CN114235729A - 基于并联法布里-珀罗干涉仪的重金属离子检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于并联法布里‑珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，包括：探测激光器、泵浦激光器、环形器、第一法布里‑珀罗干涉仪、第二法布里‑珀罗干涉仪及分析单元；第一法布里‑珀罗干涉仪内部填充有待测液；在待测液及泵浦光的作用下，进入第一法布里‑珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，并在第二法布里‑珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，分析单元根据探测光及放大漂移反射光信号，确定待测液中的重金属离子浓度，利用光热技术和金属离子的吸收峰特性实现对重金属离子的特异性检测，并采用两个并联结构的法布里‑珀罗干涉仪实现游标效应，提高了重金属离子检测装置的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及重金属离子浓度测量技术领域，特别是涉及一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的重金属离子检测装置。
背景技术
目前，一般采用分光光度法对重金属离子进行测量，而通常涉及的测量仪器的体积过大、成本高、难以实现在线检测等问题。
光纤传感器在近几十年才在重金属离子浓度检测中崭露头角。光纤传感器传输功率损耗小，可实现远距离测量，在恶劣环境下有较强的优势，成本低、响应速度快、抗电磁干扰、稳定可靠。鉴于上述独特的优势在众多传感器中脱颖而出，在实际应用中的地位也逐渐提升，但现有的光纤传感器在重金属离子浓度检测领域的灵敏度还有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，可提高重金属离子检测的灵敏度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置包括：
探测激光器、泵浦激光器、环形器、第一法布里-珀罗干涉仪、第二法布里-珀罗干涉仪及分析单元；
所述探测激光器及所述泵浦激光器均与所述环形器的第一端口连接；所述探测激光器用于发射探测光；所述泵浦激光器用于发射泵浦光；
所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪均与所述环形器的第二端口连接；
所述第一法布里-珀罗干涉仪内部填充有待测液；在所述待测液及所述泵浦光的作用下，进入第一法布里-珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，并在所述第二法布里-珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，得到放大漂移反射光信号；
所述分析单元与所述环形器的第三端口连接，所述分析单元用于根据所述探测光及所述放大漂移反射光信号，确定待测液中的重金属离子浓度。
可选地，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第一耦合器；
所述探测激光器及所述泵浦激光器通过所述第一耦合器与所述环形器的第一端口连接；
所述第一耦合器用于将所述探测光及所述泵浦光耦合至所述环形器的第一端口。
可选地，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第二耦合器；
所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪通过所述第二耦合器与所述环形器的第二端口连接；
所述第二耦合器用于将所述环形器的第二端口输出的探测光和泵浦光耦合至第一法布里-珀罗干涉仪和所述第二法布里-珀罗干涉仪，并将所述放大漂移反射光信号耦合至所述环形器的第二端口。
可选地，所述第一法布里-珀罗干涉仪包括第一单模光纤、第二单模光纤及第一石英管；
所述第一石英管设置在所述第一单模光纤及所述第二单模光纤之间，且所述第一石英管内部填充有待测液；所述第一单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第一反射面，所述第二单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第二反射面；
所述泵浦光及所述探测光经过所述第一反射面及所述第二反射面后，所述第一石英管内部的待测液吸收所述泵浦光，使得所述探测光的反射光谱发生波长漂移。
可选地，所述第一石英管的长度为100-500微米、内径为70微米、外径为150微米。
可选地，所述第一石英管的侧面开设有多个开孔，使得待测液通过开孔进出所述第一石英管内部。
可选地，所述开孔的直径为10-20微米，开孔的密度为20-40个/毫米。
可选地，所述第二法布里-珀罗干涉仪包括第三单模光纤、第四单模光纤、第五单模光纤及第二石英管；
