CN220751956U - 自动清洁型光谱水质探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动清洁型光谱水质探头，其包括壳体、检测系统和清洁组件，壳体形成有检测槽，壳体的内部形成有检测光路；检测系统设置于壳体内，检测系统经检测光路实现水质的测量，检测光路穿过检测槽；清洁组件安装于壳体，清洁组件用于清洁检测槽。壳体上的检测槽用于放置待检测的水样，也可以直接将探头整体浸入到待测水样中，检测槽与外界连通，水会进入检测槽。检测槽内充满水后，启动检测系统，检测系统对检测槽内的水样进行检测，检测完成后，当需要再测试不同水样时，可以先启动清洁组件，对检测槽进行清洗和清洁，去除前一水样的残留，从而提高测量的准确率。该自动清洁型光谱水质探头清洗检测槽方便，提高了水质检测的准确率。

Description

自动清洁型光谱水质探头

技术领域

本实用新型涉及水质监测设备技术领域，尤其涉及一种自动清洁型光谱水质探头。

背景技术

随着经济的发展，水污染问题日益加剧，影响到人民生活和工农业生产。针对人们对水质安全提出的越来越多的需求，开展水质检测是确保水质安全的重要措施之一。

传统采用化学分析法，通过采样一定量的水，向水中加入化学试剂，再通过水质分析仪对水质相关参数进行测定。这种方法分析速度慢、操作复杂，一次测量耗时较长，不能做到实时在线检测；光谱水质监测设备可同时监测化学需氧量(COD，Chemical OxygenDemand)、温度、总有机碳(TOC，Total Organic Carbon)、生化需氧量(BOD，BiochemicalOxygen Demand)、O₃、浊度、苯类有机物、硝氮等各类型污染物参数，并没有产生二次污染排放，已被广泛的应用到水质监测中。目前通常使用水质探头作为光谱水质监测设备对水质进行检测，但现有的水质探头在测试多种水质时，之前检测的水质残留易对检测结果造成影响，造成测量的不准确，检测准确率低。

鉴于此，有必要提供一种新的自动清洁型光谱水质探头，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种自动清洁型光谱水质探头，旨在解决现有技术中水质检测不准确，检测准确率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种自动清洁型光谱水质探头，包括：

壳体，形成有检测槽，所述壳体的内部形成有检测光路；

检测系统，设置于所述壳体内，所述检测系统经所述检测光路实现水质的测量，所述检测光路穿过所述检测槽；

清洁组件，安装于所述壳体，所述清洁组件用于清洁所述检测槽。

在一实施例中，所述清洁组件包括第一驱动件和清洁刷，所述清洁刷可转动地设置于所述壳体外，所述清洁刷用于清洁所述检测槽，所述第一驱动件设置于所述壳体内，所述第一驱动件用于驱动所述清洁刷旋转，以清洁所述检测槽。

在一实施例中，所述清洁组件还包括传动件，所述传动件与所述壳体转动连接，所述第一驱动件与所述传动件的第一端传动连接，所述传动件的第二端伸出所述壳体，所述清洁刷安装于所述传动件的第二端。

在一实施例中，所述壳体还形成有安装槽，所述安装槽设置于所述检测槽的槽口外侧，所述传动件的第二端穿过所述安装槽的一侧壁，所述清洁刷偏心安装于所述传动件的第二端，所述清洁刷远离所述传动件的一端用于伸入所述检测槽。

在一实施例中，所述检测系统包括光源、光纤和光谱仪，所述壳体内还形成有出光光路和收光光路，从所述光源发出的光束依次经所述出光光路、所述检测光路并穿过所述检测槽、所述收光光路后通过所述光纤进入所述光谱仪。

在一实施例中，所述自动清洁型光谱水质探头还包括光路切换件，所述壳体内还形成参比光路，所述参比光路与所述检测光路间隔设置，所述光路切换件用于遮挡所述检测光路或所述参比光路。

在一实施例中，所述光路切换件包括第二驱动件和挡板，所述第二驱动件安装于所述壳体内，所述挡板安装于所述第二驱动件的输出端，所述挡板可转动地设置于所述出光光路和所述检测光路之间，所述第二驱动件用于驱动所述挡板旋转，以遮挡所述检测光路或所述参比光路。

