CN110346318B - 一种远距离无源检测的紫外检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种远距离无源检测的紫外检测装置，涉及一种远距离无源检测的紫外检测装置，解决现有紫外检测装置在低温和高温状态对光调制解调电路会造成破坏，导致传感器探头的使用条件受到限制的问题，本发明将测量信号和返回信号分别通过光纤传输，光调制解调器将测量信号通过光纤传输至传感器内，且在光纤末端采用荧光物质，将光纤传输的光转换成紫外波段的光对待测物质测量。紫外光通过被测物质之后，发生吸收，光功率会发生变化，紫外光通过被测物质后，照射到返回信号的光纤端面上，端面上具有将紫外光转化成光纤能传输的光的荧光物质，返回信号转化为被光纤传输的光传输至光调制解调器，通过调制解调器将返回信号解析成测量数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种远距离无源检测的紫外检测装置。
背景技术
传统紫外检测装置主要由主控部分、发光部分、接收部分和光调制解调部分构成。由于很大一部分频率的紫外光不能通过光纤传输，所以传统紫外检测装置的光调制解调电路的部分必须装置在传感器探头内。这种情况下，由于光调制解调电路部分的限制，导致传感器探头的环境适应性较差，只能在常温下工作，低温和高温状态对光调制解调电路会造成破坏，导致传感器探头的使用条件受到限制，很多应用场合不能使用，例如强磁场、强电场、高温、低温等环境。
发明内容
本发明为解决现有紫外检测装置在低温和高温状态对光调制解调电路会造成破坏，导致传感器探头的使用条件受到限制的问题，提供一种远距离无源检测的紫外检测装置。
一种远距离无源检测的紫外检测装置，包括主机、传输光纤和传感器；所述主机包括主控制器和光调制解调器；所述传感器的一侧安装至少一组转换器，每组转换器均包括两个转换器，每个转换器均包括转换器外壳、荧光室、聚焦透镜和光纤准直器；
所述传输光纤的一端与光调制解调器连接，另一端通过每组转换器与传感器连接；
所述主控制器控制光调制解调器发出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号经传输光纤传输至每组转换器；经每组转换器中的第一转换器的荧光室后，将荧光室内的荧光物质A激发，发射的光信号经第一转换器的聚焦透镜后进入光纤准直器，经光纤准直器准直后出射的平行光束通过第一转换器的出射端进入传感器，通过传感器内壁的反射后，经第二转换器的光通道进入荧光室，经荧光室内的荧光物质B激发，激发后的光信号经第二转换器的聚焦透镜和光纤准直器后通过传输光纤返回光调制解调器；
所述光调制解调器将返回的信号解析成数字信号传输至主控制器，所述主控制器分所述数字信号的频率和幅值，获得检测数据。
本发明的有益效果：
本发明所述的紫外检测装置采用光纤传输的方式，将测量信号和返回信号分别通过光纤传输，使测量信号和返回信号互不干扰。光调制解调部分将测量信号通过光纤传输至传感器探头内，并且在光纤末端采用荧光物质，将光纤传输的光转换成紫外波段的光对待测物质测量。紫外光通过被测物质之后，会发生吸收，此时光功率会发生变化，紫外光通过被测物质后，照射到返回信号的光纤端面上，端面上具有将紫外光转化成光纤能传输的光的荧光物质，返回信号转化为能被光纤传输的光传输至光调制解调部分，通过调制解调部分将返回信号解析成测量数据。具体优点为：
一、传感器内部无电子件，能够承受的温度高，并且能够承受强磁场等环境。
二、传感器与主机部分分离，可远距离测量，避免样品毒性损伤。
三、传感器与主机部分可拆卸，方便后期维护和部件替换。
四、不需取样，可将探头送至样品处对样品进行测量，减少了取样的工作。
附图说明
图1为本发明所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置的结构图；
图2为本发明所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置中第一转换器的结构图；
图3为本发明所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置中第二转换器的结构图；
图4为本发明所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置中转换器与传感器内部光路对应关系示意图；
图5为图4的左视图；
图6为图4的A-A视图；
图7为本发明所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置中主机的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图7说明本实施方式，一种远距离无源检测的紫外检测装置，包括主机1、传输光纤2和传感器3；所述主机1包括主控制器、显示器、电源和光调制解调器；所述主控制器控制其它部分工作，电源负责供电。
所述传感器3的一侧安装至少一组转换器，每组转换器均包括两个转换器，每个转换器均包括转换器外壳4、荧光室5、聚焦透镜6和光纤准直器7；所述荧光室5、聚焦透镜6和光纤准直器7设置在转换器外壳4内。
所述传输光纤2的一端与光调制解调器连接，另一端通过每组转换器与传感器3连接；
