CN219496160U - 一种基于esp32微控制器的水体污染光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，包括：暗盒以及设置在暗盒内的ESP32微控制器、LED光源组、狭缝、滤光片支架、滤光片、凹面镜、透射光栅、摄像头和用以连接上位机的Wi‑Fi模块；ESP32微控制器分别电性连接LED光源组和摄像头，不同波长光源的选择以及开关由ESP32微控制器控制，摄像头捕获的图像经由ESP32微控制器的Wi‑Fi模块传输到上位机。本装置中通过L型光路设计，以及在L型光路内多个光学元件的紧凑布置，具备体积小、结构简单、价格低廉及使用方便的优点，为水体污染物快速检测起到了有益作用。

Description

一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置

技术领域

本实用新型涉光学光谱分析检测技术领域，尤其涉及一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置。

背景技术

现代水质环境监测的一个重要方法是利用光学光谱分析检测技术。该技术采用光谱仪检测水体样本获得光谱数据，与样本水体或化学物质数据进行比对，以判断水体是否遭受污染，污染物为何种化学物质。现有水体光学检测用光谱仪具有较高的测量精度，在实验室环境下可以发挥重要作用，能够定性甚至定量的分析污染物。

然后，如果需要在水体现场快速检测以定性分析污染性质时，现有实验室用光谱仪过大的体积与重量、对工作环境较高的要求、昂贵的价格和复杂的安装调试步骤等缺陷，使其难以部署在检测现场，因此现有实验室用光谱仪的应用范围受到了很大限制。

故需要一种微型、便携、快速部署的光学检测装置，以直观快速的获取光谱信号，达到在线实时测试和监控。

目前，国内外各个领域已有不少微型化、便携式检测仪器的研究。但在国内的研究成果中，由于国内在微型化设备的研究方向上起步较晚，因此用于商业化的正规仪器相对较少。如果能研发一种水体检测仪致力于能够方便快速检测出水体中的污染物，就会带来极大的便捷。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，本装置中通过L型光路设计，以及在L型光路内多个光学元件的紧凑布置，故使得本装置具备体积小、结构简单、价格低廉及使用方便的优点，为监测被污染的水体中化学物质起到了有益的补充和辅助作用。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，包括：

暗盒，

在暗盒内设置遮光板，将暗盒内分隔出L型光路；

设置在L型光路一端的LED光源组；

设置在LED光源组上部的石英皿插槽；

设置在L型光路拐角处的凹面镜；

设置在LED光源组和凹面镜之间的狭缝、滤光片；

设置在L型光路另一端的透射光栅、摄像头；

设置在暗盒内的ESP32微控制器，ESP32微控制器电性连接LED光源组和摄像头。

进一步，光路内的狭缝、滤光片、凹面镜、透射光栅和摄像头各元件中心保持在同一水平线上。

进一步，在暗盒上表面开设线形窄缝，自该线形窄缝中插入滤光片。

进一步，所述狭缝选择0.025mm。

进一步，暗盒内设置滤光片支架，用于对滤光片进行固定。

进一步，所述ESP32微控制器内部包括Wi-Fi模块。

进一步，ESP32微控制器电源线通过圆形孔连接外部电源。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型提供的水体污染光学检测装置，使用遮光板隔离光路，减少光的泄露，使用滤光片滤除杂散光，同时使用摄像头实时捕获图像，使得数据监测更加精准。

2、本实用新型提供的水体污染光学检测装置通过遮光板在暗盒内分隔出L型光路，且L型光路内紧凑布置LED光源组、狭缝、滤光片、凹面镜、透射光栅、摄像头等光学元件；因此与现有技术相比，本实用新型提供的水体污染检测装置结构简单、价格便宜、便于实地监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的水体污染光学检测装置的内部连接示意图；

图2为本实用新型实施例提供的水体污染光学检测装置的外观示意图；

图中：1.暗盒；2.LED光源组；3.狭缝；4.滤光片支架；5.滤光片；6.凹面镜；7.透射光栅；8.摄像头；9.ESP32微控制器；10.Wi-Fi模块；11.遮光板；12.石英皿插槽；13.线形窄缝；14.圆形孔。

