CN210720145U - 一种便携式快速水质检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式快速水质检测仪，属于水质分析检测技术领域。它包括LED光源及检测组件，所述检测组件包括四通光比色皿、LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块；LED光源用于向四通光比色皿发射紫外光，紫外吸收光强检测模块用于检测透过四通光比色皿后未被吸收的紫外光的光强；荧光光强检测模块用于检测透过四通光比色皿内的待检测液体被激发的荧光光强；LED光源强度检测模块设置于LED光源与其对应的透光面之间，用于实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度；本实用新型提供的便携式快速水质检测仪开机即可使用，利用该装置进行水质检测能更准确地反映待检测液体含有的物质组成。

Description

一种便携式快速水质检测仪

技术领域

本实用新型属于水质分析检测技术领域，特别是涉及一种便携式快速水质检测仪，可对水中溶解的天然有机物以及芳香性人工合成化合物进行快速检测。

背景技术

溶解性有机物，包括大分子多糖和蛋白类物质、中等分子量的腐殖质、富里酸以及积木型的小分子物质，广泛存在于各类自然水体、污水和饮用水中。分析检测溶解性有机物浓度水平的方法主要包括化学法和光谱法。化学需氧量和总有机碳等指标均是反映溶解性有机物浓度的化学法指标，以长江为水源地的城市自来水中的溶解性有机物的总有机碳浓度在1 mg/L至3mg/L之间。光谱法主要包括紫外-可见吸光度法和荧光光谱法，与化学法相比，光谱法无需化学试剂，具有灵敏、快速和易操作等优点。

紫外吸收法主要是利用芳香性化合物在240nm至300nm波长范围内存在较强的紫外吸收，因此水中的大分子蛋白类、腐殖酸、富里酸以及一些含有苯环结构的化合物均可被紫外吸光度法所探测。溶解性有机物的荧光主要包括蛋白类荧光、腐殖质类荧光和叶绿素等色素类荧光。蛋白类荧光的发射波长范围为310nm至360nm；腐殖质类荧光的发射波长范围为 400-500nm；叶绿素荧光的峰值波长为685nm左右。蛋白类荧光信号主要是探测水中含有苯酚或苯胺类结构的物质，包括大分子蛋白类、腐殖质、富里酸、色氨酸、酪氨酸以及一些含有苯酚或苯胺结构的小分子化合物；腐殖质类荧光主要探测水中的腐殖酸、富里酸以及萘酚类、萘胺类、奎宁类、喋呤类等含有多环芳香性结构的物质。

近年来，河长制、智慧水务、分散式水处理设施建设、楼宇的冷却循环水系统以及净水机安装维修后市场等均对快速测试溶解性有机物的手持式设备产生巨大需求，然而目前的紫外吸收或荧光光谱法设备主要采用氙灯或汞灯光源，具有体积大、光学结构复杂、功耗大和成本高等缺点。发光二极管LED具有体积小、功耗低、成本低、单色性好、操作电压低、可高速频繁开关等优点，在便携水质检测领域具有很大的应用价值。目前手持式的快速水质分析仪主要采用可见光波长(波长范围380～780nm)的发光二极管LED结合特定的化学试剂对水中的余氯等指标进行检测，对于溶解性有机物的检测需要采用300nm以下波长的深紫外 LED光源。比如公开(公告)号为CN206177817U，公开(公告)日为2017-05-17的中国实用新型专利，公开了一种便携手持式水质快速检测装置，通过发射管发出紫外激发水中的溶解性有机物产生荧光，然而该发明申请未对所采用的发射管是否为发光二极管LED作出界定，同样地，只采用了荧光法检测方法。

