CN111157485A - 一种水质的快速检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质的快速检测装置及其检测方法，其检测装置，包括壳体，所述壳体中形成安装腔，所述安装腔中设置有用于发射红外光的光源组件和用于接收反射光进行分析的微型光谱分析仪，所述壳体外壁处形成红外光和反射光通过的窗口，所述窗口外设置有与其平行的反射板，所述反射板、窗口为待测水质填充区。其检测方法，包括以下步骤：将检测装置放入待检测的水中、光源组件发出红外光、微型光谱分析仪收集反射光、通过吸收光谱信息得到水质评估参数值、取出检测装置。本发明实现水质评估的快速分析，由于本发明装置的小体积、低成本，可以进行分布式布置，因此可推广用于建立覆盖各监控点的水质状况监控网络，提供实时污染数据和警报数据。
Description
技术领域
本发明属于水质检测领域，具体涉及一种水质的快速检测装置及其检测方法。
背景技术
随着城市的快速发展，工业和生活废水的产出量越来越大，江河湖泊以及地下水的污染日益严峻，如何检测水体的污染状况对水环境的保护至关重要，同时污水处理后是否达到一类水质的排放标准也需要一种快速在线的检测方法。
现有的水质分析装置通常是采用化学分析方法，并且一台设备只检测一到两种污染物参数，设备体积庞大价格昂贵，不具备便携性，无法实现现场快速检测，也不能实现水质分类所需要的多种参数同时检测。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种水质的快速检测装置及其检测方法。
本发明的技术方案是：一种水质的快速检测装置，包括壳体，所述壳体中形成安装腔，所述安装腔中设置有用于发射红外光的光源组件和用于接收反射光进行分析的微型光谱分析仪，所述壳体外壁处形成红外光和反射光通过的窗口，所述窗口外设置有与其平行的反射板，所述反射板、窗口为待测水质填充区。
更进一步的，所述反射板与壳体固定，所述壳体置于待测水质中，水质充满待测水质填充区。
更进一步的，所述壳体外壁处设置有安装梁，所述安装梁侧壁设置有固定块，所述反射板设置在固定块上。
更进一步的，所述壳体为顶部敞开状，所述壳体上扣有上盖，所述上盖下端形成能够塞入到安装腔中的扣合台。
更进一步的，所述安装梁、固定块通过螺栓进行固定，所述安装梁中形成通孔，固定块中形成螺孔，螺栓穿过通孔拧入到螺孔中。
更进一步的，所述光源组件包括Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源，所述Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源与窗口夹角为锐角。
更进一步的，所述微型光谱分析仪的接收端设置有聚焦透镜，所述聚焦透镜正对窗口。
更进一步的，所述Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源沿聚焦透镜对称。
一种水质的快速检测装置的其检测方法，包括以下步骤：
ⅰ.将检测装置放入待检测的水中
ⅱ.光源组件发出红外光
待检测水充满待测水质填充区后，Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源分别发出Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光，Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光穿过窗口后照射到反射板上；
ⅲ.微型光谱分析仪收集反射光
Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光被反射板进行漫反射，反射光线在水中传播，部分反射光线穿过窗口进入到聚焦透镜，通过聚焦后进入到微型光谱分析仪；
ⅳ.通过吸收光谱信息得到水质评估参数值
微型光谱分析仪输出吸收光谱信息，吸收光谱信息通过水样分析数学模型得出水质的评估参数值，用于对水质进行判定分类
ⅴ.取出检测装置
步骤ⅳ中水样分析数学模型的建立方法如下：
将已知水质参数含量值的各标准液体分别通过检测装置按上述步骤进行吸收光谱信息采集；
采集后的光谱信息和各对应的已知含量值进行一一对应，并计算回归拟合系数，该系数值为对应水质参数的模型值。
