CN111239068B - 基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境监测技术领域，公开了一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，包括光开关、光环行器、透射通道和反射通道，透射通道包括相对同轴设置的两个透镜，反射通道包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，透射通道和反射通道通过光开关和光环行器连接设于光源和光谱仪之间，光开关和光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道和反射通道的次数进而实现光程的改变。本发明提供的一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，通过光开关和光环行器限制测量光穿过透射通道和反射通道的次数，从而形成不同的测量光程，对环境适应性较强，成本较低；且有利于实现水质传感装置的小型化。

Description

基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别是涉及一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置。

背景技术

水资源的质量状况通常用水质指标来描述，常用的水质指标包括水温、色度、浊度、电导率、溶解氧(DO，Dissolved Oxygen)、化学需氧量(COD，Chemical Oxygen Demand)、生化需氧量(BOD，Biochemical Oxygen Demand)、总有机碳(TOC，Total Organic Carbon)、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、总磷(TP，Total Phosphorus)等指标。全光谱水质在线监测装置，可同时监测COD、温度、TOC、BOD、O₃、浊度、有机物(苯类)、硝氮等各类型污染物参数，并没有产生二次污染排放，已被广泛的应用到水质监测中。

水环境污染风险或处于移动载体上进行原位监测时，水质参数会出现大范围的波动，固定测量光程的基于吸收光谱法的水质传感器的测量范围固定，通常长光程适合水质较好的环境、短光程适合水质较差的环境，无法在较好与较差水质之间同时满足理想的测量性能，更无法在不同的水环境下进行光程的适应调节。当水环境在较大范围内波动时，采用某一固定测量光程进行测量，可能导致测量性能损失(降低准确度、精确度)，甚至可能导致数据无效。

现有基于吸收光谱法的水质传感器改变测量光程的方法主要有采用多个不同光程的传感器，成本较高，较为单一，对环境适应性较差；还有采用插入式方法，该方法只适用于短光程内的变化，不适用于多种水质环境，如地表水、引用水等；还有采用机械控制方法，控制精度不高，稳定性较差，给系统防水带来了难题，且系统长度较长，无法满足小型化的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，用于解决或部分解决现有基于吸收光谱法的水质传感器改变测量光程的方法存在运营成本较高，体积较大，对环境适应性较差的问题。

本发明实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，包括光源和光谱仪；还包括光开关、光环行器、透射通道和反射通道，所述透射通道包括相对同轴设置的两个透镜，所述反射通道包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，所述透射通道和反射通道通过光开关和光环行器连接设于所述光源和所述光谱仪之间，所述光开关和所述光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道和反射通道的次数进而实现光程的改变。

在上述方案的基础上，光源与第一光开关的入口端相连，所述第一光开关的第一出口端与透射通道的一端相连，所述透射通道的另一端与第二光开关的入口端相连，所述第二光开关的第一出口端与光谱仪的入口端相连；所述第二光开关的第二出口端与第一光环行器的第一端相连，所述第一光环行器的第二端与第三光开关的第一出口端相连，所述第一光环行器的第三端与光谱仪的入口端相连，所述第三光开关的入口端与反射通道的透镜端相连。

在上述方案的基础上，所述第一光开关的第二出口端通过光纤与光谱仪的入口端相连，且所述第一光开关的第二出口端与所述光谱仪之间串联设有第四光开关，所述第四光开关的出口端与第二光环行器的第一端相连，所述第二光环行器的第二端与所述第三光开关的第二出口端相连，所述第二光环形器的第三端与光谱仪的入口端相连。

在上述方案的基础上，所述第一光开关的第一出口端与第三光环行器的第一端相连，所述第三光环行器的第二端与所述透射通道的一端相连，所述第三光环行器的第三端连接于所述第一光开关的第二出口端与所述第四光开关之间的光纤上；所述第二光开关的第二出口端与第五光开关的入口端相连，所述第五光开关的第一出口端与所述第一光环行器的第一端相连，所述第五光开关的第二出口端与所述第三光开关的第三出口端相连。