基于上述因素，公开(公告)号为CN104198391B，公开(公告)日为2017-02-15的中国发明专利，公开了一种以LED发光二极管为光源的紫外荧光双信号水质检测装置及其应用方法，所述装置由样品采集部分和检测部分组成。所述方法是根据三维荧光图谱选择特定波长的深紫外LED灯光源和光电探测器组件，对特定波长的荧光强度和紫外吸收进行同时检测，并计算荧光强度与对应的紫外吸收之间的比值。本发明具有无化学试剂消耗，可以实现对水体中溶解性有机物总体浓度变化的检测，同时可以反映蛋白类或腐殖质类等荧光组分浓度的变化，提供了一种在线检测装置。公开(公告)号为CN105181667B，公开(公告)日为2017-10-17的中国发明专利，公开了一种以单个UV-LED为光源的紫外荧光三信号水质传感器及应用，该发明的紫外荧光三信号水质传感器，包括光路部分和信号控制处理部分，光路部分包括1个 UV LED、样品池、紫外探测器、荧光探测器A和荧光探测器B；信号控制处理部分包括电源模块、信号放大器A、信号放大器B、信号放大器C、模数转换器和微处理器。该发明具有无化学试剂消耗，可以实现对水体中溶解性有机物总体浓度变化的实时检测，同时可以反映蛋白类或腐殖质类等荧光组分浓度的实时变化，可以用于在线预测消毒副产物生成势以及高级氧化工艺中微污染物的降解程度。但上述两个申请案均是以单个紫外LED为光源，采用紫外法与荧光法，同时测定紫外吸光度值、蛋白类或腐殖质类荧光信号，来实现对水中溶解性有机物浓度的检测；因此存在以下问题，首先，深紫外LED光源的强度存在较大波动，持续点亮10秒存在1％左右的光强衰减，持续点亮5分钟，存在5％左右的衰减，其次，需要热机十分钟后，光源才能保持一定程度的相对稳定，但总体来讲整个仪器的进行光谱检测时的准确性和快速性仍有待提高。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有水质检测装置及水质检测过程中存在的准确性低、检测速度慢的问题，本实用新型的目的之一在于提供一种便携式快速水质检测仪，添加了光源强度检测模块，无需开机预热，能够同时提高检测速度与检测结果的准确性。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种便携式快速水质检测仪，包括手持式外壳，所述手持式外壳内设置有LED光源及检测组件，所述检测组件包括具有四个透光面的四通光比色皿、LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块及荧光光强检测模块；所述的LED光源、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块围设于四通光比色皿的外围，分别对应不同的透光面；其中紫外吸收光强检测模块设置在LED光源的相对位置(即LED光源所对应的透光面与紫外吸收光强检测模块所对应的透光面，为四通光比色皿的两个相对的透光面)，用于检测透过四通光比色皿后未被吸收的紫外光的光强，荧光光强检测模块设置在四通光比色皿的一侧(荧光光强检测模块所对应的透光面与LED光源所对应的透光面，为四通光比色皿的两个相邻的透光面)，用于检测透过四通光比色皿内的荧光光强；

LED光源强度检测模块设置于LED光源的一侧，用于实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度。

优选地方案，所述的LED光源为深紫外发光二极管LED光源，其中心波长范围为250～300 nm，更为优选地波长范围为265～285nm，最为优选地波长为275nm。

优选地方案，所述的LED光源强度检测模块由氮化镓基紫外光电二极管(氮化镓基紫外光电二极管为镇江镓芯光电有限公司生产，规格为TO-46封装)和运算放大电路组成，所述运算放大电路中的反馈电阻采用MΩ级阻值电阻。

优选地方案，所述的紫外吸收光强检测模块由氮化镓基紫外光电二极管(氮化镓基紫外光电二极管为镇江镓芯光电有限公司生产，规格为TO-46封装，)或硅基光电二极管与运算放大电路组成，运算放大电路中的反馈电阻采用kΩ级阻值电阻。

优选地方案，所述的荧光光强检测模块包括分列于四通光比色皿两侧的荧光光强检测模块一与荧光光强检测模块二。

优选地方案，所述荧光光强检测模块一的带通滤光片的透过波长范围为325～360nm；荧光光强检测模块二的带通滤光片的透过波长范围为400～480nm，上述两带通滤光片对带通波长范围外的光的截止率均高于99.9％；

具体来说，荧光光强检测模块由带通滤光片、硅基光电二极管和运算放大电路组成，带通滤光片紧贴于硅基光电二极管的表面，采用圆形中空金属帽将带通滤光片与硅基光电二极管封装为一体；其中运算放大电路采用跨阻运放方式将电流信号转化为电压信号，并通过低通滤波电路消除噪声信号干扰。

