CN203595664U

CN203595664U - 一种便携式光谱水质检测装置

Info

Publication number: CN203595664U
Application number: CN201320835548.9U
Authority: CN
Inventors: 程岩; 刘辉
Original assignee: CHINA TELECOM CONSTRUCTION 2ND ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: CHINA TELECOM CONSTRUCTION 2ND ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2023-12-17

Abstract

本实用新型公开了一种便携式光谱水质检测装置，包括由立方体箱体和箱盖组成的便携式机箱，立方体箱体内部左侧放置有立方形壳体且其右侧固定安装有一个水槽，水槽后侧壁上开有进水口和排水口，立方体箱体的后侧壁右侧安装有进水口接头和排水口接头，进水口接头通过进水管与被测试水样的收集池相接，进水管上安装有蠕动泵；水槽右侧安装有光电倍增管；立方形壳体内安装有水质检测仪，水质检测仪包括数据处理器、光源、平面光栅单色仪、聚光透镜、步进电机和与光电倍增管相接的信号放大器。本实用新型结构简单、设计合理、价格低且便于携带、使用操作简便、使用效果好，能解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。

Description

一种便携式光谱水质检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种水质检测装置，尤其是涉及一种便携式光谱水质检测装置。

背景技术

随着经济突飞猛进的发展，人们对周围环境的要求越来越高，城市污水处理也随着经济的发展和人们环保意识的增强而得到了发展，一方面，在环境监测中，仪器的发展及分析技术的进步起着至关重要的作用，就目前的情况来看，在我国环境监测系统的水样采集、保存及待测污物的提取、分离、浓缩、定量测量等监测分析都亟待提高与加强，这对环保是十分重要的；另一方面，随着生活水平的快速提高，生命的健康越来越受到重视，因此水的质量要求也越来越高。目前国家在环境保护方面，特别是对水质的要求，已经出台比较系统的规范化的要求。

目前，国内外水质检测技术基本能够实现对水中多种元素的检测，通常用的方法有：滴定法、离子选择电极法、离子色谱法和光谱分析法。滴定法和离子选择电极法已得到广泛的应用，其优点是设备简单、操作方便，但是，测定的结果大多依靠人工的经验来判别，存在测试时间长、精度低，不便于室外操作等缺陷；离子色谱法常用的检测手段有电导检测器、紫外检测器和安培检测器，这些检测方法虽能满足一些监测的要求，但定性、定量手段单一，灵敏度较低。现如今，国外水质检测技术基本能够实现对水中多种元素的检测，比如澳大利亚的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)能够在很短的时间内测出水中所含的几十种元素，但是其体积大，价格十分昂贵（高达100多万），且不能测定对人体危害较大的氰化物，所以不能够推广使用。国产的COD速测仪进行水质监测时用时长，易堵塞、故障率高、不能连续监测污水水质；EW-2100型干法污水COD在线监测系统响应时间快、能连续稳定运行，但体积大，价格高，不能达到较好的推广使用。另外，现有的水质检测仪大多仅能对处于静止状态的测量水样进行水质检测，因而功能单一，且检测精度较低。