在上述方案的基础上，所述透射通道和所述反射通道的长度相同。

在上述方案的基础上，还包括基座；所述基座的一端设有一凹槽，所述透射通道的两个透镜设于所述凹槽的两侧槽壁上，所述反射通道的透镜和光全反镜同样设于所述凹槽的两侧槽壁上。

在上述方案的基础上，所述基座的另一端具有中空腔体，所述光源和所述第一光开关设于所述中空腔体中。

在上述方案的基础上，所述第一光开关的第二出口端与所述光谱仪之间的光纤穿过所述基座。

在上述方案的基础上，所述光谱仪的入口端设有多束光纤耦合接头。

在上述方案的基础上，光开关与光开关之间以及光开关与光环行器之间分别通过光学法兰可拆卸连接。

本发明实施例提供的一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，设置光开关和光环行器改变控制光的传输方向，从而可通过光开关和光环行器限制测量光穿过透射通道和反射通道的次数，从而形成不同的测量光程，对环境适应性较强；主要采用光开关和光环行器即可实现多光程测量，降低运营成本；且该水质传感装置无需设置多种不同光程的测量光通道，有利于实现水质传感装置的小型化。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置的第一结构示意图；

图2为本发明实施例的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置的第二结构示意图；

图3为本发明实施例的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置的第三结构示意图；

图4为本发明实施例中光开关的原理示意图；

图5为本发明实施例中光环行器的远离示意图。

附图标记说明：

其中，1、光源；2、第一光开关；3、第一透镜；4、第二透镜；5、第二光开关；6、第三光开关；7、第四光开关；8、第一光环行器；9、第二光环行器；10、第三透镜；11、光全反镜；12、透射通道；13、反射通道；14、基座；15、凹槽；16、光谱仪；17、多束光纤耦合接头；18、光学法兰；19、第三光环行器；20、第五光开关；21、第六光开关。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，参考图1和图2，该水质传感装置包括光源1和光谱仪16；还包括光开关、光环行器、透射通道12和反射通道13，透射通道12包括相对同轴设置的两个透镜，反射通道13包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，透射通道12和反射通道13通过光开关和光环行器连接设于光源1和光谱仪16之间，光开关和光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道12和反射通道13的次数进而实现光程的改变。

透射通道12因为两端均设置透镜，光源1发出的测量光可穿过透射通道12；反射通道13因为一端设置透镜，另一端设置光全反镜，测量光可从透镜端射入反射通道13，在光全反镜处全部返回，然后从反射通道13的透镜端射出。设置透射通道12和反射通道13可提供测量光的不同传输路径，有利于多光程的实现；且反射通道13还可延长光程，有利于实现较长光程的测量。

本实施例提供的一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，设置光开关和光环行器改变控制光的传输方向，从而可通过光开关和光环行器限制测量光穿过透射通道和反射通道的次数，从而形成不同的测量光程，对环境适应性较强；主要采用光开关和光环行器即可实现多光程测量，降低运营成本；且该水质传感装置无需设置多种不同光程的测量光通道，有利于实现水质传感装置的小型化。

进一步地，参考图1，光源1与第一光开关2的入口端相连，第一光开关2的第一出口端与透射通道12的一端相连，透射通道12的另一端与第二光开关5的入口端相连，第二光开关5的第一出口端与光谱仪16的入口端相连。

第二光开关5的第二出口端与第一光环行器8的第一端相连，第一光环行器8的第二端与第三光开关6的第一出口端相连，第一光环行器8的第三端与光谱仪16的入口端相连，第三光开关6的入口端与反射通道13的透镜端相连。

透射通道12的一端可为第一透镜3，另一端为第二透镜4，第一透镜3与第二透镜4同轴间隔设置，第一透镜3和第二透镜4之间形成透射通道12。在对水质进行检测时，连通第一光开关2的入口端和第一出口端，连通第二光开关5的入口端和第一出口端，光源1发出的测量光可通过第一光开关2到达第一透镜3，然后穿过位于第一透镜3和第二透镜4之间的待测水到达第二透镜4；然后经过第二光开关5到达光谱仪16进行检测。该检测过程，测量光单次通过透射通道12，形成第一光程检测。