优选地方案，上述任一所述的便携式快速水质检测仪的手持式外壳内还还设置有电子控制系统，所述的电子控制系统包括主板电路以及电源；

所述的主板电路上设置有单片机、无线通讯模块以及USB接口；所述单片机用于接收 LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块及荧光光强检测模块所产生的电压信号，并将其转化为数字信号进行储存(储存至单片机自带的存储器上)，可以通过USB接口利用数据线与上位机(比如手机/电脑)接口连接将数字信号输出到上位机中/通过无线通讯模块传输将数字信号输出到上位机中；

所述单片机通过恒流驱动电路控制LED光源以恒亮或者频闪的方式进行工作；

所述电源为电子控制系统及LED光源供电，电源为可反复充放电的类型，比如蓄电池、锂电池等，利用数据线连接USB接口进行充电。

优选地方案，所述的电子控制系统还包括显示屏及按键；显示屏通过电路与单片机相连接，实时接收并显示单片机输出的数字信号；按键通过电路与单片机相连接，用于控制水质检测仪的工作状态及参数输入；

其中，所述的显示屏位于手持式外壳的中部，所述的按键包括电源按键、校零按键、校准按键、读数按键、返回按键和设置按键，各按键位于手持式外壳后部的按键区。

优选地方案，所述的手持外壳的前部为光学测试区，内部形成一个遮光暗盒，所述LED 光源及检测组件位于遮光暗盒内；能够避免日光对荧光信号探测的干扰。

优选地方案，所述手持式外壳在与四通光比色皿相对应的位置开设有可开关的翻盖；方便四通光比色皿的取放。

利用上述的便携式快速水质检测仪进行水质检测的方法，具体步骤如下：

(1)按下电源按键，启动水质检测仪；

(2)打开翻盖，将盛有超纯水的比色皿放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校零按键，紫外吸收光强检测模块所测的数值为I₀，LED光源强度检测模块所测的数值为L₀,两个荧光信号检测模块所测的数值分别为A₀和B₀；

(3)打开翻盖，取盛有浓度为N₀的色氨酸水溶液的比色皿，N₀优选为100μg/L(在具体实施方式部分以N₀为100μg/L为例子作出示意性说明)，作为荧光光强检测模块A的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校准按键，荧光光强检测模块A所测的数值为A₁；按照公式k_A＝(A₁-A₀)/N₀，计算作为k_A信号校准系数；

打开翻盖，将浓度为M₀的硫酸奎宁水溶液，M₀优选为100μg/L(在具体实施方式部分以M₀为100μg/L为例子作出示意性说明)，作为荧光光强检测模块B的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校准按键，荧光光强检测模块B所测的数值为B₁，按照公式k_B＝(B₁-B₀)/M₀，计算作为k_B信号校准系数；

(4)打开翻盖，将盛有待测水样的比色皿放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下读数按键，紫外吸收光强检测模块所测的数值为I_s，LED光源强度检测模块所测的数值为L_s,荧光光强检测模块A、荧光光强检测模块B所测的数值分别为A_s、B_s；显示屏显示四个测量数值，其中

光强信号L以％为单位，计算公式为L＝(L_s/L₀)；

紫外吸光度UVA以cm^-1为单位，计算公式为UVA＝log(I_s/I₀)+log(L_s/L₀)；

log(L_s/L₀)是对光强变化所引起紫外吸光度变化的修正项；

荧光信号F_A的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_A＝(A_s-A₀)/k_A*10^(0.5*UVA)；k_A为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项；

荧光信号F_B的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_B＝(B_s-B₀)/k_B*10^(0.5*UVA)，k_B为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项。

(5)重复步骤(4)继续进行其他水样的测试。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型提供的便携式快速水质检测仪，同时设置有LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块，能够综合利用紫外信号的相对广谱性和荧光信号的选择性与灵敏性，反映更多的关于溶解性有机物的水质信息，适用于多种类型的水样；

LED光源向四通光比色皿发射紫外光，激发其内的待检测液体产生的蛋白类荧光和腐殖质类荧光两种信号，并利用荧光光强检测模块检测被激发的预检测波长的荧光光强，利用紫外吸收光强检测模块检测透过四通光比色皿后未被吸收的紫外光的光强得到相应的紫外吸光度信号；与此同时，利用LED光源强度检测模块又能够实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度，并据此对所测的紫外吸光度信号进行修正，可以最大限度的削弱光源强度测量误差的影响，更加真实准确地获取待测水体中溶解性有机物的组分信息，灵敏性高；

