CN110487760A - 一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，包括筒体和安装于筒体一端的固定盘，所述固定盘中心为光学窗口，所述光学窗口内侧安装有轻质油检测组件和重质油检测组件，所述轻质油和重质油检测组件包括轻质油和重质油激发光源LED、轻质油和重质油激发光汇聚透镜、轻质油和重质油荧光收集透镜、轻质油和重质油滤光片、轻质油和重质油光电二极管，所述轻、重质油激发光源LED和轻、重质油激发光汇聚透镜位于荧光激发侧，所述轻重质油荧光收集透镜、轻重质油滤光片、轻重质油光电二极管位于荧光收集侧；本发明所公开的光学组件结构简单，具有高效的荧光激发效率和荧光收集效率，可用于水中轻质油和重质油的同时检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学组件，特别涉及一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件。
背景技术
水中油一个重要的特征是用特定波长(轻重油254nm、重质油365nm)的光照射它时，它可以发射出更高波长的荧光。目前海洋中检测水中油的原位传感器主要还是以氙灯作为激发光源，利用254nm波长的光对水中油激发荧光。然而，利用氙灯作为激发光源将会导致传感器的光学模块体积变大，功率过高，不能满足市场功耗低、小型化等要求；同时利用氙灯作为单一光源，不能够直接分辨水中油的轻质油和重质油成分。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，以达到实现了结构的简单化和高效的荧光激发效率和荧光收集效率的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，包括筒体和安装于筒体一端的固定盘，所述固定盘中心为光学窗口，所述光学窗口内侧安装有轻质油检测组件和重质油检测组件，所述轻质油检测组件包括轻质油激发光源LED、轻质油激发光汇聚透镜、轻质油荧光收集透镜、轻质油滤光片、轻质油光电二极管，所述轻质油激发光源LED和轻质油激发光汇聚透镜位于荧光激发侧，所述轻质油荧光收集透镜、轻质油滤光片、轻质油光电二极管位于荧光收集侧；所述重质油检测组件包括重质油激发光源LED、重质油激发光汇聚透镜、重质油荧光收集透镜、重质油滤光片、重质油光电二极管，所述重质油激发光源LED和重质油激发光汇聚透镜位于荧光激发侧，所述重质油荧光收集透镜、重质油滤光片、重质油光电二极管位于荧光收集侧。
上述方案中，所述轻质油滤光片位于轻质油荧光收集透镜和轻质油光电二极管之间，所述重质油滤光片位于重质油荧光收集透镜和重质油光电二极管之间。
上述方案中，所述轻质油激发光源LED的波长为254nm，直径为6.5mm，发散角为15°；重质油激发光源LED的波长为365nm，直径为3mm，发散角为40°。
上述方案中，所述轻质油激发光汇聚透镜直径为6mm，焦距为9mm；重质油激发光汇聚透镜直径为4mm，焦距为6mm。
上述方案中，所述轻质油荧光收集透镜直径为6mm，焦距为6mm；重质油荧光收集透镜直径为6mm焦距为9mm。
上述方案中，所述轻质油滤光片为直径6mm，中心波长为360nm的带通滤光片；重质油滤光片为直径60mm，中心波长为450nm的带通滤光片。
上述方案中，所述轻质油光电二极管和重质油光电二极管均为感光面积1.1*1.1mm，光谱响应范围为320-1100nm的光电二极管。
上述方案中，所述光学窗口直径为26mm，厚度为2mm，材质为石英玻璃，表面镀憎油膜。
进一步的技术方案中，所述轻质油检测组件的荧光激发与荧光收集的角度为40°，所述重质油检测组件的荧光激发与荧光收集的角度为33°。
通过上述技术方案，本发明提供的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件工作原理是，利用轻质油激发光源LED发射254nm波长的光，经轻质油激发光汇聚透镜汇聚，对水中轻质油激发荧光，同时轻质油荧光收集透镜收集激发出的荧光，经轻质油滤光片滤光后，通过轻质油光电二极管将光信号转化为电信号传入电路进行检测；利用重质油激发光源LED发射365nm波长的光，经重质油激发光汇聚透镜汇聚，对水中重质油激发荧光，同时重质油荧光收集透镜收集激发出的荧光，经重质油滤光片滤光后，通过重质油光电二极管将光信号转化为电信号传入电路进行检测；两部分检测组件分别进行激发和检测，实现了水中轻质油和重质油的高效荧光激发和收集，满足了市场小型化的要求。
在结构上，轻质油和重质油激发光路中，激发光源LED前面有汇聚透镜，可将LED光汇聚于光学窗口外，高效的激发荧光；同时，在轻质油和重质油荧光收集光路中，光电二极管前端具有荧光收集透镜，可提高荧光的收集效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件拆分结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的固定盘正面结构示意图；
图3为本发明实施例所公开的轻质油检测组件示意图；
图4为本发明实施例所公开的重质油检测组件示意图；
图5为本发明轻质油激发光路照度分布图；
图6为本发明重质油激发光路照度分布图。
图中，1、筒体；2、固定盘；3、轻质油检测组件；4、重质油检测组件；5、轻质油激发光源LED；6、轻质油激发光汇聚透镜；7、轻质油荧光收集透镜；8、轻质油滤光片；9、轻质油光电二极管；10、重质油激发光源LED；11、重质油激发光汇聚透镜；12、重质油荧光收集透镜；13、重质油滤光片；14、重质油光电二极管；15、光学窗口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，如图1所示，包括筒体1和安装于筒体1一端的固定盘2。如图2所示，固定盘2中心为光学窗口15，光学窗口15内侧安装有轻质油检测组件3和重质油检测组件4。固定盘2和筒体1之间用密封圈做防水处理，电路至于筒体1内。轻质油检测组件3和重质油检测组件4可以根据需要设置多个。