反射通道13的透镜可为第三透镜10，第三透镜10和光全反镜11同轴间隔设置，第三透镜10和光全反镜11之间形成反射通道13。在对水质进行检测时，连通第一光开关2的入口端和第一出口端，连通第二光开关5的入口端和第二出口端，连通第三光开关6的入口端和第一出口端。

光源1发出的测量光可通过第一光开关2到达第一透镜3，穿过位于第一透镜3和第二透镜4之间的待测水到达第二透镜4，然后通过第二光开关5到达第一光环行器8的第一端，然后从第一光环行器8的第二端传输至第三光开关6，进而至第三透镜10；测量光穿过位于第三透镜10和光全反镜11之间的待测水至光全反镜11后反射从第三透镜10穿出，然后经过第三光开关6至第一光环行器8的第二端。因为光环行器的单向传输特性，测量光从第一光环行器8的第三端输出至光谱仪16进行检测。

该检测过程中，测量光单次通过透射通道12，两次通过反射通道13，形成第二光程检测。第二光程检测的光程大于第一光程检测的光程，从而可形成两种不同光程的检测。

本实施例提供的一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，利用光开关和光环行器巧妙形成不同测量光程，提高了测量的可选范围和对环境的适应能力，可应对不同的测量环境，提高测量的准确性和可参考性；且该水质传感装置引入光环行器即可，运营成本较低，还可减少光开关的使用，降低控制难度，且装置整体集成度较高，可降低空间占用，满足小型化的要求。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一光开关2的第二出口端通过光纤与光谱仪16的入口端相连。在第一光开关2的入口端连通第二出口端时，测量光通过光纤直接传输至光谱仪16中，并没有穿过待测水，从而形成参比光，用作测量中的参照对比。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一光开关2的第二出口端与光谱仪16之间串联设有第四光开关7，第四光开关7的出口端与第二光环行器9的第一端相连，第二光环行器9的第二端与第三光开关6的第二出口端相连，第二光环形器的第三端与光谱仪16的入口端相连。

第一光开关2的第二出口端和光谱仪16分别与第四光开关7的入口端和第一出口端对应连接，第四光开关7的第二出口端与第二光环行器9的第一端相连。在对水质进行检测时，连通第一光开关2的入口端和第二出口端，连通第四光开关7的入口端和第二出口端，连通第三光开关6的入口端和第二出口端。

光源1发出的测量光通过第一光开关2到达第四光开关7，然后至第二光环行器9的第一端，从第二光环行器9的第二端输出通过第三光开关6至第三透镜10；然后穿过位于第三透镜10和光全反镜11之间的待测水至光全反镜11处反射回第三透镜10，然后通过第三光开关6输出至第二光环行器9的第二端，然后从第二光环行器9的第三端输出至光谱仪16中进行检测。

该检测过程中，测量光两次通过反射通道13，形成第三光程检测。第三光程检测的光程大于第一光程检测的光程，小于第二光程检测的光程，从而可形成三种不同光程的检测。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，在第一光开关2和透射通道12的一端之间设置第三光环行器19。所述第一光开关2的第一出口端与第三光环行器19的第一端相连，所述第三光环行器19的第二端与所述透射通道12的一端相连，所述第三光环行器19的第三端连接于所述第一光开关2的第二出口端与所述第四光开关7之间的光纤上；

在第二光开关5的第二出口端和第一光环行器8的第一端之间设置第五光开关20。所述第二光开关5的第二出口端与第五光开关20的入口端相连，所述第五光开关20的第一出口端与所述第一光环行器8的第一端相连，所述第五光开关20的第二出口端与所述第三光开关6的第三出口端相连。

在对水质进行检测时，连通第一光开关2的入口端和第一出口端，连通第二光开关5的入口端和第二出口端，连通第五光开关20的入口端和第二出口端，连通第三光开关6的入口端和第三出口端，连通第四光开关7的入口端和第一出口端。

光源1发出的测量光通过第一光开关2、第三光环行器19的第一端至第二端、一次穿过透射通道12后到达第二光开关5，然后经过第五光开关20、第三光开关6后进入反射通道13，两次穿过反射通道13后再次到达第三光开关6，然后经过第五光开关20、第二光开关5后到达透射通道12，二次穿过透射通道12后至第三光环行器19的第二端，然后从第三光环行器19的第三端输出，经过第四光开关7后至光谱仪16中进行检测。