本发明将光源组件和微型光谱分析仪同侧置于壳体中，将反射板置于壳体外，利用反射式光路对水质进行检测，同时采用Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源双侧布设，通过安装梁和固定块能够有效的保证光程距离。
本发明实现水质评估的快速分析，由于本发明装置的小体积、低成本，可以进行分布式布置，因此可推广用于建立覆盖各监控点的水质状况监控网络，提供实时污染数据和警报数据。
附图说明
图1 是本发明的整体结构示意图；
图2 是本发明的拆解图；
图3 是本发明去掉上盖后的装配示意图；
其中：
1 上盖 2 壳体
3 微型光谱分析仪 4 安装梁
5 螺栓 6 固定块
7 反射板 8 窗口
11 扣合台 21 安装腔
31 Ⅰ号红外光源 32 Ⅱ号红外光源
33 聚焦透镜。
具体实施方式
以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：
如图1~3所示，一种水质的快速检测装置，包括壳体2，所述壳体2中形成安装腔21，所述安装腔21中设置有用于发射红外光的光源组件和用于接收反射光进行分析的微型光谱分析仪3，所述壳体2外壁处形成红外光和反射光通过的窗口8，所述窗口8外设置有与其平行的反射板7，所述反射板7、窗口8为待测水质填充区。
所述光源组件发出红外光，红外光透过窗口8射入到待测水质填充区中，然后经过反射板7的漫反射再次在水中传播，然后回穿窗口8进入到微型光谱分析仪3中。
所述反射板7与壳体2固定，所述壳体2置于待测水质中，水质充满待测水质填充区。
所述壳体2外壁处设置有安装梁4，所述安装梁4侧壁设置有固定块6，所述反射板7设置在固定块6上。
所述壳体2为顶部敞开状，所述壳体2上扣有上盖1，所述上盖1下端形成能够塞入到安装腔21中的扣合台11。
所述安装梁4、固定块6通过螺栓5进行固定，所述安装梁4中形成通孔，固定块6中形成螺孔，螺栓5穿过通孔拧入到螺孔中。
优选的，为保证反射板7、窗口8之间的平行，可在固定块6外设置有保持固定块6安装梁4之间垂直的定位结构。
所述定位结构可以但不限于固定块6外壁处的开槽以及固定块6外壁处的凸楞约束。
所述光源组件包括Ⅰ号红外光源31、Ⅱ号红外光源32，所述Ⅰ号红外光源31、Ⅱ号红外光源32与窗口8夹角为锐角。
所述微型光谱分析仪3的接收端设置有聚焦透镜33，所述聚焦透镜33正对窗口8。
所述Ⅰ号红外光源31、Ⅱ号红外光源32沿聚焦透镜33对称。
所述窗口8为圆形玻璃窗口。
所述反射板7由漫反射效率高材料组成如铁氟龙、陶瓷等。
所述反射板7与窗口8之间的间距为待检测水的光程距离。
优选的，所述光程距离为1mm。
所述光源组件、微型光谱分析仪3均设置在壳体2，即处于同侧安装便于电气隔离密封。
所述上盖1、壳体2之间防水密封处理，所述壳体2、窗口8之间防水密封处理。
一种水质的快速检测装置的其检测方法，包括以下步骤：
ⅰ.将检测装置放入待检测的水中
ⅱ.光源组件发出红外光
待检测水充满待测水质填充区后，Ⅰ号红外光源31、Ⅱ号红外光源32分别发出Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光，Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光穿过窗口8后照射到反射板7上；
ⅲ.微型光谱分析仪收集反射光
Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光被反射板7进行漫反射，反射光线在水中传播，部分反射光线穿过窗口8进入到聚焦透镜33，通过聚焦后进入到微型光谱分析仪3；
ⅳ.通过吸收光谱信息得到水质评估参数值
微型光谱分析仪3输出吸收光谱信息，吸收光谱信息通过水样分析数学模型得出水质的评估参数值，用于对水质进行判定分类
ⅴ.取出检测装置
步骤ⅳ中水样分析数学模型的建立方法如下：
将已知水质参数含量值的各标准液体分别通过检测装置按上述步骤进行吸收光谱信息采集；
采集后的光谱信息和各对应的已知含量值进行一一对应，并计算回归拟合系数，该系数值为对应水质参数的模型值。
其中回归拟合系数可以通过最小二乘法等化学计量学的回归方法进行计算。
本发明可以检测水质的浊度（SS）、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）、酸碱度（PH）。
需要针对每种检测值进行分别建立水样分析数学模型。
本发明可以广泛应用于发电厂、纯净水厂、自来水厂、生活污水处理厂、饮料厂、环保部门、工业用水、水产业、纺织业、制酒行业及制药行业、防疫部门、医院等部门的水排放参数测定。