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用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其工作的原理是：采用荧光光谱分析法作为检测手段，LED光源作为激发光源照射待测溶液，激发荧光物质使之发生荧光，荧光以固定的发射波长照射到检测器上，得到荧光激发光谱。

基于上述原理，本申请所设计的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置的结构如图1和2所示，包括：

暗盒1，该暗盒1为长方体。

在暗盒1内布置遮光板11，遮光板11呈“L”型结构；故在暗盒1内，遮光板11与暗盒1内壁之间形成L型光路。

在L型光路的一端设置LED光源组2，LED光源作为激发光源。

在LED光源组2的上部设置石英皿插槽12，用于放置待测溶液；且石英皿插槽12正下方的LED光源组2作为激发光源照射待测溶液，激发荧光物质使之发生荧光。

在L型光路的另一端设置透射光栅7、摄像头8，荧光通过透射光栅7衍射到摄像头8上；透射光栅7光栅常数为1/1200mm。

在L型光路的拐角处设置凹面镜6，利用凹面镜6改变光路，凹面镜6会聚荧光并反射到透射光栅7上。

在LED光源组2和凹面镜6之间依次设置狭缝3、滤光片5。

在暗盒1还设置ESP32微控制器9，ESP32微控制器9电性连接LED光源组2和摄像头8。

更具体地，光路内的狭缝3、滤光片5、凹面镜6、透射光栅7和摄像头8各元件中心保持在同一水平线上。

更具体地，在暗盒1上表面开设线形窄缝13，自该线形窄缝13中插入滤光片5，便于滤光片5的手动换取。滤光片5规格取决与发射光谱和激发光谱，减少发射光谱和反光对激发光谱采集的影响。

更具体地，狭缝3规格一般为0.025mm，该规格可以获得较高的分辨率并且透过更多光以提高检测精度。

更具体地，遮光板11用于隔离光路，减少光的泄露。

更具体地，暗盒1内设置滤光片支架4，用于对滤光片5进行固定。

更具体地，本装置中LED光源可依据待测溶液更换，装置采集荧光激发光谱范围为300～1200nm。

更具体地，ESP32微控制器9位于暗盒1内部右上角，内部有Wi-Fi模块10与上位机连接，ESP32微控制器9电源线通过圆形孔14连接外部电源。ESP32微控制器9电性连接LED光源组2和摄像头8，连接线穿过遮光板5并作不透光处理。

更具体地，LED光源可依据待测溶液更换。

本申请所设计的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置的使用过程如下：在暗盒1上石英皿插槽12处，插入待测溶液，ESP32微控制器9控制LED光源组2发出所需波长的光，光源发出的光照射待测溶液后，激发出的荧光通过狭缝3，滤光片5滤除光源，由凹面镜6会聚反射到透射光栅7中，衍射光被ESP32微控制器9控制的摄像头8采集，再由Wi-Fi模块10传输至上位机，进行处理。

以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，包括：

暗盒(1)，

在暗盒(1)内设置遮光板(11)，将暗盒(1)内分隔出L型光路；

设置在L型光路一端的LED光源组(2)；

设置在LED光源组(2)上部的石英皿插槽(12)；

设置在L型光路拐角处的凹面镜(6)；

设置在LED光源组(2)和凹面镜(6)之间的狭缝(3)、滤光片(5)；

设置在L型光路另一端的透射光栅(7)、摄像头(8)；

设置在暗盒(1)内的ESP32微控制器(9)，ESP32微控制器(9)电性连接LED光源组(2)和摄像头(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，光路内的狭缝(3)、滤光片(5)、凹面镜(6)、透射光栅(7)和摄像头(8)各元件中心保持在同一水平线上。

3.根据权利要求2所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，在暗盒(1)上表面开设线形窄缝(13)，自该线形窄缝(13)中插入滤光片(5)。

4.根据权利要求3所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，所述狭缝(3)选择0.025mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，暗盒(1)内设置滤光片支架(4)，用于对滤光片(5)进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，所述ESP32微控制器(9)内部包括Wi-Fi模块(10)。

7.根据权利要求6所述的一种基于ESP32微控制器的水体污染光学检测装置，其特征在于，ESP32微控制器(9)电源线通过圆形孔(14)连接外部电源。