在一实施例中，所述检测系统还包括准直透镜和耦合透镜，所述准直透镜设置于所述出光光路内，所述耦合透镜设置于所述收光光路内。

在一实施例中，所述光源为氙灯光源。

在一实施例中，所述自动清洁型光谱水质探头还包括电路板和出线接口，所述出线接口安装于所述壳体上，所述电路板分别与所述检测系统、所述清洁组件以及所述出线接口通信连接。

上述方案中，自动清洁型光谱水质探头包括壳体、检测系统和清洁组件，壳体形成有检测槽，壳体的内部形成有检测光路；检测系统设置于壳体内，检测系统经检测光路实现水质的测量，检测光路穿过检测槽；清洁组件安装于壳体，清洁组件用于清洁检测槽。壳体上的检测槽用于放置待检测的水样，检测光路贯穿检测槽布置，也可以直接将自动清洁型光谱水质探头整体浸入到待测水样中，检测槽与外界连通，水会进入检测槽。检测槽内充满水后，启动检测系统，检测系统对检测槽内的水样进行检测，该自动清洁型光谱水质探头对前一水样检测完成后，当需要再测试不同水样时，可以先启动清洁组件，对检测槽进行清洗和清洁，去除前一水样的残留，从而提高测量的准确率。该实用新型提高了水质检测的准确率。并且通过内置式的方式，将清洁组件安装在壳体，可以更方便地清洗和清洁检测槽。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例自动清洁型光谱水质探头的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例自动清洁型光谱水质探头的剖视图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为本实用新型实施例自动清洁型光谱水质探头中光路切换件、传动件、以及清洁刷的立体结构示意图。

标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

并且，本实用新型各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参照图1～图3，本实用新型提供一种自动清洁型光谱水质探头100，自动清洁型光谱水质探头100包括壳体1、检测系统2和清洁组件3，壳体1形成有检测槽11，壳体1的内部形成有检测光路201；检测系统2设置于壳体1内，检测系统2经检测光路201实现水质的测量，检测光路201穿过检测槽11；清洁组件3安装于壳体1，清洁组件3用于清洁检测槽11。

上述实施例中，壳体1上的检测槽11用于放置待检测的水样，检测光路201贯穿检测槽11布置，也可以直接将自动清洁型光谱水质探头100整体浸入到待测水样中，检测槽11与外界连通，水会进入检测槽11。检测槽11内充满水后，启动检测系统2，检测系统2对检测槽11内的水样进行检测，该自动清洁型光谱水质探头100对前一水样检测完成后，当需要再测试不同水样时，可以先启动清洁组件3，对检测槽11进行清洗和清洁，去除前一水样的残留，从而提高测量的准确率。该实施例提高了水质检测的准确率。并且内置式的方式，将清洁组件3安装在壳体1，可以更方便地清洗和清洁检测槽11。

具体地，参照图2和图3，清洁组件3包括第一驱动件31和清洁刷32，清洁刷32可转动地设置于壳体1外，清洁刷32用于清洁检测槽11，第一驱动件31设置于壳体1内，第一驱动件31用于驱动清洁刷32旋转，以清洁检测槽11。壳体1形成有内腔，第一驱动件31和检测系统2均固定安装在壳体1的内腔中，而检测槽11位于内腔外部，清洁刷32为了实现对检测槽11的清洗，需要与检测槽11的内壁面接触，而第一驱动件31则驱动清洁刷32旋转完成清洗动作。第一驱动件31具体可以采用现有技术中的旋转电机。其中，清洁刷32可以进行360°的转动。

参照图2和图3，在一实施例中，清洁组件3还包括传动件33，传动件33与壳体1转动连接，第一驱动件31与传动件33的第一端传动连接，传动件33的第二端伸出壳体1，清洁刷32安装于传动件33的第二端。通过在清洁刷32和第一驱动件31之间设置传动件33实现动力的传递，第一驱动件31的安装位置可调性高，从而可以使结构的布置更灵活。