另外，由于利用LED光源强度检测模块能够实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度，所以，水质检测仪开机即可直接测量，省去了开机预热操作所耗费的时间，方便快捷，效率高。

(2)利用本实用新型提供的便携式快速水质检测仪进行水质检测的方法，利用LED光源强度检测模块所测的数值，与紫外吸收光强检测模块所测的数值共同计算得到紫外吸光度 UVA，其中，LED光源强度检测数值的加入能够有效地修正因光强变化所引起的紫外吸光度的变化，得到最为实际的紫外吸光度UVA；

荧光信号可以根据紫外吸光度的信号进行内部掩盖效应的校正，使荧光信号在较高浓度范围内(紫外吸光度大于0.10cm^-1)时仍能够保持线性，获得最为准确的荧光信号。

附图说明

图1为本实用新型提供的便携式快速水质检测仪的手持式外壳；

图2为本实用新型提供的便携式快速水质检测仪的LED光源及检测组件布局示意图；

图3为本实用新型提供的便携式快速水质检测仪的LED光源及检测组件立体结构示意图；

图4腐殖质类荧光信号与国际腐殖质协会标准物质SRNOM浓度的线性回归拟合；

图5蛋白类荧光信号与色氨酸浓度的线性回归拟合；

图6紫外吸光度UVA280信号与国际腐殖质协会标准物质SRNOM浓度的线性回归拟合；

图中：1、手持式外壳；2、显示屏；3、按键区；301、按键；4、翻盖；5、LED光源； 6、四通光比色皿；601、透光面一；602、透光面二；603、透光面三；604、透光面四；7、紫外吸收光强检测模块；8、荧光光强检测模块；801、荧光光强检测模块一；802、荧光光强检测模块二；9、LED光源强度检测模块；10、遮光暗盒。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“安装”/“设置”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以两元件直接为一体；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能两元件直接为一体。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前部”、“后部”、“中间”、“一”、“二”、“三”、“四”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

本实用新型提供的便携式快速水质检测仪，其整体外观如图1所示，具有手持式外壳1，如所示手持式外壳1内的前部为光学测试区后部设有电子控制系统，如图2及图3所示，该光学测试区内设置有LED光源5及检测组件，检测组件包括具有四个透光面的四通光比色皿 6、LED光源强度检测模块9、紫外吸收光强检测模块7以及荧光光强检测模块8；LED光源5、紫外吸收光强检测模块7以及荧光光强检测模块8围设于四通光比色皿6的外围，分别对应不同的透光面，具体来说LED光源5对应于透光面一601，则紫外吸收光强检测模块对应于透光面三603，荧光光强检测模块8对应于与透光面一601相邻的透光面二602和/或透光面四604，其中透光面一601与透光面三603为四通光比色皿6的两个相对的透光面，透光面二602与透光面四604为四通光比色皿6的另外两个相对的透光面；LED光源5用于向四通光比色皿6发射紫外光，紫外吸收光强检测模块7用于检测透过四通光比色皿6后未被吸收的紫外光的光强，荧光光强检测模块8用于检测透过四通光比色皿5内的待检测液体被激发的预检测波长的荧光光强；LED光源强度检测模块9设置于LED光源5与透光面一601 之间，用于实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度。四通光比色皿6、LED光源强度检测模块9、紫外吸收光强检测模块7以及荧光光强检测模块8均设置于光学测试区内的遮光暗盒10内部，并且手持式外壳1在与四通光比色皿5放置的位置相对应的地方开设有可开关的翻盖4。

