CN1412544A - 便携式实时全光纤荧光光度计 - Google Patents

Abstract

便携式实时全光纤荧光光度计，它有荧光激发装置，荧光接收装置，参考装置与包括探头，探测器相应光学系统，单片机控制装置与电源，其特征是探头是一个不含任何其它光电部件的水下实时探测的全光纤探头，即由导光测量光纤和遮光探测腔体组成，且探测器采用低压硅光电二极管，其特点是体积小、重量轻、携带操作方便，电绝缘性好，抗电磁干扰性强，灵敏度高、动态范围宽，且价格低廉，是海洋环境检测水中矿物油的理想仪器。

Description

便携式实时全光纤荧光光度计

本发明涉及一种用于地表水域中现场检测水中矿物油浓度及其它有机物质的便携式实时全光纤荧光光度计。

随着工业化的发展，海洋在石油的开采和运输，尤其是巨型油轮失事和海上钻井引起的井喷事故中，使地表水质受到大面积的污染，对水环境危害极大，为此首先需要对污染源进行现场快速、连续的检测，及时掌握水域矿物油污染发展实况。目前多采用取样，然后实验室内进行测量分析或采用水中荧光计，即将荧光激发脉冲氙灯及其电源和触发器，激发光学透镜系统、包括多个滤光片的荧光接收透镜系统，必须辅以高压的光电倍增管的接收光电转换元件及信号处理工作电路和工作电源等相关电路组装在防腐蚀的金属密封机壳圆筒中作为水中探头，通过多芯水下电缆传送电源及荧光检测电信号。此传输水下电缆与船甲板上的单片机控制机箱连接。虽然也可以实现现场实时检测，但是水中探头体积大而重，水密封条件要求高；电源、信号传输电缆粗重，电磁干扰大，更换检测有机不同物质的滤光片及其它元件手续烦琐，操作不便，且价格昂贵，广泛推广应用受到一定程度的限制。

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种便携式实时全光纤荧光光度计。

本发明是对已有水中荧光计的改进，主要将探测器的光电倍增管以低压体积小的半导体硅光电二极管(PIN)代替，并专门设计实时全光纤探头，代替庞大的水中探头，从而实现将已有水中探头内的全部相应设置移至水上的机箱中。

显然，本发明由于其探头内不包含其它任何光电部件，勿需严密的水密封。又以低压半导体硅光电二极管作光电转换元件，因此体积小、重量轻、携带操作方便，电绝缘性好，抗电磁干扰性强，灵敏度高、动态范围宽，耐高温，抗振动和冲击，对传统的水中荧光计起到扩展、提高作用。在不少情况下能完成传统水中荧光计所很难，甚至不能完成的任务，是海洋、油港、码头、海上石油开发平台不同环境检测水中矿物油的理想仪器，也可以方便地检测水中其他荧光性有机污染物的浓度。本发明还具有生产制作简单，操作简便，价格低廉的优点。

下面通过附图和实施例进一步说明本发明。

图1本发明的总体结构示意图。

图2本发明的导光全光纤探头结构分介示意图。

图3本发明的导光测量光纤结构示意图。

图4本发明的激发光纤剖面放大示意图。

图5本发明的接收光纤剖面放大示意图。

图6本发明的参考光纤剖面放大示意图。

图7本发明的检测光纤剖面放大示意图。

图8本发明的面板结构示意图。

本发明有荧光激发光学透镜组9、触发器12、脉冲氙灯11及其氙灯电源13构成的荧光激发装置，有荧光接收光学透镜组8、探测器17构成的荧光接收装置，与相应的测量探头27，还有参考光学透镜7、探测器16构成的参考装置以及相应单片机15、键盘19、数码显示器20、指示器18和工作电源与开关A、B构成的控制装置，其特征在于探头27是一个水下实时探测的全光纤探头，其与水上部分的主机壳体10相连的入射光纤1，接收光纤2和参考光纤3都分别经相应的光纤耦合器——激发光纤耦合器、接收光纤耦合器与参考光纤耦合器连结，上述光纤耦合器分别含有相应的光学系统—激发光学透镜组9，接收光学透镜组8和参考光学透镜7，且荧光接收装置中接收荧光信号的探测器17是一只半导体硅光电二极管(PIN)，在参考装置中也设置了一只型号参数相同或相近的探测器16也为硅光电二极管。接口14以备外接计算机进行数据处理，C为外接24V直流电源插口。