参照图3，在一实施例中，壳体1还形成有安装槽12，安装槽12设置于检测槽11的槽口外侧，传动件33的第二端穿过安装槽12的一侧壁，清洁刷32偏心安装于传动件33的第二端，清洁刷32远离传动件33的一端用于伸入检测槽11。壳体1的侧壁开设有安装槽12，安装槽12的底部继续向下开设有检测槽11。检测槽11的槽口的形状可以为条形口，槽口的尺寸在保证水样能够顺利地进入检测槽11的情况下，条形口的宽度较小，以减少外界环境光进入检测槽11，从而减少环境光对光谱测量的干扰。而清洁刷32的安装位置则处于检测槽11的上方，清洁刷32旋转时，清洁刷32远离传动件33的一端会持续地从条形口旋入检测槽11中，对检测槽11进行清洁并带出清洗后的杂质或残留等。

参照图2，在一实施例中，检测系统2包括光源21、光纤22和光谱仪23，检测系统2还形成有出光光路203和收光光路204，检测光从光源21发出，依次经出光光路203、检测光路201并穿过检测槽11、收光光路204、最后通过光纤22进入光谱仪23。光谱仪23具体可以为现有技术中的紫外可见光谱仪，本实施例采用紫外-可见光谱法技术，与化学法相比，光谱法对环境0污染，无需预处理，并且测试测量周期短，具体地，测量周期可缩短至5s。支持浊度、BOD5(即5天内耗氧微生物消耗的游离氧数量)、COD、TOC、总氮、总磷等参数的测量，从而实现对水质的多参数、快速和实时的测量。

进一步地，检测系统2还包括准直透镜24和耦合透镜25，准直透镜24设置于出光光路203内，耦合透镜25设置于收光光路204内。准直透镜24和耦合透镜25可以均采用石英或者蓝宝石透镜。准直透镜24用于实现检测光的远距离弱衰减传输，耦合透镜25用于实现检测光高效率耦合到光谱仪23内。打开光源21，光源21发出的检测光在出光光路203经准直透镜243准直后，从检测槽11的一侧面进入检测槽11，然后由检测槽11的另一侧面传出，再通过收光光路204内的耦合透镜25汇入光纤22再传输进入光谱仪23里测试数据。通过光纤22将水样的吸收光谱实时传递给光谱仪23，由光谱仪23根据该吸收光谱计算水质相关参数。

需要说明的是，参照图2和图3，检测光路201包括第一通道2011和第二通道2012，第一通道2011位于检测槽11的左侧，第一通道2011的右侧靠近检测槽11布置，第一通道2011的右侧与检测槽11的相接处设置有一个光学玻璃片，通过设置该光学玻璃片防止检测槽11内的待检测的水样进入第一通道2011；第二通道2012位于检测槽11的右侧，第二通道2012的左侧靠近检测槽11布置，第二通道2012的左侧与检测槽11的相接处设置有另一个光学玻璃片，通过设置该光学玻璃片防止检测槽11内的待检测的水样进入第二通道2012。其中，第一通道2011的左侧设置有准直透镜24，第二通道2012的右侧设置有耦合透镜25。检测光路201于检测槽11处可选2mm～30mm的测试光程距离，适用于饮用水、地表水、高污染废水的监测。

本实用新型提供的自动清洁型光谱水质探头100，通过将光源21、准直透镜24和耦合透镜25集成到一个壳体1中，并通过与外界连通的检测槽11，使待测水样进入壳体1内，并位于准直透镜24和耦合透镜25之间的光路上，实现对水样吸收光谱的测量。该自动清洁型光谱水质探头100结构简单，携带和操作方便，能够避免对水质造成二次污染。另外，由于待测水样位于壳体1内，光谱在相对封闭的空间传输，能够一定程度上避免外界环境光对光谱测量的影响。

参照图2和图4，在一实施例中，自动清洁型光谱水质探头100还包括光路切换件4，壳体的内部还形成有与检测光路201间隔设置的参比光路202，光路切换件4用于遮挡检测光路201或参比光路202。光源21发出的光有两种传输状态，首先是打开检测光路201，关闭参比光路202，检测光通过准直透镜24，在检测光路201传输，然后通过耦合透镜25，耦合到光纤22，再进入到光谱仪23实现测量；其次是打开参比光路202，关闭检测光路201，参比光通过准直透镜24，在参比光路202传输，然后通过耦合透镜25，耦合到光纤22再进入到光谱仪23内，从而实现对参比光的测试数据。参比光路202用于检测光谱有无漂移。

