CN205091260U - 一种投入式光谱法紫外水质监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水质监测技术领域，具体涉及一种投入式光谱法紫外水质监测系统，包括主控制模块、上位机、无线传输模块和光电隔离器，所述上位机与无线传输模块双向连接，所述无线传输模块与光电隔离器双向连接，所述光电隔离器与主控制模块双向连接，所述主控制模块连接有脉冲氙灯、步进电机与积分控制器，所述步进电机连接有凹面光栅，所述积分控制器连接有光电接收模块，所述脉冲氙灯与凹面光栅相连，所述凹面光栅通过流通池与光电接收模块相连，所述光电接收模块通过AD采样模块与主控制模块相连，该实用新型所用方法是一种纯物理的光学测量法，操作简单，无需化学试剂、无二次污染，测试时间短，可广泛应用于水质实时在线原位检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质监测技术领域，具体涉及一种投入式光谱法紫外水质监测系统。
背景技术
随着国民经济的快速发展，城市规模不断膨胀，特别是现代化工和农业生产的迅猛发展，大量生活污水、工业废水、化肥农药等排入自然界水体。这些水体中含有50多万种的化学物质，给环境安全和生态平衡带来沉重的压力，威胁人类生存，制约经济可持续发展。
化学需氧量(ChemicalOxygenDemand，COD)是指在一定的条件下，用强氧化剂处理1L水样时所消耗氧化剂的量，其结果折算成氧的质量浓度，单位为mg/L，反映水体受还原性物质污染的程度，根据我国水质检测技术要求，COD是目前衡量水质状况的最重要指标之一。
硝酸盐氮也是生活饮用水水质评价的重要指标之一，人体摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用会转变成有致癌作用的亚硝酸盐，因此，对水质中硝酸盐氮浓度的检测，是一个非常重要的研究课题。
国外的UV法COD检测研究起步较早，从20世纪60年代就开始开展物理方法即分光光度法测量COD的研究。Bramer等研制了采用253.7nm吸光度测量废水中有机物浓度的仪器，Edzwald等提出可用UV254预测水厂原水TOC。
目前，日本采用Mn法和紫外吸收法测量COD，其中，紫外测试法占80％。法国对UV法COD测定技术的研究处于国际领先地位。Thomas提出了多种检测建模方法Manook等取得了UV法测量有机物浓度的专利。国内对用分光光度法测量COD的研究起步较晚，很多学者针对不同工厂的污水进行了研究。研究显示，各种有机物都有自己的吸收光谱，对每一波长的光的吸收度是不一样的，但是大部分有机物在紫外光谱区有很强吸收。
目前国内水质检测大部分是根据国家标准的化学方法或其改进方法，其测量过程需要加热消解、滴定，所需化学试剂种类多，存在二次污染，操作复杂、耗时长，分析速度慢，稳定性差，近些年，国内外开展了大量的有关紫外吸收水质检测技术的研究和应用，但是目前国内水质监测站的在线监测，大多使用大型监测仪器并且一种仪器大多只能检测一种参数；而将水样采集后实验室分析，存在时间差，不能反映水体的实时状态。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种投入式光谱法紫外水质监测系统，可以同时测定水中COD、硝酸盐氮参数，进而获得更多水质实时变化的状态，整个测量系统直接浸入水体中，单次测量可在1min内完成，可满足实时在线原位水质监测技术的要求，能有效解决技术背景中的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种投入式光谱法紫外水质监测系统，包括主控制模块、上位机、无线传输模块和光电隔离器，所述上位机与无线传输模块双向连接，所述无线传输模块与光电隔离器双向连接，所述光电隔离器与主控制模块双向连接，所述主控制模块连接有脉冲氙灯、步进电机与积分控制器，所述步进电机连接有凹面光栅，所述积分控制器连接有光电接收模块，所述脉冲氙灯与凹面光栅相连，所述凹面光栅通过流通池与光电接收模块相连，所述光电接收模块通过AD采样模块与主控制模块相连。