综上，现有的水质检测装置都不同程度地存在体积大、价格高、检测精度较低等缺陷和不足。因而，现如今缺少一种结构简单、设计合理、使用操作简便且检测速度快、检测精度高的便携式光谱水质检测装置，能有效解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种便携式光谱水质检测装置，其结构简单、设计合理、价格低且便于携带、使用操作简便、使用效果好，能有效解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：包括由立方体箱体和盖装在立方体箱体上的箱盖组成的便携式机箱，所述立方体箱体的内部左侧放置有上部开口的立方形壳体，所述立方形壳体上安装有控制面板，所述控制面板上安装有参数输入单元和显示屏；所述立方体箱体的内部右侧固定安装有一个上部开口且用于盛装被测试水样的水槽，所述水槽上放置有水平盖板，所述水平盖板上开有多个物品放置槽；所述水槽的后侧壁上开有进水口和排水口，所述立方体箱体的后侧壁右侧安装有分别与所述进水口和所述排水口相接的进水口接头和排水口接头，所述进水口接头通过进水管与被测试水样的收集池相接，所述排水口接头上安装有排水管；所述进水管上安装有按预先设定的时间间隔由先至后分多次将被测试水样注入水槽的蠕动泵；所述水槽右侧安装有光电倍增管；所述立方形壳体内安装有水质检测仪，所述水质检测仪包括数据处理器、光源、用于产生对水槽内所装被测试水样进行照射的单色光的平面光栅单色仪、将光源所发出光线汇聚至平面光栅单色仪的入射狭缝内的聚光透镜、带动平面光栅单色仪的光栅进行旋转的步进电机和与光电倍增管相接的信号放大器，所述光电倍增管和信号放大器组成对所述单色光照射水槽内所装被测试水样后所产生的光信号进行检测的微弱光检测装置，所述信号放大器与按照预先设定的采样频率对微弱光检测装置所检测信号进行采集的A/D转换器相接，所述A/D转换器与数据处理器相接，所述参数输入单元和显示屏均与数据处理器相接；所述光栅与步进电机的动力输出轴传动连接；所述光源和聚光透镜均布设在平面光栅单色仪的入射光路上，且聚光透镜位于光源与所述入射狭缝之间；所述光电倍增管和水槽均位于平面光栅单色仪的出射光路上，且水槽位于光电倍增管和平面光栅单色仪的出射狭缝之间；所述光电倍增管安装在立方体箱体的右侧壁内侧，所述立方体壳体的右侧壁上开有与所述出射狭缝正对的光线出射口。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述步进电机由电机驱动控制器进行控制且其与电机驱动控制器相接，所述电机驱动控制器安装在所述立方形壳体内。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：还包括与数据处理器相接的USB接口、串行接口和以太网接口。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述进水口接头与进水管之间以及排水口接头与所述排水管之间均通过螺纹进行连接，所述进水口接头和排水口接头均为螺纹式管接头。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述立方形壳体内还设置有计时电路和按照采样时间先后顺序对A/D转换器所采集信息进行存储的数据存储单元二，所述计时电路和数据存储单元二均与数据处理器相接。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述立方形壳体内还设置有内部存储有平面光栅单色仪所发出的多种不同波长的单色光所对应步进电机的步距角信息的数据存储单元一，所述数据存储单元一与数据处理器相接；所述电机驱动控制器由数据处理器进行控制且其与数据处理器相接。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述数据处理器通过USB接口、串行接口或以太网接口与上位机相接。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述USB接口、串行接口和以太网接口均安装在立方体箱体的后侧壁左侧。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述水槽与所述立方形壳体之间设置有用于放置电缆的电缆放置槽，所述水槽为方形水槽。

上述一种便携式光谱水质检测装置，其特征是：所述立方体箱体与箱盖的后部之间通过合页进行连接且二者的前部之间通过锁扣进行连接；所述立方体箱体的前侧壁外侧安装有提手。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且成本较低。

2、体积小、重量轻且携带方便。

3、使用操作简便且维护方便。

4、便携式机箱结构设计合理且加工制作简便、投入成本低，便于在野外进行水质检测。

5、使用效果好且实用价值高，将流动注射（具体是通过蠕动泵来实现）与光谱分析有机结合起来，能连续自动对水中多种元素进行检测，具有检测精度高、检测速度快、便于携带等优点，能通过步进电机对平面光栅单色仪所产生单色光的波长进行自动调整，简单易行。

6、推广应用前景广泛，能对地表水和生活饮用水中的有害元素进行检测，面向企业、事业、学校、自来水公司以及家庭等单位使用；同时，也能对环境污水中的有害元素进行检测，可广泛应用于环保部门、造纸厂、印染厂、选矿、水源测量、卫生防疫站、质量检验所等企业和单位，市场前景广阔。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、价格低且便于携带、使用操作简便、使用效果好，能有效解决现有水质检测装置存在的体积大、价格高、检测精度较低等问题。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型立方体箱体的结构示意图。