具体地，光路切换件4包括第二驱动件41和挡板42，第二驱动件41安装于壳体1内，挡板42安装于第二驱动件41的输出端，挡板42可转动地设置于出光光路203和检测光路201之间，第二驱动件41用于驱动挡板42旋转，以遮挡检测光路201或参比光路202。挡板42上可以相应地开设有凹陷或者通孔，当通孔与光路连通时，则开启对应的光路，挡板42遮住光路时，则该光路关闭。第二驱动件41可以采用现有技术中的旋转电机，由旋转电机作为挡板42的旋转动力源。

在一实施例中，光源21为氙灯光源。氙灯光源为利用氙气放电而发光的电光源21，氙灯光源的光、电参数一致性好，工作状态受外界条件变化的影响小。当然，在其它实施例中，光源21也不限于为氙灯，也可是是卤素灯或LED灯等能够提供全光谱的光源21。

参照图1和图2，在一实施例中，自动清洁型光谱水质探头100还包括电路板5和出线接口6，出线接口6安装于壳体1上，电路板5分别与检测系统2、清洁组件3以及出线接口6通信连接，具体可以是电连接。电路板5实现信号的接收与输出，通过出线接口6可以实现自动清洁型光谱水质探头100整体信号与外界的传输。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，包括：

壳体，形成有检测槽，所述壳体的内部形成有检测光路；

检测系统，设置于所述壳体内，所述检测系统经所述检测光路实现水质的测量，所述检测光路穿过所述检测槽；

清洁组件，安装于所述壳体，所述清洁组件用于清洁所述检测槽。

2.如权利要求1所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述清洁组件包括第一驱动件和清洁刷，所述清洁刷可转动地设置于所述壳体外，所述第一驱动件设置于所述壳体内，所述第一驱动件用于驱动所述清洁刷旋转，以清洁所述检测槽。

3.如权利要求2所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述清洁组件还包括传动件，所述传动件与所述壳体转动连接，所述第一驱动件与所述传动件的第一端传动连接，所述传动件的第二端伸出所述壳体，所述清洁刷安装于所述传动件的第二端。

4.如权利要求3所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述壳体还形成有安装槽，所述安装槽设置于所述检测槽的槽口外侧，所述传动件的第二端穿过所述安装槽的一侧壁，所述清洁刷偏心安装于所述传动件的第二端，所述清洁刷远离所述传动件的一端用于伸入所述检测槽。

5.如权利要求1所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述检测系统包括光源、光纤和光谱仪，所述壳体内还形成有出光光路和收光光路，从所述光源发出的光束依次经所述出光光路、所述检测光路并穿过所述检测槽、所述收光光路后通过所述光纤进入所述光谱仪。

6.如权利要求5所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述自动清洁型光谱水质探头还包括光路切换件，所述壳体内还形成参比光路，所述参比光路与所述检测光路间隔设置，所述光路切换件用于遮挡所述检测光路或所述参比光路。

7.如权利要求6所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述光路切换件包括第二驱动件和挡板，所述第二驱动件安装于所述壳体内，所述挡板安装于所述第二驱动件的输出端，所述挡板可转动地设置于所述出光光路和所述检测光路之间，所述第二驱动件用于驱动所述挡板旋转，以遮挡所述检测光路或所述参比光路。

8.如权利要求6所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述检测系统还包括准直透镜和耦合透镜，所述准直透镜设置于所述出光光路内，所述耦合透镜设置于所述收光光路内。

9.如权利要求5所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述光源为氙灯光源。

10.如权利要求1至9中任一项所述的自动清洁型光谱水质探头，其特征在于，所述自动清洁型光谱水质探头还包括电路板和出线接口，所述出线接口安装于所述壳体上，所述电路板分别与所述检测系统、所述清洁组件以及所述出线接口通信连接。