如图3所示，轻质油检测组件3包括轻质油激发光源LED 5、轻质油激发光汇聚透镜6、轻质油荧光收集透镜7、轻质油滤光片8、轻质油光电二极管9，轻质油激发光源LED 5和轻质油激发光汇聚透镜6位于荧光激发侧，轻质油荧光收集透镜7、轻质油滤光片8、轻质油光电二极管9位于荧光收集侧。
本实施例中，轻质油激发光源LED 5的波长为254nm，直径为6.5mm，发散角为15°；轻质油激发光汇聚透镜6直径为6mm，焦距为9mm；轻质油荧光收集透镜7直径为6mm，焦距为6mm；轻质油滤光片8为直径6mm，中心波长为360nm的带通滤光片。
如图4所示，重质油检测组件4包括重质油激发光源LED 10、重质油激发光汇聚透镜11、重质油荧光收集透镜12、重质油滤光片13、重质油光电二极管14，重质油激发光源LED10和重质油激发光汇聚透镜11位于荧光激发侧，重质油荧光收集透镜12、重质油滤光片13、重质油光电二极管14位于荧光收集侧。
本实施例中，重质油激发光源LED 10的波长为365nm，直径为3mm，发散角为40°；重质油激发光汇聚透镜11直径为4mm，焦距为6mm；重质油荧光收集透镜12直径为6mm焦距为9mm；重质油滤光片13为直径60mm，中心波长为450nm的带通滤光片。
本实施例中，轻质油光电二极管9和重质油光电二极管14均为感光面积1.1*1.1mm，光谱响应范围为320-1100nm的光电二极管。光学窗口15直径为26mm，厚度为2mm，材质为石英玻璃，表面镀憎油膜，，防止在检测过程中油的吸附，影响测量的准确度。
本实施例中，轻质油检测组件3的荧光激发与荧光收集的角度A为40°，重质油检测组件4的荧光激发与荧光收集的角度B为33°。
本发明中轻质油激发光源LED 5和重质油激发光源LED 10用于水中轻质油和重质油的荧光激发；轻质油激发光汇聚透镜6和重质油激发光汇聚透镜11对发射的激发光进行固定距离的汇聚；轻质油荧光收集透镜7和重质油荧光收集透镜12对激发的荧光进行收集汇聚；轻质油滤光片8和重质油滤光片13主要对收集到的荧光进行滤光，滤去杂散光对荧光的影响；轻质油光电二极管9和重质油光电二极管14完成光信号转化为电信号，供电路解析；光学窗口15用于通光和防水。
图5所示轻质油激发光路照度分布图，本发明激发光照度分布在合理的直径光斑内，保证了激发水中轻质油荧光激发效率。
图6所示重质油激发光路照度分布图，本发明激发光照度分布在合理的直径光斑内，保证了激发水中重质油荧光激发效率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，包括筒体和安装于筒体一端的固定盘，其特征在于，所述固定盘中心为光学窗口，所述光学窗口内侧安装有轻质油检测组件和重质油检测组件，所述轻质油检测组件包括轻质油激发光源LED、轻质油激发光汇聚透镜、轻质油荧光收集透镜、轻质油滤光片、轻质油光电二极管，所述轻质油激发光源LED和轻质油激发光汇聚透镜位于荧光激发侧，所述轻质油荧光收集透镜、轻质油滤光片、轻质油光电二极管位于荧光收集侧；所述重质油检测组件包括重质油激发光源LED、重质油激发光汇聚透镜、重质油荧光收集透镜、重质油滤光片、重质油光电二极管，所述重质油激发光源LED和重质油激发光汇聚透镜位于荧光激发侧，所述重质油荧光收集透镜、重质油滤光片、重质油光电二极管位于荧光收集侧。
2.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油滤光片位于轻质油荧光收集透镜和轻质油光电二极管之间，所述重质油滤光片位于重质油荧光收集透镜和重质油光电二极管之间。
3.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油激发光源LED的波长为254nm，直径为6.5mm，发散角为15°；重质油激发光源LED的波长为365nm，直径为3mm，发散角为40°。
4.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油激发光汇聚透镜直径为6mm，焦距为9mm；重质油激发光汇聚透镜直径为4mm，焦距为6mm。
5.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油荧光收集透镜直径为6mm，焦距为6mm；重质油荧光收集透镜直径为6mm焦距为9mm。
6.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油滤光片为直径6mm，中心波长为360nm的带通滤光片；重质油滤光片为直径60mm，中心波长为450nm的带通滤光片。
7.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油光电二极管和重质油光电二极管均为感光面积1.1*1.1mm，光谱响应范围为320-1100nm的光电二极管。
8.根据权利要求1所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述光学窗口直径为26mm，厚度为2mm，材质为石英玻璃，表面镀憎油膜。
9.根据权利要求1至8任一所述的一种同时测量水中轻质油和重质油的光学组件，其特征在于，所述轻质油检测组件的荧光激发与荧光收集的角度为40°，所述重质油检测组件的荧光激发与荧光收集的角度为33°。
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