本发明将光源组件和微型光谱分析仪同侧置于壳体中，将反射板置于壳体外，利用反射式光路对水质进行检测，同时采用Ⅰ号红外光源、Ⅱ号红外光源双侧布设，通过安装梁和固定块能够有效的保证光程距离。
本发明实现水质评估的快速分析，由于本发明装置的小体积、低成本，可以进行分布式布置，因此可推广用于建立覆盖各监控点的水质状况监控网络，提供实时污染数据和警报数据。
Claims (10)
1.一种水质的快速检测装置，包括壳体（2），其特征在于：所述壳体（2）中形成安装腔（21），所述安装腔（21）中设置有用于发射红外光的光源组件和用于接收反射光进行分析的微型光谱分析仪（3），所述壳体（2）外壁处形成红外光和反射光通过的窗口（8），所述窗口（8）外设置有与其平行的反射板（7），所述反射板（7）、窗口（8）为待测水质填充区。
2.根据权利要求1所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述反射板（7）与壳体（2）固定，所述壳体（2）置于待测水质中，水质充满待测水质填充区。
3.根据权利要求1所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述壳体（2）外壁处设置有安装梁（4），所述安装梁（4）侧壁设置有固定块（6），所述反射板（7）设置在固定块（6）上。
4.根据权利要求1所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述壳体（2）为顶部敞开状，所述壳体（2）上扣有上盖（1），所述上盖（1）下端形成能够塞入到安装腔（21）中的扣合台（11）。
5.根据权利要求3所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述安装梁（4）、固定块（6）通过螺栓（5）进行固定，所述安装梁（4）中形成通孔，固定块（6）中形成螺孔，螺栓（5）穿过通孔拧入到螺孔中。
6.根据权利要求1所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述光源组件包括Ⅰ号红外光源（31）、Ⅱ号红外光源（32），所述Ⅰ号红外光源（31）、Ⅱ号红外光源（32）与窗口（8）夹角为锐角。
7.根据权利要求6所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述微型光谱分析仪（3）的接收端设置有聚焦透镜（33），所述聚焦透镜（33）正对窗口（8）。
8.根据权利要求7所述的一种水质的快速检测装置，其特征在于：所述Ⅰ号红外光源（31）、Ⅱ号红外光源（32）沿聚焦透镜（33）对称。
9.一种水质的快速检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）将检测装置放入待检测的水中
（ⅱ）光源组件发出红外光
待检测水充满待测水质填充区后，Ⅰ号红外光源（31）、Ⅱ号红外光源（32）分别发出Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光，Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光穿过窗口（8）后照射到反射板（7）上；
（ⅲ）微型光谱分析仪收集反射光
Ⅰ号红外光、Ⅱ号红外光被反射板（7）进行漫反射，反射光线在水中传播，部分反射光线穿过窗口（8）进入到聚焦透镜（33），通过聚焦后进入到微型光谱分析仪（3）；
（ⅳ）通过吸收光谱信息得到水质评估参数值
微型光谱分析仪（3）输出吸收光谱信息，吸收光谱信息通过水样分析数学模型得出水质的评估参数值，用于对水质进行判定分类
（ⅴ）取出检测装置。
10.根据权利要求1所述的一种水质的快速检测装置的检测方法，其特征在于：步骤（ⅳ）中水样分析数学模型的建立方法如下：
将已知水质参数含量值的各标准液体分别通过检测装置按上述步骤进行吸收光谱信息采集；
采集后的光谱信息和各对应的已知含量值进行一一对应，并计算回归拟合系数，该系数值为对应水质参数的模型值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200515 |
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