所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤依次错位熔接，且所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤均封装在所述第二石英管中。
可选地，所述分析单元包括：
滤波器，与所述环形器的第三端口连接，用于过滤所述放大漂移反射光信号，得到滤波光信号；
光谱分析仪，与所述滤波器连接，用于根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度。
可选地，所述光谱分析仪根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度，具体包括：
获取所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长；
根据所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长，确定所述探测光的波长漂移量；
根据所述探测光的波长漂移量，采用以下公式，确定待测液中重金属离子的浓度：
其中，ΔλEnvelope为探测光的波长漂移量，M为反射光谱发生的波长漂移量的放大倍数，λ为探测光的入射波长，n1为第一法布里-珀罗干涉仪腔内介质的折射率，α为预设常数，P为泵浦激光器的功率，ΔC为待测液中重金属离子的浓度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：通过环形器将探测光和泵浦光发送至第一法布里-珀罗干涉仪和第二法布里-珀罗干涉仪，在待测液及泵浦光的作用下，使得进入第一法布里-珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，利用光热技术和金属离子的吸收峰特性实现对重金属离子的特异性检测，并在第二法布里-珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，采用两个并联结构的法布里-珀罗干涉仪实现游标效应，提高了重金属离子检测装置的灵敏度。
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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置的整体结构示意图；
图2为第一法布里-珀罗干涉仪的结构示意图；
图3为第一法布里-珀罗干涉仪的干涉谱图；
图4为第二法布里-珀罗干涉仪的结构示意图；
图5为第二法布里-珀罗干涉仪的干涉谱图；
图6为干涉谱包络图。
符号说明：
探测激光器-1，泵浦激光器-2，环形器-3，第一法布里-珀罗干涉仪-4，第一单模光纤-41，第一石英管-42，开孔-421，第二单模光纤-43，第一反射面-44，第二反射面-45，第二法布里-珀罗干涉仪-5，第三单模光纤-51，第四单模光纤-52，第五单模光纤-53，第二石英管-54，第三反射面-55，第四反射面-56，去离子水-57，分析单元-6，滤波器-61，光谱分析仪-62，第一耦合器-7，第二耦合器-8。
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，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
本发明的目的是提供一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，通过环形器将探测光和泵浦光发送至第一法布里-珀罗干涉仪和第二法布里-珀罗干涉仪，在待测液及泵浦光的作用下，使得进入第一法布里-珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，利用光热技术和金属离子的吸收峰特性实现对重金属离子的特异性检测，并在第二法布里-珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，采用两个并联结构的法布里-珀罗干涉仪实现游标效应，提高了重金属离子检测装置的灵敏度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置包括：探测激光器1、泵浦激光器2、环形器3、第一法布里-珀罗干涉仪4、第二法布里-珀罗干涉仪5及分析单元6。
其中，所述探测激光器1及所述泵浦激光器2均与所述环形器3的第一端口连接。所述探测激光器1用于发射探测光。所述泵浦激光器2用于发射泵浦光。在本实施例中，所述探测光为宽带光。
所述第一法布里-珀罗干涉仪4及所述第二法布里-珀罗干涉仪5均与所述环形器3的第二端口连接。
所述第一法布里-珀罗干涉仪4内部填充有待测液。在所述待测液及所述泵浦光的作用下，进入第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光的反射光谱发生波长漂移，并在所述第二法布里-珀罗干涉仪5的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，得到放大漂移反射光信号。
