CN216051382U - 适用于实时监测液体中磷元素的监测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其测器能够放置于所监测液体中，且包括器本体、光束发射单元、荧光接收单元、荧光帽、荧光膜片和芯片控制单元。本实用新型在不需要抽取待测液体为试样的前提下，内膜层与待测液体实时接触，并且由射出光束在内膜层产生不同于激发波长的荧光被接收，从而根据荧光所对应的波长数据实时检测液体中的磷元素，同时，根据待测液体的元素变化，所对应的检测结果随之变化，因此，检测效率高，检测结果准确，而且能够用于一些特殊要求的场所，实用性强。

Description

适用于实时监测液体中磷元素的监测器

技术领域

本实用新型属于水质磷元素在线检测技术领域，具体涉及一种适用于实时监测液体中磷元素的监测器。

背景技术

随着经济的发展，水体坏境也遭受到了更多的污染，由于氮、磷元素超标会导致水体富营养化会导致原生系统遭到破坏，严重影响水质质量，尤其是磷元素，需要实时掌握以便进行监测和控制。

目前，用于监测磷元素的方法都是先取水样，然后经过分析仪进行分析比对，具体的原理主要是基于比色方法的钼蓝法或钼黄法，虽然，能够获取水中测磷元素浓度，但是存在一下明显缺陷：

1、水样的抽取，一旦水样无法准确反应水质，那么所分析的结果与实际肯定存在偏差，致使监测和控制无法准确的实施；

2、在线分析仪通常需要复杂的进样系统，单次监测周期较长，通常需要几十分钟才能得到监测结果，效率低；

3、无法实施在线和实时数据反馈式检测，尤其是对于实时性要求比较高的场所，其根本无法实现。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的适用于实时监测液体中磷元素的监测器。

为解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其测器能够放置于所监测液体中，且包括：

器本体，其内部具有安装腔，且具有外接端部；

光束发射单元，其位于安装腔内且具有自外接端部的端面射出光束的发射通道；

荧光接收单元，其位于安装腔内且具有自外接端部的端面接收荧光的接收通道，其中接收通道和发射通道的中心线相交设置；

荧光帽，其可拆卸且密封连接在外接端部；

荧光膜片，其设置在荧光帽上，且包括内膜层和外膜层，其中外膜层为不透光的膜层，所监测液体透过外膜层与所述内膜层接触，内膜层为分析膜层，接收通道和发射通道的中心线分别与分析膜层相交设置；

芯片控制单元，其包括分别与光束发射单元和荧光接收单元相连通的芯片控制单元、实时数据反馈模块，其中自光束发射单元发出的光在内膜层上产生不同于激发波长的荧光，荧光接收单元自接收通道接收到荧光的信息反馈至芯片控制单元并由实时数据反馈模块显示磷元素的信息。

优选地，外接端部的外接端面为平面，荧光膜片与外接端面平行设置，光束发射单元的光束发射端面中心和荧光接收单元的光束接收端面中心分别至荧光膜片的垂直距离相等。这样一来，使得发射和接收行程相等，形成最佳且最准确光波获取，所检测的精度高。

根据本实用新型的一个具体实施和优选方面，接收通道和发射通道的中心线形成角度平分线与荧光膜片垂直设置。这样使得形成有效的荧光区所反应的光波更加准确，提高检测的准确度。

优选地，接收通道和所述发射通道的中心线形成角度平分线与所述荧光膜片中心线重合设置。此时是最佳检测状态。

具体的，接收通道和发射通道的中心线之间形成的角度为60~90°。根据不同水质进行选择设定，以满足不同水域中磷元素的检测。

根据本实用新型的又一具体实施和优选方面，光束发射单元包括同轴且由内向外依次设置的激发光源、激发滤光片、激发隔窗镜片，其中激发隔窗镜片形成有柱形视腔，视腔为发射通道。同轴设置，避免光波的损耗或紊乱，同时在滤光片使用下，能够准确的将用于检测的特殊光波照射至荧光膜片。

优选地，柱形视腔包括由柱形反光镜面构成的腔体、位于柱形腔体外端部的封腔镜片，其中封腔镜片与外接端部的外接端面齐平设置，且封腔镜片为透镜，激发滤光片位于腔体的内端部。进一步在反射镜面和透镜的梳理下，能够避免光波之间的损耗，提高光波的有效检测效率。

根据本实用新型的又一具体实施和优选方面，荧光接收单元包括同轴且由内向外依次设置的探测器、探测滤光片、探测隔窗镜片，其中所述探测隔窗镜片形成有柱形视腔，所述柱形视腔为所述接收通道。同轴设置，避免光波的损耗或紊乱，同时在滤光片使用下，能够准确的将用于检测的特殊光波反馈至探测器。

优选地，柱形视腔包括由柱形反光镜面构成的腔体、位于所述腔体外端部的封腔镜片，其中所述封腔镜片与所述外接端部的外接端面齐平设置，且封腔镜片为透镜，所述的探测滤光片位于所述腔体的内端部。进一步在反射镜面和透镜的梳理下，能够避免光波之间的损耗，提高光波的有效检测效率。