图3为本实用新型的工作原理图。

附图标记说明:

1—水槽； 2—进水管； 3—蠕动泵；

4-1—光源； 4-2—平面光栅单色仪； 4-3—聚光透镜；

4-4—步进电机； 4-5—电机驱动控制器； 4-6—数据处理器；

4-7—微弱光检测装置； 4-71—光电倍增管；

4-72—信号放大器； 4-8—A/D转换器； 4-9—数据存储单元一；

4-10—数据存储单元二； 4-11—计时电路；

5—USB接口； 6—串行接口； 7—以太网接口；

8—显示屏； 9-1—立方体箱体； 9-2—箱盖；

10—控制面板； 11—进水口接头； 12—排水口接头；

13—物品放置槽； 14—电缆放置槽； 15—合页；

16—锁扣； 17—提手； 18—立方形壳体；

19—参数输入单元； 20—水平盖板。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型包括由立方体箱体9-1和盖装在立方体箱体9-1上的箱盖9-2组成的便携式机箱，所述立方体箱体9-1的内部左侧放置有上部开口的立方形壳体18，所述立方形壳体18上安装有控制面板10，所述控制面板10上安装有参数输入单元19和显示屏8。所述立方体箱体9-1的内部右侧固定安装有一个上部开口且用于盛装被测试水样的水槽1，所述水槽1上放置有水平盖板20，所述水平盖板20上开有多个物品放置槽13。所述水槽1的后侧壁上开有进水口和排水口，所述立方体箱体9-1的后侧壁右侧安装有分别与所述进水口和所述排水口相接的进水口接头11和排水口接头12，所述进水口接头11通过进水管2与被测试水样的收集池相接，所述排水口接头12上安装有排水管。所述进水管2上安装有按预先设定的时间间隔由先至后分多次将被测试水样注入水槽1的蠕动泵3。所述水槽1右侧安装有光电倍增管4-71。所述立方形壳体18内安装有水质检测仪，所述水质检测仪包括数据处理器4-6、光源4-1、用于产生对水槽1内所装被测试水样进行照射的单色光的平面光栅单色仪4-2、将光源4-1所发出光线汇聚至平面光栅单色仪4-2的入射狭缝内的聚光透镜4-3、带动平面光栅单色仪4-2的光栅进行旋转的步进电机4-4和与光电倍增管4-71相接的信号放大器4-72，所述光电倍增管4-71和信号放大器4-72组成对所述单色光照射水槽1内所装被测试水样后所产生的光信号进行检测的微弱光检测装置4-7，所述信号放大器4-72与按照预先设定的采样频率对微弱光检测装置4-7所检测信号进行采集的A/D转换器4-8相接，所述A/D转换器4-8与数据处理器4-6相接，所述参数输入单元19和显示屏8均与数据处理器4-6相接。所述光栅与步进电机4-4的动力输出轴传动连接。所述光源4-1和聚光透镜4-3均布设在平面光栅单色仪4-2的入射光路上，且聚光透镜4-3位于光源4-1与所述入射狭缝之间。所述光电倍增管4-71和水槽1均位于平面光栅单色仪4-2的出射光路上，且水槽1位于光电倍增管4-71和平面光栅单色仪4-2的出射狭缝之间。所述光电倍增管4-71安装在立方体箱体9-1的右侧壁内侧，所述立方体壳体的右侧壁上开有与所述出射狭缝正对的光线出射口。

本实施例中，所述步进电机4-4由电机驱动控制器4-5进行控制且其与电机驱动控制器4-5相接，所述电机驱动控制器4-5安装在所述立方形壳体18内。

同时，本实用新型还包括与数据处理器4-6相接的USB接口5、串行接口6和以太网接口7。本实施例中，所述数据处理器4-6通过USB接口5、串行接口6或以太网接口7与上位机相接。