第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱的波长飘移量被法布里-珀罗干涉仪并联结构实现的游标效应放大，从而使重金属离子检测装置的灵敏度提升一到两个数量级。
所述分析单元6与所述环形器3的第三端口连接，所述分析单元6用于根据所述探测光及所述放大漂移反射光信号，确定待测液中的重金属离子浓度。
进一步地，所述探测光的光学路径为：探测光由探测激光器1发出，通过第一耦合器7进入环形器3的第一端口，经过环形器3后从环形器3的第二端口进入第二耦合器8，分为两束光，分别进入第一法布里-珀罗干涉仪4和第二法布里-珀罗干涉仪5，经由两法布里-珀罗干涉仪反射回的两束光在第二耦合器8处合成一束光，经过环形器3后由环形器3的第三端口进入光谱分析仪62，光谱分析仪62接收并显示两法布里-珀罗干涉仪的探测光叠加光谱。
泵浦光的光学路径为：泵浦光由泵浦激光器2发出，通过第一耦合器7进入环形器3的第一端口，经过环形器3后从环形器3的第二端口进入第二耦合器8，分为两束光，分别进入第一法布里-珀罗干涉仪4和第二法布里-珀罗干涉仪5，经由两法布里-珀罗干涉仪反射回的两束光在第二耦合器8处合成一束光，经过环形器3后由环形器3第三端口进入滤波器61，被滤波器61过滤。
进一步地，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第一耦合器7。所述探测激光器1及所述泵浦激光器2通过所述第一耦合器7与所述环形器3的第一端口连接。所述第一耦合器7用于将所述探测光及所述泵浦光耦合至所述环形器3的第一端口。
更进一步地，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第二耦合器8。所述第一法布里-珀罗干涉仪4及所述第二法布里-珀罗干涉仪5通过所述第二耦合器8与所述环形器3的第二端口连接。所述第二耦合器8用于将所述环形器3的第二端口输出的探测光和泵浦光耦合至第一法布里-珀罗干涉仪4和所述第二法布里-珀罗干涉仪5，并将所述放大漂移反射光信号耦合至所述环形器3的第二端口。
在本实施例中，第一法布里-珀罗干涉仪4作为传感干涉仪，用于测量待测液中的重金属离子浓度，由两段单模光纤中间熔接一段长度为100-500微米、内径为70微米、外径为150微米的石英管制备。如图2所示，所述第一法布里-珀罗干涉仪4包括第一单模光纤41、第二单模光纤43及第一石英管42。
其中，所述第一石英管42设置在所述第一单模光纤41及所述第二单模光纤43之间，且所述第一石英管42内部填充有待测液。所述第一单模光纤41与所述第一石英管42的连接处形成第一反射面44，所述第二单模光纤43与所述第一石英管42的连接处形成第二反射面45。优选地，所述第一石英管42的长度为100-500微米、内径为70微米、外径为150微米。
所述泵浦光及所述探测光经过所述第一反射面44及所述第二反射面45后，所述第一石英管42内部的待测液吸收所述泵浦光，使得所述探测光的反射光谱发生波长漂移。
在本实施例中，所述第一石英管42的侧面开设有多个开孔421，使得待测液通过开孔421进出所述第一石英管42内部。优选地，所述开孔421的直径为10-20微米，开孔421的密度为20-40个/毫米。
进一步地，如图4所示，所述第二法布里-珀罗干涉仪5包括第三单模光纤51、第四单模光纤52、第五单模光纤53及第二石英管54。
其中，所述第三单模光纤51、所述第四单模光纤52及所述第五单模光纤53依次错位熔接，且所述第三单模光纤51、所述第四单模光纤52及所述第五单模光纤53均封装在所述第二石英管54中。
具体地，第三单模光纤51与第四单模光纤52连接处形成第三反射面55；第四单模光纤52与第五单模光纤53连接处形成第四反射面56。
在本实施例中，第二法布里-珀罗干涉仪5作为第一法布里-珀罗干涉仪4的参考干涉仪，用于实现游标效应。第二法布里-珀罗干涉仪5通过单模光纤错位熔接制备。单模光纤的错位量为50-75微米，从而保证单模光纤的纤芯完全暴露在空气中。
更进一步地，第二石英管54内部填充有去离子水57。第二石英管54的内径为250微米，外径为400微米。通过将第二法布里-珀罗干涉仪5封装于第二石英管54中，消除了基底液(水)在重金属离子测量过程中的影响。
具体地，所述分析单元6包括滤波器61及光谱分析仪62。
所述滤波器61与所述环形器3的第三端口连接，所述滤波器61用于过滤所述放大漂移反射光信号，得到滤波光信号。
所述光谱分析仪62与所述滤波器61连接，所述光谱分析仪62用于根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度。
进一步地，所述光谱分析仪62根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度，具体包括：
获取所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长。
根据所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长，确定所述探测光的波长漂移量。
根据所述探测光的波长漂移量，采用以下公式，确定待测液中重金属离子的浓度：
