CN219842334U - 一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及水质检测技术领域，公开了一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置。包括底座以及在底座上相对设置的荧光产生机构、滤光机构，还包括电信号检测器；滤光机构包括多个滤光片以及滤光片安装固定件，还包括用于将经过相应滤光片滤光后的荧光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器与电信号检测器连接；荧光产生机构包括样品仓、用于对样品仓内进行不同波段光源照射的光源照射件，样品仓上设有用于对污染物经过相应波段光源照射后产生的荧光进行聚焦并照射至滤光片安装固定件上滤光片处的聚焦件。通过多个LED光源和不同波长的带通滤光片的切换，实现了对多种污染物的种类及其浓度的快速检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质检测技术领域，具体涉及一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置。
背景技术
对水体中污染物进行实时有效的监测是水体治理的重要手段。
目前采用荧光分析法进行水质检测的仪器主要是叶绿素荧光传感器，虽然叶绿素荧光传感器可以快速检测出水体中的叶绿素物质的浓度，但是其检测物质类别单一，不能快速有效地检测出水体中的多种污染物的种类及其浓度，检测速度慢。
发明内容
针对现有技术中污染物检测仪器能够检测的污染物种类单一且检测速度慢的不足，本实用新型提供一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，可以解决上述问题。
一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，包括底座以及在底座上相对设置的荧光产生机构、滤光机构，还包括电信号检测器：
滤光机构包括多个滤光片以及滤光片安装固定件，还包括用于将经过相应滤光片滤光后的荧光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器与电信号检测器连接；
荧光产生机构包括样品仓、用于对样品仓内进行不同波段光源照射的光源照射件，样品仓上设有用于对污染物经过相应波段光源照射后产生的荧光进行聚焦并照射至滤光片安装固定件上滤光片处的聚焦件。
作为一种优选的实施方式，所述滤光片安装固定件包括圆盘以及圆盘支架，所述圆盘支架固定安装于底座上，所述圆盘与底座垂直且可转动地安装在圆盘支架上，所述圆盘上设有多个用于可拆卸式安装滤光片的安装槽。
作为一种优选的实施方式，所述安装槽内壁处设有压圈。所述滤光片的数目与压圈的数目一致，数目为5，允许通过的波段范围分别为250-290nm、345-385nm、430-460nm、555-585nm以及655-685nm。
作为一种优选的实施方式，所述圆盘支架还包括步进电机，所述圆盘通过步进电机可转动地安装在圆盘支架上。
作为一种优选的实施方式，所述样品仓包括样品仓体以及用于覆盖于样品仓体上的样品仓盖，所述样品仓体上方开设有开口，所述样品仓盖覆盖所述样品仓体的开口，样品仓体内底部放置有用于承载待测样本的比色皿。
作为一种优选的实施方式，所述光源照射件包括第一LED灯安装柱体，所述第一LED灯安装柱体设置于样品仓体与转盘正对面相邻的侧壁面上，所述第一LED灯安装柱内部设有多个第一LED灯光路通道，且多个第一LED灯光路通道均与样品仓体连通。一个光路通道内放置有一个光源，光源包括紫外发光LED、紫色发光LED以及绿色发光LED，分别能够发射波长为270-280nm、410-430nm、540-560nm的激发光源。
作为一种优选的实施方式，所述光源照射件还包括第二LED灯安装柱体，所述第二LED灯安装柱体设置于样品仓体与转盘正对面相邻的另一侧壁面上，所述第二LED灯安装柱内部设有多个第二LED灯光路通道，且多个第二LED灯光路通道均与样品仓体连通。由于污染物激发的荧光强度受激发光强的影响比较大，所以需要固定LED，根据LED光源的外形设计固定结构，可见光LED由固定支架固定，紫外LED照射时本身功率比较大，需要加一个散热基板，用机械抓手固定。
作为一种优选的实施方式，所述聚焦件包括聚焦透镜，所述聚焦透镜设于样品仓体与转盘正对的壁面上。样品仓中产生荧光，通过聚焦透镜对荧光进行聚集。
作为一种优选的实施方式，所述样品仓体上与安装聚焦镜的壁面相对的壁面上还设有反光镜。样品仓中产生荧光，通过反光镜对荧光进行反射，实现荧光增强的效果。
作为一种优选的实施方式，所述多污染物检测装置还包括可盖合在底座上的遮光罩子。检测时把待测样本放入样品仓中，首先盖上样品仓盖，其次盖上遮光盖，保证检测荧光时，不受外界光的影响。