实际安装时，所述USB接口5、串行接口6和以太网接口7均安装在立方体箱体9-1的后侧壁左侧。

本实施例中，所述进水口接头11与进水管2之间以及排水口接头12与所述排水管之间均通过螺纹进行连接，所述进水口接头11和排水口接头12均为螺纹式管接头。

本实施例中，所述立方形壳体18内还设置有计时电路4-11和按照采样时间先后顺序对A/D转换器4-8所采集信息进行存储的数据存储单元二4-10，所述计时电路4-11和数据存储单元二4-10均与数据处理器4-6相接。

同时，所述立方形壳体18内还设置有内部存储有平面光栅单色仪4-2所发出的多种不同波长的单色光所对应步进电机4-4的步距角信息的数据存储单元一4-9，所述数据存储单元一4-9与数据处理器4-6相接；所述电机驱动控制器4-5由数据处理器4-6进行控制且其与数据处理器4-6相接。

本实施例中，所述水槽1与所述立方形壳体18之间设置有用于放置电缆的电缆放置槽14，所述水槽1为方形水槽。

实际使用时，所述水槽1也可以采用其它形状的槽体。

本实施例中，所述立方体箱体9-1与箱盖9-2的后部之间通过合页15进行连接且二者的前部之间通过锁扣16进行连接；所述立方体箱体9-1的前侧壁外侧安装有提手17。

本实施例中，所述便携式机箱的尺寸为400mm×250mm×150mm。实际使用时，可以根据具体需要，对所述便携式机箱的尺寸进行相应调整。

实际使用时，根据光谱分析法的原理，被测试水样中每种被测元素都对应着自身元素的特征光谱，该特征光谱的波长对应着该种被测元素，其强度决定了被测元素在被测试水样中的浓度。本实用新型通过电机驱动控制器4-5对带动平面光栅单色仪4-2的光栅进行旋转的步进电机4-4进行控制，并相应连续产生用于检测被测试水样中多种被测元素的多种单色光，从而能实现水中多种元素含量的检测。对于任一波长的单色光而言，照射到被测试水样中所检测的被测元素后，便自动产生一组对应的特征光谱，再通过光电倍增管4-71对载有该特征光谱的光信号进行接收，且通过信号放大器4-72进行放大后直接送入A/D转换器4-8。

同时，检测过程中，通过蠕动泵3且按预先设定的时间间隔由先至后分多次将被测试水样注入样品池1内；相应地，A/D转换器4-8按照预先设定的采样频率（对应的采样时间间隔与蠕动泵3注入被测试水样的时间间隔相同）对微弱光检测装置4-7所检测信号进行采集，这样便能实现连续多次对被测试水样进行检测的目的，并且能通过数据存储单元二4-10且按照采样时间先后顺序对A/D转换器4-8所采集的多组检测数据进行同步存储，因而检测数据更全面、更准确，之后人为对多组检测数据进行综合分析，便能得到高精度测量结果。