该检测过程中，测量光两次通过透射通道12、两次通过反射通道13，形成第四光程检测。第四光程检测的光程大于第二光程检测的光程，从而可形成四种不同光程的检测。

进一步地，参考图3，还可在第一光环行器8的第二端d2和第三光开关6的第一出口端b3之间设置第六光开关21。第五光开关20的入口端a5与第二光开关5的第二出口端b2相连，第五光开关20的第一出口端b5与第一光环行器8的第一端d1相连，第五光开关20的第二出口端c5与第六光开关21的入口端a6相连，第六光开关21的第一出口端b6与第一光环行器8的第二端d2相连，第六光开关21的第二出口端c6与第三光开关6的第一出口端b3相连。第三光开关6的入口端a3与反射通道相连，第三光开关6的第二出口端c3与第二光环行器9的第二端e2相连。

在对水质进行第四光程检测时，连通第一光开关2的入口端和第一出口端，连通第二光开关5的入口端和第二出口端，连通第五光开关20的入口端和第二出口端，连通第六光开关21的入口端和第二出口端，连通第三光开关6的入口端和第一出口端，连通第四光开关7的入口端和第一出口端。

光源1发出的测量光通过第一光开关2、第三光环行器19的第一端至第二端、一次穿过透射通道12后到达第二光开关5，然后经过第五光开关20、第六光开关21、第三光开关6后进入反射通道13，两次穿过反射通道13后再次到达第三光开关6，然后经过第六光开关21、第五光开关20、第二光开关5后到达透射通道12，二次穿过透射通道12后至第三光环行器19的第二端，然后从第三光环行器19的第三端输出，经过第四光开关7后至光谱仪16中进行检测。

该检测过程中，测量光两次通过透射通道12、两次通过反射通道13，形成第四光程检测。以此类推，还可增加光开关和/或光环行器使得测量光更多次的穿过透射通道12和反射通道13，以实现更多不同的测量光程，此处不再具体列出。

进一步地，参考图4，上述各实施例中的光开光(包括第一光开关2、第二光开关5、第三光开关6、第四光开关7和第五光开关20)的作用，可以控制光的定向传播；当a与b相连时，光通光光纤由a传播到b端；当a与c相连时，光通光光纤由a传播到c端。光开关可为一对二(如第一光开关2)，也可为一对三(如第三光开关6)等，可根据需要灵活设置。

参考图5，本实施例中的光环行器(包括第一光环行器8、第二光环行器9和第三光环行器19)：可以实现对光的传播方向的固定化，只能从第一端到第二端，从第二端到第三端单向传播。

在上述实施例的基础上，进一步地，透射通道12和反射通道13的长度相同。即第一透镜3和第二透镜4之间的距离与光全反镜11和第三透镜10之间的距离相同。从而可形成单倍光程的第一光程检测，双倍光程的第三光程检测和三倍光程的第二光程检测，使得测量光程的变化更具规律性，便于控制调节。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置还包括基座14；基座14的一端设有一凹槽15，透射通道的两个透镜设于凹槽15的两侧槽壁上，即第一透镜3和第二透镜4设于凹槽15的两侧槽壁上；反射通道13的透镜和光全反镜同样设于凹槽15的两侧槽壁上，即光全反镜11和第三透镜10同样设于凹槽15的两侧槽壁上。

凹槽15位于基座14上，呈开口状，在进行水质检测时，待测水会进入凹槽15中，即进入透射通道12和反射通道13进行检测。凹槽15的两侧槽壁可相互平行，使得第一透镜3和第二透镜4之间的间距与第三透镜10和光全反镜11之间的间距相同。

在上述实施例的基础上，进一步地，基座14的另一端具有中空腔体，光源1和第一光开关2设于中空腔体中。设置中空腔体，便于光源1和第一光开关2的布置。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一光开关2的第二出口端与光谱仪16之间的光纤穿过基座14。第一光开关2位于基座14的中空腔体中，光纤可从中空腔体中穿出基座14与光谱仪16相连。