本实用新型的有益效果包括：
1.提出了一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，通过多激发-多发射的可切换模式的荧光光路结构，配合多个LED光源和不同波长的带通滤光片，实现对多个激发波段-发射波段的荧光强度的测量。该检测装置可以检测苯酚、色氨酸、荧光增白剂、荧光素、叶绿素以及罗丹明等污染物，实现了对多种污染物的种类及其浓度的快速检测。
2.在聚焦件上设置了聚光透镜和反光镜，进一步增强了荧光检测的信号强度，提高多污染物检测装置的灵敏度，可以满足对特定微弱荧光信号的处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置的结构示意图；
图2为一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置的后视图；
图3为一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置的俯视图；
图中：1、底座，2、遮光罩子，31、样品仓体，32、样品仓盖，4、光源照射件，51、聚焦透镜，52、反光镜，6、滤光片，7、滤光片安装固定件，71、圆盘，72、圆盘支架，73、步进电机。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一：
参照图1，一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，包括底座1、遮光罩子2以及在底座1上相对设置的荧光产生机构、滤光机构，还包括电信号检测器，遮光罩子2可盖合在底座上。
滤光机构包括多个滤光片6以及滤光片安装固定件7，还包括用于将经过相应滤光片滤光后的荧光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器与电信号检测器连接。多个滤光片6允许通过的波长范围分别为250-290nm、345-385nm、430-460nm、555-585nm、655-685nm。
滤光片安装固定件7包括圆盘71以及圆盘支架72，所述圆盘支架72固定安装于底座1上，所述圆盘71与底座1垂直且可转动地安装在圆盘支架72上，圆盘71上设有多个用于可拆卸式安装滤光片6的安装槽，安装槽内壁处设有压圈，圆盘支架72还包括步进电机73，圆盘71通过步进电机73可转动地安装在圆盘支架72上。
荧光产生机构包括样品仓、用于对样品仓内进行不同波段光源照射的光源照射件，样品仓上设有用于对污染物经过相应波段光源照射后产生的荧光进行聚焦并照射至滤光片安装固定件上滤光片处的聚焦件。样品仓包括样品仓体31以及用于覆盖于样品仓体上的样品仓盖32，所述样品仓体31上方开设有开口，所述样品仓盖32覆盖所述样品仓体31的开口，样品仓体31内底部放置有用于承载待测样本的比色皿。样品仓靠近圆盘71的一侧仓壁打通，放置聚焦透镜51，样品仓远离圆盘的一侧仓壁打通，放置反光镜52。
光源照射件4包括第一LED灯安装柱体，所述第一LED灯安装柱体设置于样品仓体31与转盘正对面相邻的侧壁面上，所述第一LED灯安装柱内部设有多个第一LED灯光路通道，且多个第一LED灯光路通道均与样品仓体连通。光源照射件4还包括第二LED灯安装柱体，所述第二LED灯安装柱体设置于样品仓体31与转盘正对面相邻的另一侧壁面上，所述第二LED灯安装柱内部设有多个第二LED灯光路通道，且多个第二LED灯光路通道均与样品仓体31连通。
光路通道的数目与光源数目一致，所述光源的连接线通过光源固定支架或机械抓手固定在底座上。一侧的柱体中开有一条光路通道，用来放置紫外发光LED，并通过机械抓手进行固定。另一侧的柱体中开有两条光路通道，用来放置紫色发光LED和绿色发光LED，并通过光源固定支架进行固定。由于污染物激发的荧光强度受激发光强的影响比较大，所以需要固定LED，根据LED光源的外形设计固定结构，可见光LED由固定支架固定，紫外LED照射时本身功率比较大，需要加一个散热基板，用机械抓手固定。
光源分别为能够发射波长270-280nm的紫外发光LED、能够发射波长为410-430nm的紫色发光LED以及能够发射波长为540-560nm绿色发光LED。
电信号检测器包括信号放大电路和用于对荧光信号进行分析处理的微处理器，所述信号放大电路与光电传感器连接。
进一步地，柱体为圆柱。
进一步地，光电传感器为S1227-BQ型光电二极管，灵敏度为0.36A/W，最大暗电流为5pA，波长响应范围为190-1000nm。
一种基于荧光传感的多源水污染物检测装置的使用过程：