实际检测时，所述数据处理器4-6通过USB接口5、串行接口6或以太网接口7将所检测数据同步传送至所述上位机，并相应得出被测试水样中多种被测检测元素的浓度数据。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：包括由立方体箱体（9-1）和盖装在立方体箱体（9-1）上的箱盖（9-2）组成的便携式机箱，所述立方体箱体（9-1）的内部左侧放置有上部开口的立方形壳体（18），所述立方形壳体（18）上安装有控制面板（10），所述控制面板（10）上安装有参数输入单元（19）和显示屏（8）；所述立方体箱体（9-1）的内部右侧固定安装有一个上部开口且用于盛装被测试水样的水槽（1），所述水槽（1）上放置有水平盖板（20），所述水平盖板（20）上开有多个物品放置槽（13）；所述水槽（1）的后侧壁上开有进水口和排水口，所述立方体箱体（9-1）的后侧壁右侧安装有分别与所述进水口和所述排水口相接的进水口接头（11）和排水口接头（12），所述进水口接头（11）通过进水管（2）与被测试水样的收集池相接，所述排水口接头（12）上安装有排水管；所述进水管（2）上安装有按预先设定的时间间隔由先至后分多次将被测试水样注入水槽（1）的蠕动泵（3）；所述水槽（1）右侧安装有光电倍增管（4-71）；所述立方形壳体（18）内安装有水质检测仪，所述水质检测仪包括数据处理器（4-6）、光源（4-1）、用于产生对水槽（1）内所装被测试水样进行照射的单色光的平面光栅单色仪（4-2）、将光源（4-1）所发出光线汇聚至平面光栅单色仪（4-2）的入射狭缝内的聚光透镜（4-3）、带动平面光栅单色仪（4-2）的光栅进行旋转的步进电机（4-4）和与光电倍增管（4-71）相接的信号放大器（4-72），所述光电倍增管（4-71）和信号放大器（4-72）组成对所述单色光照射水槽（1）内所装被测试水样后所产生的光信号进行检测的微弱光检测装置（4-7），所述信号放大器（4-72）与按照预先设定的采样频率对微弱光检测装置（4-7）所检测信号进行采集的A/D转换器（4-8）相接，所述A/D转换器（4-8）与数据处理器（4-6）相接，所述参数输入单元（19）和显示屏（8）均与数据处理器（4-6）相接；所述光栅与步进电机（4-4）的动力输出轴传动连接；所述光源（4-1）和聚光透镜（4-3）均布设在平面光栅单色仪（4-2）的入射光路上，且聚光透镜（4-3）位于光源（4-1）与所述入射狭缝之间；所述光电倍增管（4-71）和水槽（1）均位于平面光栅单色仪（4-2）的出射光路上，且水槽（1）位于光电倍增管（4-71）和平面光栅单色仪（4-2）的出射狭缝之间；所述光电倍增管（4-71）安装在立方体箱体（9-1）的右侧壁内侧，所述立方体壳体的右侧壁上开有与所述出射狭缝正对的光线出射口。

2.按照权利要求1所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述步进电机（4-4）由电机驱动控制器（4-5）进行控制且其与电机驱动控制器（4-5）相接，所述电机驱动控制器（4-5）安装在所述立方形壳体（18）内。

3.按照权利要求1或2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：还包括与数据处理器（4-6）相接的USB接口（5）、串行接口（6）和以太网接口（7）。

4.按照权利要求1或2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述进水口接头（11）与进水管（2）之间以及排水口接头（12）与所述排水管之间均通过螺纹进行连接，所述进水口接头（11）和排水口接头（12）均为螺纹式管接头。

5.按照权利要求1或2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述立方形壳体（18）内还设置有计时电路（4-11）和按照采样时间先后顺序对A/D转换器（4-8）所采集信息进行存储的数据存储单元二（4-10），所述计时电路（4-11）和数据存储单元二（4-10）均与数据处理器（4-6）相接。

6.按照权利要求2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述立方形壳体（18）内还设置有内部存储有平面光栅单色仪（4-2）所发出的多种不同波长的单色光所对应步进电机（4-4）的步距角信息的数据存储单元一（4-9），所述数据存储单元一（4-9）与数据处理器（4-6）相接；所述电机驱动控制器（4-5）由数据处理器（4-6）进行控制且其与数据处理器（4-6）相接。

7.按照权利要求3所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述数据处理器（4-6）通过USB接口（5）、串行接口（6）或以太网接口（7）与上位机相接。

8.按照权利要求3所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述USB接口（5）、串行接口（6）和以太网接口（7）均安装在立方体箱体（9-1）的后侧壁左侧。

9.按照权利要求1或2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述水槽（1）与所述立方形壳体（18）之间设置有用于放置电缆的电缆放置槽（14），所述水槽（1）为方形水槽。

10.按照权利要求1或2所述的一种便携式光谱水质检测装置，其特征在于：所述立方体箱体（9-1）与箱盖（9-2）的后部之间通过合页（15）进行连接且二者的前部之间通过锁扣（16）进行连接；所述立方体箱体（9-1）的前侧壁外侧安装有提手（17）。