其中，ΔλEnvelope为探测光的波长漂移量，M为反射光谱发生的波长漂移量的放大倍数，λ为探测光的入射波长，n1为第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质的折射率，α为预设常数，P为泵浦激光器2的功率，ΔC为待测液中重金属离子的浓度。
具体地，当探测光进入第一法布里-珀罗干涉仪4后，依次经过第一反射面44和第二反射面45反射，两束反射光形成干涉，第一法布里-珀罗干涉仪4的反射光谱函数为：
IFPI1＝A2+B2+2ABcos(4πn1L1/λ)；
其中，A＝R1 1/2，B＝(1-a1)(1-R1)R2 1/2，n1为第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质的折射率，L1为第一法布里-珀罗干涉仪4的腔长，λ为探测光的入射波长，a1为在第一法布里-珀罗干涉仪4腔中的传输损耗，R1，R2分别是第一反射面44和第二反射面45的反射系数。第一法布里-珀罗干涉仪4的干涉光谱如图3所示。
第一法布里-珀罗干涉仪4的反射谱的自由光谱范围为：
当待测液中重金属离子浓度改变时，会导致第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率n1发生改变，从而导致第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱发生波长飘移，波长漂移量为：
其中，ΔλFPI1是第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱的波长飘移量，Δn1是第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率的变化量。
当泵浦光进入第一法布里-珀罗干涉仪4时，第一石英管42内部待测液中的重金属离子因吸收泵浦光而导致待测液折射率发生改变，且待测液折射率变化与待测液中的重金属离子的浓度呈线性关系。待测液折射率改变导致第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率改变，从而导致第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱发生波长飘移，从而实现对待测液中重金属离子浓度的检测。第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率的变化量Δn1为:
Δn1＝αPΔC；
其中，ΔC为待测液中重金属离子浓度的变化量，P为泵浦激光器2的功率，α为预设常数，可根据经验值设定。
根据第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率的变化量Δn1，得到第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱的波长飘移量随待测液中重金属离子浓度变化的变化关系：
当探测光进入第二法布里-珀罗干涉仪5后，依次经过第三反射面55和第四反射面56反射，两束反射光形成干涉，第二法布里-珀罗干涉仪5的反射光谱函数为：
IFPI2＝C2+D2+2CDcos(4πn2L2/λ)；
其中C＝R3 1/2，D＝(1-a2)(1-R3)R4 1/2，n2为第二法布里-珀罗干涉仪5腔内介质的折射率；L2是第二法布里-珀罗干涉仪5的腔长；λ为探测光入射波长；a2是在第二法布里-珀罗干涉仪5腔中的传输损耗；R3，R4分别是第三反射面55和第四反射面56的反射系数。第二法布里-珀罗干涉仪5的干涉光谱如图5所示。
第二法布里-珀罗干涉仪5的反射谱的自由光谱范围为：
当第一法布里-珀罗干涉仪4的自由光谱范围(FSRFPI1)和第二法布里-珀罗干涉仪5(FSRFPI2)的自由光谱范围接近但不相等时，由于两法布里-珀罗干涉仪的双重滤波，产生周期性的游标干涉条纹，从而产生周期性的梳状光谱和周期性的包络。其叠加光谱包络谱线如图6所示。
叠加光谱包络谱线的自由光谱范围为：
其中M为基于游标效应的传感器的放大倍数，其数值范围通常为5-40，其可以表示为：
当待测液中重金属离子浓度改变时，会导致第一法布里-珀罗干涉仪4腔内介质折射率n1发生改变，从而导致第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱发生波长飘移。第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱的波长飘移被法布里-珀罗干涉仪并联结构实现的游标效应放大，从而提升了传感器的重金属离子检测灵敏度。
叠加光谱的包络谱线的波长飘移为：
当第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱随待测液中重金属离子浓度改变而波长飘移时，叠加光谱的包络谱线随之飘移，且飘移量是第一法布里-珀罗干涉仪4的探测光反射光谱飘移量的M倍。根据漂移量即可确定待测液中的重金属离子浓度。