在上述实施例的基础上，进一步地，光谱仪16的入口端设有多束光纤耦合接头17。采用多路耦合接头，可实现信号的同步接收，有利于简化装置结构。

在上述实施例的基础上，进一步地，光开关与光开关之间以及光开关与光环行器之间分别通过光学法兰可拆卸连接。参考图1，例如第二光开关5的第二出口端与第一光环行器8的第一端之间、第一光环行器8的第二端与第三光开关6的第一出口端之间、第三光开关6的第二出口端与第二光环行器9的第二端之间以及第二光环行器9的第一端与第四光开关7的出口端之间分别通过光学法兰18可拆卸连接。光学法兰18为用于光纤连接的插接头。便于拆卸组装。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一透镜3为准直透镜，第二透镜4和第三透镜10分别为耦合透镜。

在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种基于吸收光谱法可调光程的多光程集成的环境自适应水质传感装置，该水质传感装置包括光源1、多个光开关、准直透镜、光全反镜11、两个耦合透镜、多个光环行器和光谱仪16。该水质传感装置可实现多种光程测量，适应不同水质环境，参考图1，具体如下：

单倍光程的测量：

第一步：测量光。第一光开关2端口a1与b1相连，第二光开光端口a2与c2相连，此时测量光经过一次透射通道12，实现对样品单倍光程的测量；

第二步：参比光。光源1耦合进第一光开关2的a1端，保持第一光开关2端口a1与c1相连，光通过第一光开关2的c1端传播到第四光开关7的a4端，此时保持第四光开关7的a4与c4相连，光由第四光开关7的a4端传输到第四光开关7的c4端，最后进入到光谱仪16，实现参比光的测量。

两倍光程的测量：

第一步：测量光。第一光开关2端口a1与c1相连，第四光开关7端口a4与b4相连，第三光开关6端口a3与c3相连，此时测量光经过第一光开关2和第四光开关7后，从第二光环行器9的第一端e1传输至光环行器的第二端e2，然后至第三光开关6经过反射通道13，光全反镜11实现对光的反方向传播，使得光再次在反射通道13传播，通过第三透镜10即耦合透镜将光耦合到光纤里，然后由第三光开关6的a3端传播到c3端并经过第二光环行器9第二端e2传输到光环行器的第三端e3，最后进入到光谱仪16内，实现对样品二倍光程的测量。

第二步：参比光。光源1耦合进第一光开关2的a1端，保持第一光开关2端口a1与c1相连，光通过第一光开关2的c1端传播到第四光开光的a4端，此时保持第四光开关7的a4与c4相连，光由第四光开关7的a4端传输到第四光开关7的c4端，最后进入到光谱仪16，实现参比光的测量。

三倍光程的测量：

第一步：测量光。第一光开关2端口a1与b1相连，此时测量光经过透射通道12，通过第二光开关5端口a2与b2相连，使得测量光通过第一光环行器8的第一端d1传输至光环行器的第二端d2，然后传播到第三光开关6，此时第三光开光端口a3与b3相连，测量光将通过第三光开关6传播到反射通道13，经过光全反镜11反射回出光端，再次由第三光开关6的a3端传播到b3端并经过第一光环行器8的第二端d2，最后传输到第一光环行器8的第三端d3进入到光谱仪16内，实现对样品光程三倍光程的测量。

第二步：参比光。光源1耦合进第一光开关2的a1端，保持第一光开关2端口a1与c1相连，光通过第一光开关2的c1端传播到第四光开光的a4端，此时保持第四光开关7的a4与c4相连，光由第四光开关7的a4端传输到第四光开关7的c4端，最后进入到光谱仪16，实现参比光的测量。

参考图2，四倍光程的测量：

第一步：测量光。第一光开关2端口a1与b1相连，此时测量光从第三光环行器19的第一端f1传输至第二端f2，测量光经过透射通道12，通过第二光开关5端口a2与b2相连，第五光开关20的端口a5与c5相连，第三光开关6的端口a3与d3相连，使得测量光射入反射通道13中，然后从反射通道13中射出再次传播到第三光开关6，测量光依次经过第五光开关20和第二光开关5后再次进入透射通道12，从第一透镜3中穿出至第三光环行器19的第二端f2，然后测量光从第三光环行器19的第三端f3输出至第四光开关7，通过连通第四光开关7的端口a4和c4进入到光谱仪16内，实现对样品光程四倍光程的测量。