此外，器本体呈圆柱状，荧光帽通过螺纹连接在器本体的一端，且罩设在外接端部上，荧光膜片与荧光帽同心设置，且安装在荧光帽远离器本体的端部。这样不仅造型好看，而且在实施测量和调节所需要的荧光膜片至接收通道和发射通道的外端面垂距调节，以满足不同工况下的检测需要。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型在不需要抽取待测液体为试样的前提下，内膜层与待测液体实时接触，并且由射出光束在内膜层产生不同于激发波长的荧光被接收，从而根据荧光所对应的波长数据实时检测液体中的磷元素，同时，根据待测液体的元素变化，所对应的检测结果随之变化，因此，检测效率高，检测结果准确，而且能够用于一些特殊要求的场所，实用性强。

附图说明

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型的实时监测液体中磷元素的结构示意图；

图2为本实用新型的实时监测液体中磷元素的剖视示意图；

其中：1、器本体；q1、安装腔；w、外接端部；w1、端面；2、光束发射单元；2a、发射通道；20、激发光源；21、激发滤光片；22、激发隔窗镜片；a，b、柱形视腔；a1，b1、腔体；a2，b2、封腔镜片；3、荧光接收单元；3a、接收通道；30、探测器；31、探测滤光片；32、探测隔窗镜片；4、荧光帽；4a、帽腔；5、荧光膜片；50、内膜层；51、外膜层；6、芯片控制单元；60、芯片控制单元。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“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存在居中的元件。当一个元件被认为是“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同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例实时监测液体中磷元素的监测器，其测器能够放置于所监测液体中，因此，具有良好的防水性能。

具体的，监测器包括器本体1、光束发射单元2、荧光接收单元3、荧光帽4、荧光膜片5、芯片控制单元6。

结合图2所示，器本体1呈圆柱状，且内部具有安装腔q1，同时右端部为外接端部w，其中外接端部w的端面w1为平面。

光束发射单元2位于安装腔q1内且具有自端面w1射出光束的发射通道2a。

具体的，光束发射单元2包括同轴且由左向右依次设置的激发光源20、激发滤光片21、激发隔窗镜片22，其中激发隔窗镜片22形成有柱形视腔a，视腔为发射通道20。

柱形视腔a包括由柱形反光镜面构成的腔体a1、位于腔体a1外端部的封腔镜片a2，其中封腔镜片a2与端面w1齐平设置。

本例中，封腔镜片a2可以为平面透镜，同时将腔体a1右端部密封，一旦出现荧光帽4意外脱落时，液体也不会渗入器本体1内，提高使用寿命。

然后，需要说明的平面透镜可以常规凹凸镜面，因此，在激发光源20所发出特殊波段的光束能够经过激发滤光片21的有效过滤，并在腔体a1的反射下，更有效的将光束传导至封腔镜片a2，再由封腔镜片a2对光束整理，使得有效检测光束波长能够准确的照射在荧光膜片5上，从而形成有利于被荧光接收单元3所接收的荧光光束。

腔体a1的中心线与器本体1的中心线相交设置，且位于器本体1的下部，激发滤光片21位于腔体a1的左端部。

当然，也可以在腔体a1的左端部对应设有封腔镜片a2。

荧光接收单元3位于安装腔q1内且具有自端面w1接收荧光的接收通道3a，其中接收通道3a和发射通道2a的中心线相交设置。

本例中，荧光接收单元3位于光束发射单元2的上方，荧光接收单元3包括同轴且由左向右依次设置的探测器30、探测滤光片31、探测隔窗镜片32，其中探测隔窗镜片32形成有柱形视腔b，柱形视腔为接收通道3a。

柱形视腔b包括由柱形反光镜面构成的腔体b1、位于腔体b1外端部的封腔镜片b2，其中封腔镜片b2与端面w1齐平设置，

本例中，封腔镜片b2可以为平面透镜。

然后，需要说明的平面透镜可以常规凹凸镜面，获取的光束通过凹凸镜面的汇聚和分散，并在腔体b1的镜面反射下，经过探测滤光片31的过滤筛选，将对磷元素所影响的光束波长准确的反馈至探测器30，从而提高特殊光束波长的信息获取，更准备的得出检测结果。

腔体b1的中心线与器本体1的中心线相交设置，且位于器本体1的上部，探测滤光片31位于腔体b1的左端部。

当然，也可以在腔体b1的左端部对应设有封腔镜片b2。

同时，本例中，腔体a1和腔体b1的中心线形成的夹角为固定角度，且为60°。

荧光帽4可拆卸且密封连接在外接端部w。

具体的，荧光帽4通过螺纹连接在器本体1的右端，且罩设在外接端部w上，荧光膜片5与荧光帽4同心设置，且安装在荧光帽4远离器本体1的端部。这样不仅造型好看，而且在实施测量和调节所需要的荧光膜片至接收通道和发射通道的外端面垂距调节，以满足不同工况下的检测需要。