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型采用高压脉冲氙灯作为光源，全息凹面闪耀光栅作为单色器，省略了相关的机械扫描结构，硬件设计简单，扫描所需时间短，且波长误差小于1nm；上位机与系统使用无线传输模块进行通讯，通过监控软件进行功能操作及数据的返回、处理，能够实现大量检测结果存储和复杂数据的分析；脉冲氙灯为后面的检测快速提供可靠实用的光源信号，脉冲光信号经光栅色散分光后的光线，经过半透半反镜被一分为二，一束由出射狭缝射出，进入开放流通池测定水中的有机物吸收；另一束作为参考光，不经过流通池，用于修正光源波动，整个过程同步实现了分光、检测和基线校正等功能；该仪器由上位机监控软件控制操作，上位机监控软件可以与主控制器进行通讯，驱动步进电机的转动及氙灯的定时闪烁，系统可以通过快捷键迅速完成水质常见指标的测量；采用开放流通池设计，使仪器可以直接投入待检测水体中，仪器具有无线传输功能，测量时无需工作人员在现场操作值守，只需在操作软件上设定工作时间间隔和待测量参数等，系统即可自动完成COD和硝酸盐氮的测量以及数据传输、存储和分析；该实用新型所用方法是一种纯物理的光学测量法，操作简单，无需化学试剂、无二次污染，测试时间短，可广泛应用于水质实时在线原位检测。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图。
图中标号为：1-主控制模块；2-上位机；3-无线传输模块；4-光电隔离器；5-脉冲氙灯；6-步进电机；7-积分控制器；8-凹面光栅；9-光电接收模块；10-流通池；11-AD采样模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1可知，一种投入式光谱法紫外水质监测系统，包括主控制模块1、上位机2、无线传输模块3和光电隔离器4，所述上位机2与无线传输模块3双向连接，所述无线传输模块3与光电隔离器4双向连接，所述光电隔离器4与主控制模块1双向连接，所述主控制模块1连接有脉冲氙灯5、步进电机6与积分控制器7，所述步进电机6连接有凹面光栅8，所述积分控制器7连接有光电接收模块9，所述脉冲氙灯5与凹面光栅8相连，所述凹面光栅8通过流通池10与光电接收模块9相连，所述光电接收模块9通过AD采样模块11与主控制模块1相连。
基于上述，本实用新型采用高压脉冲氙灯作为光源，全息凹面闪耀光栅作为单色器，省略了相关的机械扫描结构，硬件设计简单，扫描所需时间短，且波长误差小于1nm；上位机与系统使用无线传输模块进行通讯，通过监控软件进行功能操作及数据的返回、处理，能够实现大量检测结果存储和复杂数据的分析；脉冲氙灯为后面的检测快速提供可靠实用的光源信号，脉冲光信号经光栅色散分光后的光线，经过半透半反镜被一分为二，一束由出射狭缝射出，进入开放流通池测定水中的有机物吸收；另一束作为参考光，不经过流通池，用于修正光源波动，整个过程同步实现了分光、检测和基线校正等功能；该仪器由上位机监控软件控制操作，上位机监控软件可以与主控制器进行通讯，驱动步进电机的转动及氙灯的定时闪烁，系统可以通过快捷键迅速完成水质常见指标的测量；采用开放流通池设计，使仪器可以直接投入待检测水体中，仪器具有无线传输功能，测量时无需工作人员在现场操作值守，只需在操作软件上设定工作时间间隔和待测量参数等，系统即可自动完成COD和硝酸盐氮的测量以及数据传输、存储和分析；该实用新型所用方法是一种纯物理的光学测量法，操作简单，无需化学试剂、无二次污染，测试时间短，可广泛应用于水质实时在线原位检测。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种投入式光谱法紫外水质监测系统，其特征在于：包括主控制模块、上位机、无线传输模块和光电隔离器，所述上位机与无线传输模块双向连接，所述无线传输模块与光电隔离器双向连接，所述光电隔离器与主控制模块双向连接，所述主控制模块连接有脉冲氙灯、步进电机与积分控制器，所述步进电机连接有凹面光栅，所述积分控制器连接有光电接收模块，所述脉冲氙灯与凹面光栅相连，所述凹面光栅通过流通池与光电接收模块相连，所述光电接收模块通过AD采样模块与主控制模块相连。
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| CN106226280A (zh) * | 2016-08-25 | 2016-12-14 | 江苏美淼环保科技有限公司 | 一种水中油在线监测探头及采用该探头的水中油在线监测装置 |
| CN107031968A (zh) * | 2016-09-02 | 2017-08-11 | 深圳纳感科技有限公司 | 一种带有过滤器和监测功能的污染物检测水瓶 |
| CN108254521A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-07-06 | 苏州卫水环保科技有限公司 | 一种组合式cod水质在线分析仪及其检测系统和方法 |
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