第二步：参比光。光源1耦合进第一光开关2的a1端，保持第一光开关2端口a1与c1相连，光通过第一光开关2的c1端传播到第四光开光的a4端，此时保持第四光开关7的a4与c4相连，光由第四光开关7的a4端传输到第四光开关7的c4端，最后进入到光谱仪16，实现参比光的测量。

在每次测量前可根据实际光程需要调节各光开关的导通方向，在测量过程中，各光开关的导通方向不变。

本实施例提供的基于吸收光谱法的多光程集成的环境自适应水质传感装置，环形器的引入大大简化了系统，减少了光开关的使用，降低了系统控制的难度。可调测量光程提高了测量的可选范围，提高了传感器对环境的自适应能力，可以应对复杂变化的测量环境，提高了测量的准确性和可参考性。采用多束耦合光纤，实现了信号的同步接收，大大简化了系统结构。该水质传感装置为全光纤传输，这大大降低了空间的占用，减小了传感器的长度和体积，实现了传感器的进一步小型化，为微型化打下了基础。

本实施例提出的一种基于吸收光谱法可调光程的环境自适应水质传感装置，适用于多种水质环境，传感器具有对多种水域和变化环境的自适应能力，并且保证了系统的一致性，提高测量精度，大幅度降低运营成本，进一步满足市场对传感器小型化的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，包括光源和光谱仪；其特征在于，还包括光开关、光环行器、透射通道和反射通道，所述透射通道包括相对同轴设置的两个透镜，所述反射通道包括相对同轴设置的透镜和光全反镜，所述透射通道和反射通道通过光开关和光环行器连接设于所述光源和所述光谱仪之间，所述光开关和所述光环行器用于通过控制光的传输方向控制光穿过透射通道和反射通道的次数进而实现光程的改变；

光源与第一光开关的入口端相连，所述第一光开关的第一出口端与透射通道的一端相连，所述透射通道的另一端与第二光开关的入口端相连，所述第二光开关的第一出口端与光谱仪的入口端相连；

所述第二光开关的第二出口端与第一光环行器的第一端相连，所述第一光环行器的第二端与第三光开关的第一出口端相连，所述第一光环行器的第三端与光谱仪的入口端相连，所述第三光开关的入口端与反射通道的透镜端相连。

2.根据权利要求1所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述第一光开关的第二出口端通过光纤与光谱仪的入口端相连，且所述第一光开关的第二出口端与所述光谱仪之间串联设有第四光开关，所述第四光开关的出口端与第二光环行器的第一端相连，所述第二光环行器的第二端与所述第三光开关的第二出口端相连，所述第二光环形器的第三端与光谱仪的入口端相连。

3.根据权利要求2所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述第一光开关的第一出口端与第三光环行器的第一端相连，所述第三光环行器的第二端与所述透射通道的一端相连，所述第三光环行器的第三端连接于所述第一光开关的第二出口端与所述第四光开关之间的光纤上；

所述第二光开关的第二出口端与第五光开关的入口端相连，所述第五光开关的第一出口端与所述第一光环行器的第一端相连，所述第五光开关的第二出口端与所述第三光开关的第三出口端相连。

4.根据权利要求1至3任一所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述透射通道和所述反射通道的长度相同。

5.根据权利要求2所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，还包括基座；所述基座的一端设有一凹槽，所述透射通道的两个透镜设于所述凹槽的两侧槽壁上，所述反射通道的透镜和光全反镜同样设于所述凹槽的两侧槽壁上。

6.根据权利要求5所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述基座的另一端具有中空腔体，所述光源和所述第一光开关设于所述中空腔体中。

7.根据权利要求6所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述第一光开关的第二出口端与所述光谱仪之间的光纤穿过所述基座。

8.根据权利要求1至3任一所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，所述光谱仪的入口端设有多束光纤耦合接头。

9.根据权利要求1至3任一所述的基于吸收光谱法可调光程的水质传感装置，其特征在于，光开关与光开关之间以及光开关与光环行器之间分别通过光学法兰可拆卸连接。

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