本发明利用石英管内部作为待测液检测室，即实现了远距离在线检测，又实现了检测室的小型化。利用光热技术和金属离子的吸收峰特性实现对重金属离子的特异性检测。利用法布里-珀罗干涉仪并联结构实现游标效应，从而使传感器的重金属离子检测灵敏度提升一到两个数量级。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置包括：
探测激光器、泵浦激光器、环形器、第一法布里-珀罗干涉仪、第二法布里-珀罗干涉仪及分析单元；
所述探测激光器及所述泵浦激光器均与所述环形器的第一端口连接；所述探测激光器用于发射探测光；所述泵浦激光器用于发射泵浦光；
所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪均与所述环形器的第二端口连接；
所述第一法布里-珀罗干涉仪内部填充有待测液；在所述待测液及所述泵浦光的作用下，进入第一法布里-珀罗干涉仪的探测光的反射光谱发生波长漂移，并在所述第二法布里-珀罗干涉仪的作用下，将反射光谱发生的波长漂移量放大，得到放大漂移反射光信号；
所述分析单元与所述环形器的第三端口连接，所述分析单元用于根据所述探测光及所述放大漂移反射光信号，确定待测液中的重金属离子浓度。
2.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第一耦合器；
所述探测激光器及所述泵浦激光器通过所述第一耦合器与所述环形器的第一端口连接；
所述第一耦合器用于将所述探测光及所述泵浦光耦合至所述环形器的第一端口。
3.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置还包括第二耦合器；
所述第一法布里-珀罗干涉仪及所述第二法布里-珀罗干涉仪通过所述第二耦合器与所述环形器的第二端口连接；
所述第二耦合器用于将所述环形器的第二端口输出的探测光和泵浦光耦合至第一法布里-珀罗干涉仪和所述第二法布里-珀罗干涉仪，并将所述放大漂移反射光信号耦合至所述环形器的第二端口。
4.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一法布里-珀罗干涉仪包括第一单模光纤、第二单模光纤及第一石英管；
所述第一石英管设置在所述第一单模光纤及所述第二单模光纤之间，且所述第一石英管内部填充有待测液；所述第一单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第一反射面，所述第二单模光纤与所述第一石英管的连接处形成第二反射面；
所述泵浦光及所述探测光经过所述第一反射面及所述第二反射面后，所述第一石英管内部的待测液吸收所述泵浦光，使得所述探测光的反射光谱发生波长漂移。
5.根据权利要求4所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一石英管的长度为100-500微米、内径为70微米、外径为150微米。
6.根据权利要求4所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第一石英管的侧面开设有多个开孔，使得待测液通过开孔进出所述第一石英管内部。
7.根据权利要求6所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述开孔的直径为10-20微米，开孔的密度为20-40个/毫米。
8.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述第二法布里-珀罗干涉仪包括第三单模光纤、第四单模光纤、第五单模光纤及第二石英管；
所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤依次错位熔接，且所述第三单模光纤、所述第四单模光纤及所述第五单模光纤均封装在所述第二石英管中。
9.根据权利要求1所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述分析单元包括：
滤波器，与所述环形器的第三端口连接，用于过滤所述放大漂移反射光信号，得到滤波光信号；
光谱分析仪，与所述滤波器连接，用于根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度。
10.根据权利要求9所述的基于并联法布里-珀罗干涉仪的光纤重金属离子检测装置，其特征在于，所述光谱分析仪根据所述探测光及所述滤波光信号的反射光谱，确定待测液中的重金属离子浓度，具体包括：
获取所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长；
根据所述探测光的波长及所述滤波光信号的反射光谱的波长，确定所述探测光的波长漂移量；
根据所述探测光的波长漂移量，采用以下公式，确定待测液中重金属离子的浓度：
其中，ΔλEnvelope为探测光的波长漂移量，M为反射光谱发生的波长漂移量的放大倍数，λ为探测光的入射波长，n1为第一法布里-珀罗干涉仪腔内介质的折射率，α为预设常数，P为泵浦激光器的功率，ΔC为待测液中重金属离子的浓度。
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