如图1，图2，上述探头27由包括入射光纤1，接收光纤2和参考光纤3及光纤连接器5组合的光纤束构成的导光检测光纤和遮光探测腔体6两部分固定连接组成，即一端有入射光纤1，接收光纤2及参考光纤3与光纤连接器5构成的水上检测光纤束，另一端的其内有上述入射光纤1和接收光纤2作为一束构成水下检测光纤4并固定在一个遮光探测腔体的探头座(盖)22的中心孔上，该遮光探测腔体6可以由探头座22及其下的以垫圈23相间，长螺杆25固定的多个遮光帽24组成的百叶窗式的柱状腔室，即三个长螺25杆穿过垫圈23和遮光帽24上的孔固结在探头座22下面的内螺孔内。

考虑到消光效果，作为另一实施例，上述探头27还可在百叶窗式的柱状腔室的下端再固定一个牛角状腔体—牛角弯光陷阱26，如图2。为了入水吊挂方便，还在探头座22上面设有吊环21。

上述入射光纤1，接收光纤2和参考光纤3选取可透过相应光波段的光纤材料如石英玻璃，玻璃或塑料组成的光缆，其相应光纤排布端面可根据需要布列，通常选择均匀排布的作为入射光纤，而接收光纤以三束组置入检测光束的中心位置上，如图3-图7。

当本发明进行现场水域测量工作时，只需将上述探头旋入机箱上的相应光缆探测端上并紧固，另一端置于水中然后接通24V直流电源，按下24V电源开关和5V电源开关，启动单片机键盘上的相关琴键，本发明即可便捷实时地进行工作。

Claims (4)

1、便携式实时全光纤荧光光度计，它有荧光激发光学透镜组(9)、触发器(12)、脉冲氙灯(11)及其氙灯电源(13)构成的荧光激发装置，有荧光接收光学透镜组(8)、探测器(17)构成的荧光接收装置，与相应的测量探头(27)，还有参考光学透镜(7)、探测器(16)构成的参考装置以及相应单片机(15)、键盘(19)、数码显示器(20)、指示器(18)和工作电源与开关A、B构成的控制装置，其特征在于探头(27)是一个水下实时探测的全光纤探头，其与水上部分的主机壳体(10)相连的入射光纤(1)，接收光纤(2)和参考光纤(3)都分别经相应的光纤耦合器——激发光纤耦合器、接收光纤耦合器与参考光纤耦合器连结，上述光纤耦合器分别含有相应的光学系统——激发光学透镜组(9)，接收光学透镜组(8)和参考光学透镜(7)，且荧光接收装置中接收荧光信号的探测器(19)是一只半导体硅光电二极管(PIN)。

2、根据权利要求1所述的荧光光度计，其特征在于上述探头(27)由包括入射光纤(1)，接收光纤(2)和参考光纤(3)及光纤连接器(5)组合的光纤束构成的导光检测光纤和遮光探测腔体(6)两部分固定连接组成，该遮光探测腔体(6)可以由探头座(22)及其下的以垫圈(23)相间，长螺杆(25)固定的多个遮光帽(24)组成的百叶窗式的柱状腔室，即三个长螺(25)杆穿过垫圈(23)和遮光帽(24)上的孔固结在探头座(22)下面的内螺孔内。

3、根据权利要求2所述的荧光光度计，其特征在于上述探头(27)还可在百叶窗式的柱状腔室的下端再固定一个牛角状腔体—牛角弯光陷阱(26)。

4、根据权利要求1所述的荧光光度计，其特征在于上述入射光纤(1)，接收光纤(2)和参考光纤(3)选取可透过相应光波段的光纤材料如石英玻璃，玻璃或塑料组成的光缆。

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