所述主控制器控制光调制解调器发出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号经传输光纤传输至每组转换器；经每组转换器中的第一转换器的荧光室5后，将荧光室5内的荧光物质A激发，发射的光信号经第一转换器的聚焦透镜6后进入光纤准直器7，经光纤准直器7准直后出射的平行光束通过第一转换器的出射端进入传感器3，通过传感器3内壁的反射后，经第二转换器的光通道进入荧光室5，经荧光室5内的荧光物质B激发，激发后的光信号经第二转换器的聚焦透镜6和光纤准直器7后通过传输光纤3返回光调制解调器；所述光调制解调器将返回的信号解析成数字信号传输至主控制器，所述主控制器分所述数字信号的频率和幅值，获得检测数据。
本实施方式中，所述传输光纤2的两端为插头式，一端连接传感器3，另一端连接主机1。传输光纤内有钢丝骨架，外有线包皮和橡胶包皮，保证强度和柔韧性能。
结合图2和图3说明本实施方式，转换器1的一端为光纤插头，接传输光纤，另一端为光出射端，安装后光出射端位于传感器内部。例如传输光纤传输过来的光波长为n1，波长为n1的光经过转换器1的荧光室5后，将荧光室5内的荧光物质A激发，发射出波长为n2的光，波长为n2的光能够测量某种物质，却不能通过光纤传输。波长为n2的光经过转换器1的聚焦透镜6后进入转换器1的光纤准直器7，转换器1的准直器将波长为n2的光变成一束能量密集的平行光，通过出射端进入传感器3内部，通过传感器3内部的反射之后，进入转换器2。转换器2的一端为入射端，位于传感器内部，另一端为光纤插头，接传输光纤。波长为n2的光通过入射端的光通道进入转换器2的荧光室5，荧光室5内的荧光物质B激发，发射出波长为n1的光，波长为n1的光经过转换器2的聚焦透镜6后通过转换器2的光纤插头进入传输光纤2。这是一次完整的传感器工作过程。
本实施方式中，n1的波长范围为850nm—1550nm。n2的波长范围为120nm—380nm。荧光物质A为上转换发光材料,主体材料为NaGdF4，激活剂为Tm。荧光物质B的主体材料为BaAl2O4，激活剂为Er。
正常工作时，通过主机1内的操作单元(如按钮等)启动采样，主控制器控制光调制解调器发出波长为n1的光，光通过传输光纤传输至传感器，经过一个完成的传感器工作过程，光返回至光调制解调器，光调制解调器将返回的信号解析成数字信号传输至主控制器，主控器分析此信号内的有效信息(频率和幅值)，得出测量结果，通过显示器将测量结果显示。
结合图4至图6说明本实施方式，所述传感器3的材质为纤维增强塑料，能够耐腐蚀，中空的矩形桶装骨架，内壁镀有反射膜后附保护层(丙烯酸塑料)能够对紫外波段光波进行反射。在矩形骨架的一个侧面有转换器的安装位置，转换器成对出现，分别为转换器1和转换器2，转换器1发出的光经过矩形骨架内壁反射后，进入转换器2。通过多次反射，增加光与被测物质接触的光程，可以提升检测灵敏度，减小传感器的体积。
其中转换器位置1方位有两个转换器安装位置，分别安装转换器1和转换器2，转换器与骨架呈一定角度(1°到1.5°)，保证光路从转换器1发出，多次反射后进入转换器2。通过分析返回的信号就可以监测一种物质，其他转换器位置也安装不同的转换器1和转换器2(各转换器结构相同)，这样可以监测不同的物质，并且各个光路处于不同的平面内，无交叉和干扰，并且可以同时测量。
Claims (4)
1.一种远距离无源检测的紫外检测装置，包括主机(1)、传输光纤(2)和传感器(3)；所述主机(1)包括主控制器和光调制解调器；其特征是：
所述传感器(3)的一侧安装至少一组转换器，每组转换器均包括两个转换器，每个转换器均包括转换器外壳(4)、荧光室(5)、聚焦透镜(6)和光纤准直器(7)；所述荧光室(5)、聚焦透镜(6)和光纤准直器(7)设置在转换器外壳(4)内；
所述传输光纤(2)的一端与光调制解调器连接，另一端通过每组转换器与传感器(3)连接；所述转换器的一端为光纤插头，接传输光纤，另一端为光出射端，安装后光出射端位于传感器内部；
所述主控制器控制光调制解调器发出不同波长的光信号，所述不同波长的光信号经传输光纤传输至每组转换器；经每组转换器中的第一转换器的荧光室(5)后，将荧光室(5)内的荧光物质A激发，发射的光信号经第一转换器的聚焦透镜(6)后进入光纤准直器(7)，经光纤准直器(7)准直后出射的平行光束通过第一转换器的出射端进入传感器(3)，通过传感器(3)内壁的反射后，经第二转换器的光通道进入荧光室(5)，经荧光室(5)内的荧光物质B激发，激发后的光信号经第二转换器的聚焦透镜(6)和光纤准直器(7)后通过传输光纤(2)返回光调制解调器；
所述光调制解调器将返回的信号解析成数字信号传输至主控制器，所述主控制器分所述数字信号的频率和幅值，获得检测数据；
其中，所述传感器(3)为中空的矩形桶装骨架，所述第一转换器和第二转换器均与所述矩形桶装骨架呈一定角度，使在传感器内部反射的光信号进入第二转换器；所述角度范围在1°到1.5°之间；
荧光物质A为上转换发光材料,主体材料为NaGdF4，激活剂为Tm；
荧光物质B的主体材料为BaAl2O4，激活剂为Er。
2.根据权利要求1所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置，其特征在于：所述传输光纤(2)的两端为插头式，传输光纤(2)内部设置有钢丝骨架，外部设置有线包皮和橡胶包皮。
3.根据权利要求1所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置，其特征在于；所述传感器(3)的内壁依次镀有反射膜和保护层，所述保护层的材料为丙烯酸塑料。
4.根据权利要求1所述的一种远距离无源检测的紫外检测装置，其特征在于；所述主机(1)还包括电源和显示器；所述电源和显示器均与主控制器连接，所述显示器用于显示主控制器获得的测量数据。
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