的横截面。

本发明的检测步骤为：

1）向检测池中注入待检测的液体；

2）开启一光源或同时开启全部光源，光源发出的光的强度是预先设定好的；

3）旋转棱镜将该光源发出的光折射后沿光检器所在轴线穿过检测池；

4）由所述光检器检测该光源发出的光的强度，从而和该光源发射时的强度对比，获得光经过检测池的光损，从而计算得到检测池的液体中指定成分及其含量；

5）开启另一光源，重复步骤3-4）。

棱镜的纵截面为三角形，可以根据光源发出的光的折射率进行有限次试验，得到合理的棱镜的纵截面结构。

本发明实现了有多个光源发出的多个不同波长的光线均可以从一个位置、同一条直线对检测池进行照射，使得只需要一个检测池就可以实现检测多项参数的目的。当棱镜中心对称面与某光源中心线重合时，此光源发出的检测光线与光检器中心线重合时，光检器检测到的光线最强，通过判断最强光线的大小就可以计算出所检测物质的浓度。棱镜旋转无需精确控制，即便没有位置判断也可以通过旋转棱镜一周或者一周以上，就可以达到所需特殊波长光线与光检器中心线重合的目的。

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种多光源检测装置，其包括中空的固定座，所述固定座中设置一检测池，其特征在于：所述固定座上还可旋转的设置有一三棱镜，所述三棱镜的一侧设置有若干个光源，所述三棱镜的另一侧设置有至少一个光检器；当所述三棱镜转动至某一角度时，其中一所述光源发出的光经过所述三棱镜的折射后再穿过所述检测池，最后被所述光检器接收；当所述三棱镜转动至其他某一角度时，一其他的所述光源发出的光经过所述三棱镜的折射后再穿过所述检测池，最后被所述光检器接收；

所述三棱镜固定在一圆环形安装座上，所述安装座可绕自身轴线转动地设置在所述固定座上，所述安装座和光检器同轴；

所述固定座上设置有圆环形滑槽，所述安装座可转动地设置在所述滑槽中，所述安装座一侧表面设置有环形的轮齿；所述固定座上可转动地设置一调节轴，所述调节轴的一端设置有齿轮，所述调节轴一端的齿轮与所述安装座表面的轮齿啮合。

2.根据权利要求1所述的多光源检测装置，其特征在于：所述固定座为中空的长方体结构，所述固定座一端面上设置有所述光检器，所述固定座相对的另一端面上设置有至少两个向外凸出的斜面，每个斜面上均设置一所述光源。

3.根据权利要求2所述的多光源检测装置，其特征在于：所述检测池设置在所述固定座中部，所述检测池为中空的圆柱体结构，其两端通过两管道连通至所述固定座外。

4.根据权利要求3所述的多光源检测装置，其特征在于：所述安装座设置在所述固定座中部且位于所述检测池与所述光源之间。

5.根据权利要求4所述的多光源检测装置，其特征在于：所述安装座的中心轴线与所述光检器的中心轴线重合且平行于所述三棱镜的横截面。

6.一种多光源检测方法，其使用如权利要求1-5其中之一所述的多光源检测装置，其特征在于，其包括以下步骤：

1）向检测池中注入待检测的液体；

2）开启一光源或同时开启全部光源，光源发出的光的强度是预先设定好的；

3）旋转三棱镜将光源发出的光折射后沿光检器所在轴线穿过检测池；

4）由所述光检器检测接收到的光的强度，从而和光源发射时的强度对比，获得光经过检测池的光损，从而计算得到检测池的液体中指定成分及其含量；

5）当步骤2）中仅开启一光源时，开启另一光源，重复步骤3)-4）。