电子控制系统包括上述的显示屏2，除此之外，包括按键301、主板电路、通过电路与主板电路及单片机相连接的电源，主板电路上设置有单片机、无线通讯模块、USB接口及微型蜂鸣器；单片机用于接收LED光源强度检测模块9、紫外吸收光强检测模块7及荧光光强检测模块8所产生的电压信号，并将其转化为数字信号进行储存(储存至单片机自带的存储器上)，同时能够通过USB接口利用数据线与上位机(比如手机/电脑)接口连接将数字信号输出到上位机中，或者通过无线通讯模块(本具体实施方式中使用的无线通讯模块为TI公司的 CC2530芯片，是一种2.4-GHz基于IEEE 802.15.4标准的近距离无线通讯芯片)传输将数字信号输出到上位机中；另外，单片机通过恒流驱动电路控制LED光源以恒亮或者频闪的方式进行工作；电源为整个水质检测仪的电子控制系统及LED光源供电，显示屏2通过电路与单片机相连接，实时接收并显示单片机输出的数字信号，按键301通过电路与单片机相连接，用于控制水质检测仪的工作状态和/或进行参数的输入；微型蜂鸣器通过电路与单片机相连接，按键时/测试完成时，单片机控制微型蜂鸣器发声进行状态提示。

LED光源5为深紫外发光二极管LED光源(青岛杰生电气有限公司生产，规格为TO-39 封装，发光角为7°)，当然，可以在中心波长范围250～300nm内任意选择合适具有波长的LED 光源5，比如选择波长范围为265～285nm的LED光源5，或选择波长275nm的LED光源5。

LED光源强度检测模块9由氮化镓基紫外光电二极管(氮化镓基紫外光电二极管为镇江镓芯光电有限公司生产，规格为TO-46封装)和运算放大电路组成，该运算放大电路中的反馈电阻采用MΩ级阻值电阻。

紫外吸收光强检测模块7可以由氮化镓基紫外光电二极管(氮化镓基紫外光电二极管为镇江镓芯光电有限公司生产，规格为TO-46封装，)与运算放大电路组成，也可以由硅基光电二极管(北京敏光科技有限公司提供的高质量硅光电二极管；型号：1.5mm UVCphotodiode) 与运算放大电路组成，其中，运算放大电路中的反馈电阻均采用kΩ级阻值电阻。

荧光光强检测模块8由带通滤光片、硅基光电二极管(北京敏光科技有限公司提供的高质量硅光电二极管；型号：1.5mm UVC photodiode)和运算放大电路组成，带通滤光片紧贴于硅基光电二极管的表面，采用圆形中空金属帽将带通滤光片与硅基光电二极管封装为一体；其中运算放大电路采用跨阻运放方式将电流信号转化为电压信号，并通过低通滤波电路消除噪声信号干扰。

如图2及图3所示，荧光光强检测模块8包括分列于四通光比色皿两侧的荧光光强检测模块一801与荧光光强检测模块二802，二者中的一个对应于透光面二602，另一个对应于透光面四604。其中，荧光光强检测模块一801的带通滤光片的透过波长范围为325～360nm；荧光光强检测模块二802的带通滤光片的透过波长范围为400～480nm，上述两带通滤光片对带通波长范围外的光的截止率均高于99.9％。

电子控制系统的单片机为现有的单片机(Single-Chip Microcomputer)，是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器 RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统；电源可以为蓄电池/锂电池等，只要能够利用数据线连接USB接口进行反复充电的类型即可。按键区3内的按键310包括电源按键、校零按键、校准按键、读数按键、返回按键和设置按键。

上述的便携式快速水质检测仪进行水质检测时的运行原理如下：

按下电源按键，启动水质检测仪；电源为整个水质检测仪供电(电子控制系统、LED光源5及各检测组件)，单片机通过电路控制LED光源5以恒亮或者频闪的方式进行朝向四通光比色皿6发射紫外光，与此同时，LED光源强度检测模块9开始对LED光源5所发出的紫外光的强度进行检测，LED光源5所发出的一部分紫外光被四通光比色皿6内的待测液体中的溶解性有机物所吸收并产生荧光，荧光被位于四通光比色皿6侧面的荧光光强检测模块所检测8；一部分紫外光透过四通光比色皿6被LED光源对面的紫外吸收光强检测模块7所检测，还有一小部分紫外光被放置在侧面的LED光源强度检测模块9所检测；

紫外吸收光强检测模块7、荧光光强检测模块所检测8及LED光源强度检测模块9将其检测数据以模拟电压的形式传输到单片机，单片机将接收到的各检测数据转化为数字数据并储存在自身的存储器中，同时通过电路输送至显示屏2，在显示屏2上显示检测结果，另外，可以通过水质检测仪的USB接口利用数据线与上位机(比如手机/电脑)连接，将单片机转化得到的数字信号传输到上位机；或者可以通过无线通讯模块与上位机进行无线连接，将单片机转化得到的数字信号传输到上位机；