将盛放有待测样本的比色皿放入样品仓体31内底部，依次盖上样品仓盖32和遮光罩子2，控制不同激发波长的LED光源，LED光源包括紫外发光LED、紫色发光LED以及绿色发光LED，分别能够发射波长为270-280nm、410-430nm、540-560nm的激发光源，对应不同的激发模式，LED光源依次发射光束到样品仓。遮光罩子2和样品仓盖32用于在测量时遮蔽外界光，以免被影响。
在激发波长光源照射下，样品仓中的待测样本产生荧光，通过聚光透镜51对产生的荧光进行聚集，通过反光镜52对产生的荧光进行反射，实现荧光增强的效果。然后通过滤光片安装固定件7依次切换5个不同波长的带通滤光片，从而实现在不同发射波长下，对产生的荧光进行接收。
在滤光机构后设置有光电传感器，光电传感器接收滤光片6滤出的荧光信号并将其转换为电信号，通过电信号检测器中的信号放大电路对荧光信号进行放大处理，通过电信号检测器中的微处理器分析出水体中污染物的种类及其浓度，最终实现对水体中苯酚、色氨酸、荧光增白剂、荧光素、叶绿素、罗丹明等污染物的种类和浓度的测量。
其中激发波段270-280nm与发射波段250-290nm的组合代表污染物：苯酚，激发波段270-280nm与发射波段345-385nm的组合代表污染物：色氨酸，激发波段270-280nm与发射波段430-460nm的组合代表污染物：荧光增白剂，激发波段410-430nm与发射波段555-585nm的组合代表污染物：荧光素，激发波段410-430nm与发射波段655-685nm的组合代表污染物：叶绿素污染物，激发波段540-560nm与发射波段655-685nm的组合代表污染物：罗丹明。
通过使用本实施例中提供的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，可以实现检测仪器能够检测的污染物种类多样且检测速度块的要求，具有较好的应用和推广的前景。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，包括底座以及在底座上相对设置的荧光产生机构、滤光机构，还包括电信号检测器；
滤光机构包括多个滤光片以及滤光片安装固定件，还包括用于将经过相应滤光片滤光后的荧光信号转换为电信号的光电传感器，所述光电传感器与电信号检测器连接；
荧光产生机构包括样品仓、用于对样品仓内进行不同波段光源照射的光源照射件，样品仓上设有用于对污染物经过相应波段光源照射后产生的荧光进行聚焦并照射至滤光片安装固定件上滤光片处的聚焦件。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述滤光片安装固定件包括圆盘以及圆盘支架，所述圆盘支架固定安装于底座上，所述圆盘与底座垂直且可转动地安装在圆盘支架上，所述圆盘上设有多个用于可拆卸式安装滤光片的安装槽。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述安装槽内壁处设有压圈。
4.根据权利要求2所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述圆盘支架还包括步进电机，所述圆盘通过步进电机可转动地安装在圆盘支架上。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述样品仓包括样品仓体以及用于覆盖于样品仓体上的样品仓盖，所述样品仓体上方开设有开口，所述样品仓盖覆盖所述样品仓体的开口，样品仓体内底部放置有用于承载待测样本的比色皿。
6.根据权利要求5所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述光源照射件包括第一LED灯安装柱体，所述第一LED灯安装柱体设置于样品仓体与转盘正对面相邻的侧壁面上，所述第一LED灯安装柱内部设有多个第一LED灯光路通道，且多个第一LED灯光路通道均与样品仓体连通。
7.根据权利要求6所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述光源照射件还包括第二LED灯安装柱体，所述第二LED灯安装柱体设置于样品仓体与转盘正对面相邻的另一侧壁面上，所述第二LED灯安装柱内部设有多个第二LED灯光路通道，且多个第二LED灯光路通道均与样品仓体连通。
8.根据权利要求6所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述聚焦件包括聚焦透镜，所述聚焦透镜设于样品仓体与转盘正对的壁面上。
9.根据权利要求8所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述样品仓体上与安装聚焦镜的壁面相对的壁面上还设有反光镜。
10.根据权利要求1所述的一种基于三维荧光光谱法的多污染物检测装置，其特征在于，所述多污染物检测装置还包括可盖合在底座上的遮光罩子。
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