本例中，荧光膜片5包括内膜层50和外膜层51，其中外膜层51为不透光的膜层，所监测液体透过外膜层51与内膜层50接触，内膜层50为分析膜层，且所监测液体不会渗透至荧光帽4的帽腔4a中。

同时，外膜层5还能够阻隔外接光线进入帽腔4a中。

具体的，内膜层50和外膜层51厚度相等且与端面w1相互平行设置。

同时，接收通道3a和发射通道2a的外端面至内膜层50的垂直距离相等，且接收通道3a和发射通道2a的中心线分别与内膜层50相交设置。

接收通道3a和发射通道2a的中心线形成角度平分线与荧光膜片垂直设置，本例中，接收通道3a和发射通道2a的中心线形成角度平分线与荧光膜片中心线重合设置。这样一来，使得在相交的点处，能够更准确地获得荧光的信息。

此外，芯片控制单元6，其包括分别与光束发射单元2和荧光接收单元3相连通的芯片控制单元60、有实时数据反馈模块。

最后，需要说明的是，本例中，器本体1、荧光帽4、荧光膜片5三者的中心对齐设置，这样整个产品的结构类似于手电筒造型，不仅外形美观，而且所形成的检测效果最佳。

本实施例的实施过程如下：

将监测器放入所监测液体中，液体透过外膜层51与内膜层50实时接触，此时自光束发射单元2发出的光经过激发滤光片21和激发隔窗镜片22照射至右侧的内膜层50上，并在内膜层50上产生不同于激发波长的荧光，同时，荧光接收单元3自接收通道3a和探测滤光片31，被探测器30获悉对应波长信息，并将该波长信息反馈至芯片控制单元60，接着在芯片控制单元60的处理下，将磷元素含量通过实时数据反馈模块显示。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述监测器能够放置于所监测液体中，且包括：

器本体，其内部具有安装腔，且具有外接端部；

光束发射单元，其位于所述安装腔内且具有自所述外接端部的端面射出光束的发射通道；

荧光接收单元，其位于所述安装腔内且具有自所述外接端部的端面接收荧光的接收通道，其中所述接收通道和所述发射通道的中心线相交设置；

荧光帽，其可拆卸且密封连接在所述外接端部；

荧光膜片，其设置在所述荧光帽上，且包括内膜层和外膜层，其中所述外膜层为不透光的膜层，所监测液体透过所述外膜层与所述内膜层接触，所述的内膜层为分析膜层，所述接收通道和所述发射通道的中心线分别与所述分析膜层相交设置；

芯片控制单元，其包括分别与所述光束发射单元和荧光接收单元相连通的芯片控制单元、实时数据反馈模块，其中自所述光束发射单元发出的光在所述内膜层上产生不同于激发波长的荧光，所述荧光接收单元自所述接收通道接收到荧光的信息反馈至芯片控制单元并由所述实时数据反馈模块显示磷元素的信息。

2.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述外接端部的外接端面为平面，所述荧光膜片与所述外接端面平行设置，所述光束发射单元的光束发射端面中心和所述荧光接收单元的光束接收端面中心分别至所述荧光膜片的垂直距离相等。

3.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述接收通道和所述发射通道的中心线形成角度平分线与所述荧光膜片垂直设置。

4.根据权利要求3所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述接收通道和所述发射通道的中心线形成角度平分线与所述荧光膜片中心线重合设置。

5.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述接收通道和所述发射通道的中心线之间形成的角度为60~90°。

6.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述光束发射单元包括同轴且由内向外依次设置的激发光源、激发滤光片、激发隔窗镜片，其中激发隔窗镜片形成有柱形视腔，所述柱形视腔为所述发射通道。

7.根据权利要求6所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述柱形视腔包括由柱形反光镜面构成的腔体、位于所述腔体外端部的封腔镜片，其中所述封腔镜片与所述外接端部的外接端面齐平设置，且所述封腔镜片为透镜，所述激发滤光片位于所述腔体的内端部。

8.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述荧光接收单元包括同轴且由内向外依次设置的探测器、探测滤光片、探测隔窗镜片，其中所述探测隔窗镜片形成有柱形视腔，所述柱形视腔为所述接收通道。

9.根据权利要求8所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述柱形视腔包括由柱形反光镜面构成的腔体、位于所述腔体外端部的封腔镜片，其中所述封腔镜片与所述外接端部的外接端面齐平设置，且所述封腔镜片为透镜，所述的探测滤光片位于所述腔体的内端部。

10.根据权利要求1所述的适用于实时监测液体中磷元素的监测器，其特征在于：所述器本体呈圆柱状，所述荧光帽通过螺纹连接在所述器本体的一端，且罩设在所述外接端部上，所述荧光膜片与所述荧光帽同心设置，且安装在所述荧光帽远离所述器本体的端部。

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