利用上述的便携式快速水质检测仪对待测水样1及2进行水质检测的步骤如下：

(1)按下电源按键，启动水质检测仪；若需设置参数，则按下设置按键进行参数设置；

(2)打开翻盖4，将盛有超纯水的比色皿放入到水质检测仪中，盖上翻盖4，按下校零按键，紫外吸收光强检测模块7所测的数值为I₀，LED光源强度检测模块9所测的数值为L₀，荧光信号检测模块一801、荧光信号检测模块二802所测的数值分别为A₀和B₀；

(3)打开翻盖4，取盛有浓度为100μg/L的色氨酸水溶液的四通光比色皿6，作为荧光光强检测模块一801的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖4，按下校准按键，荧光光强检测模块一801所测的数值为A₁；按照公式k_A＝(A₁-A₀)/100，计算作为k_A信号校准系数；

打开翻盖4，将浓度为100μg/L的硫酸奎宁水溶液，作为荧光光强检测模块二802的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖4，按下校准按键，荧光光强检测模块二802所测的数值为B₁，按照公式k_B＝(B₁-B₀)/100，计算作为k_B信号校准系数；

(4)打开翻盖4，将盛有待测水样1的四通光比色皿6放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下读数按键，紫外吸收光强检测模块7所测的数值为I_s，LED光源强度检测模块9所测的数值为L_s,荧光光强检测模块一801、荧光光强检测模块二802所测的数值分别为A_s、B_s；显示屏2显示四个测量数值，其中，

光强信号L以％为单位，计算公式为L＝(L_s/L₀)；

紫外吸光度UVA以cm^-1为单位，计算公式为UVA＝log(I_s/I₀)+log(L_s/L₀)；

log(L_s/L₀)是对光强变化所引起紫外吸光度变化的修正项；

荧光信号F_A的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_A＝(A_s-A₀)/k_A*10^(0.5*UVA)；k_A为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项；

荧光信号F_B的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_B＝(B_s-B₀)/k_B*10^(0.5*UVA)，k_B为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项。

(5)按下返回按键，重复步骤(4)继续进行待测水样2的测试。

具体得到的检测结果如表1所示。

表1利用本实施例中提供的便携式快速水质检测仪对待测水样进行水质检测的检测结果

此外，按照上述方法分别对一系列浓度梯度的国际腐殖质标准物质SRNOM和色氨酸进行检测，所得紫外吸光度信号、荧光信号值与标准测试溶液浓度的线性回归曲线如图4(腐殖质类荧光)、图5(蛋白类荧光)和图6(紫外吸光度UVA280)所示，从图中可以看出线性拟合度均>0.998，具有很好的准确性；荧光法的检测下限均低至20ppb，灵敏度高。

对比例1

本对比例的便携式快速水质检测仪基本同实施例1，其区别之处仅在于没有LED光源强度检测模块4；

分别利用实施例1及本对比例中提供的便携式快速水质检测仪对待测水样3进行水质检测，其中利用本对比例中提供的便携式快速水质检测仪对待测水样3进行水质检测的步骤如下：(1)按下电源按键，启动水质检测仪；若需设置参数，则按下设置按键进行参数设置；

(2)打开翻盖，将盛有超纯水的比色皿放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校零按键，紫外吸收光强检测模块7所测的数值为I₀，第一、第二荧光信号检测模块801、802所测的数值分别为A₀和B₀；

(3)打开翻盖，取盛有浓度为100μg/L的色氨酸水溶液的四通光比色皿6，作为荧光光强检测模块一801的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校准按键，荧光光强检测模块一801所测的数值为A₁；按照公式k_A＝(A₁-A₀)/100，计算作为k_A信号校准系数；

打开翻盖，将浓度为100μg/L的的硫酸奎宁水溶液，作为荧光光强检测模块二802的荧光信号标定液放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下校准按键，荧光光强检测模块二802所测的数值为B₁，按照公式k_B＝(B₁-B₀)/100，计算作为k_B信号校准系数；

(4)打开翻盖4，将盛有待测水样3的四通光比色皿6放入到水质检测仪中，盖上翻盖，按下读数按键，紫外吸收光强检测模块7所测的数值为I_s，荧光光强检测模块一801、荧光光强检测模块二802所测的数值分别为A_s、B_s；显示屏2显示四个测量数值，其中

紫外吸光度UVA以cm^-1为单位，计算公式为UVA＝log(I_s/I₀)；

log(L_s/L₀)是对光强变化所引起紫外吸光度变化的修正项；

荧光信号F_A的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_A＝(A_s-A₀)/k_A*10^(0.5*UVA)；k_A为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项；

荧光信号F_B的单位为自由量纲单位，其当量浓度为对应的荧光标定液的浓度，计算公式为F_B＝(B_s-B₀)/k_B*10^(0.5*UVA)，k_B为荧光当量浓度校准系数，10^(0.5*UVA)为内部掩盖校准项。

具体得到的检测结果如表2所示。

表2分别利用实施例1及本对比例中提供的便携式快速水质检测仪对待测水样3进行水质检测的结果

从表3中可以看出与实施例1相比，本对比例中提供的便携式快速水质检测仪没有LED 光源强度检测模模块对紫外光源校正，得到的荧光信号相较于采用实施例1方案所测得的荧光信号有所衰减，衰减量约为1.4％，得到的紫外吸光度信号0.0148cm^-1比实施例1方案所测得的紫外吸光度信号0.0087cm^-1高出0.0061cm^-1，相对增加幅度为～70％，这是由于光源衰减了1.4％所引起的误差。

Claims (9)

1.一种便携式快速水质检测仪，包括手持式外壳，其特征在于：所述手持式外壳内设置有LED光源及检测组件，所述检测组件包括具有四个透光面的四通光比色皿、LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块；

所述的LED光源、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块设置于四通光比色皿的外围，分别对应不同的透光面；其中，LED光源用于向四通光比色皿发射紫外光，紫外吸收光强检测模块设置在LED光源的相对位置，用于检测透过四通光比色皿后未被吸收的紫外光的光强，荧光光强检测模块设置在四通光比色皿的一侧，用于检测透过四通光比色皿内的待检测液体被激发的荧光光强；

LED光源强度检测模块设置于LED光源的一侧，用于实时检测LED光源所发出的紫外光的光强度。

2.根据权利要求1所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述的LED光源强度检测模块由氮化镓基紫外光电二极管和运算放大电路组成，所述运算放大电路中的反馈电阻采用MΩ级阻值电阻。

3.根据权利要求1所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述的LED光源中心波长范围为250～300nm；所述的荧光光强检测模块的带通滤光片的透过波长范围为325～480nm。

4.根据权利要求3所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述的荧光光强检测模块包括荧光光强检测模块一与荧光光强检测模块二；所述荧光光强检测模块一与荧光光强检测模块二分别设置于四通光比色皿相对的两侧。

5.根据权利要求4所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述荧光光强检测模块一的带通滤光片的透过波长范围为325～360nm；荧光光强检测模块二的带通滤光片的透过波长范围为400～480nm。

6.根据权利要求1-5任一所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述手持式外壳内还设置有电子控制系统，所述的电子控制系统包括主板电路以及电源；

所述的主板电路上设置有单片机、无线通讯模块以及USB接口；所述单片机用于接收LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块及荧光光强检测模块所产生的电压信号，并将电压信号转化为数字信号进行储存，或者将数字信号经由USB接口/无线通讯模块传输到上位机中；

所述单片机通过恒流驱动电路控制LED光源的工作；

所述电源为电子控制系统、LED光源、LED光源强度检测模块、紫外吸收光强检测模块以及荧光光强检测模块供电，并可通过USB接口充电。

7.根据权利要求6所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述的电子控制系统还包括显示屏及按键；

所述显示屏通过电路与单片机相连接，实时接收并显示单片机输出的数字信号；

所述按键通过电路与单片机相连接，用于控制水质检测仪的工作状态及参数输入。

8.根据权利要求7所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述手持式外壳在与四通光比色皿相对应的位置开设有可开关的翻盖。

9.根据权利要求8所述的便携式快速水质检测仪，其特征在于：所述的手持式外壳内设置有遮光暗盒，所述LED光源及检测组件位于遮光暗盒内。

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