专利名称：一种投入式荧光法水质在线分析仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可监测水中叶绿素a、矿物油含量的荧光法水质在线分析仪，属于水质监测设备技术领域。
背景技术：
水体富营养化是随着水体中氮、磷等营养成份的增加、浮游植物的生产量增加所产生的现象。水中的叶绿素是评价水体富营养化程度最直接有效的方法，是反映水体初级生产力一个重要指标。水质监测技术规范中规定，在湖泊、水库等水体水质监测中，叶绿素 a属于常规监测项目。传统测定水体中的叶绿素常采用分光光度法，一般在实验室中进行。测定时首先要采集水样，样品必须经过浓缩、过滤等预处理后才能进行分析，测试过程耗时，且灵敏度较低，干扰因素多，需要有经验的分析人员才能确保数据的良好及一致性。利用分光光度法，不能进行叶绿素a的在线监测，无法获得水质质量的实时数据。采用荧光光度法测定水体中的叶绿素a，无需把细胞搅破，不需对样品进行预处理，可直接对样品进行测试，能真实反应叶绿素在现场条件中鲜活的表现。现有的叶绿素荧光分析仪多为柜式，存在体积大、耗能多、价钱昂贵等特点，不利于安装和维护，不能于水体中直接进行测量，难以实现水体中叶绿素的实时、原位分析。矿物油是一种由低级烷烃碳氢化合物(C5-C9)和环状单核碳氢化合物流体状溶液组成的。近年来，工业企业排放的含油污水量不断增加，海上石油运输泄露事件时有发生，致使大量矿物油进入地表水体，破坏了天然水体耗氧与复氧之间原有的平衡关系，影响了水生生物的正常生存与生长，油类及其分解产物中的多种有毒物质通过食物链进入人体，危害人体健康。目前，我国使用现场取样试验室分析的方法对水中矿物油含量进行测量，主要有重量法、非分散红外法、红外光度法、紫外吸收法、荧光法等。取样分析法存在取样困难、周期长、耗费大量人力等缺点。当前国内外水中矿物油在线分析仪普遍采用光散射法、红外光度法、荧光法，采用光散射法只检测到水体中成分散状态的油，灵敏度低。而矿物油浓度低于lmg/L即可完全溶于水中。红外光度法为国家标准方法，但所用的萃取剂四氯化碳是国际公约《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》限制使用的试剂，至2010年发展中国家必须全部停用。相比之下，采用荧光法的在线分析仪耗时短、灵敏度高。我国国家环境保护总局颁布的HJ/T 92-2002《水污染物排放总量监测技术规范》中也明确规定水中油自动在线测量法为荧光法、红外法。目前，不论以哪种原理为基础的水中矿物油在线分析仪多数为柜式设计，对使用环境要求较高，使用时需安装在站房内，并且需要水样采集装置，将待测水样引入仪器进行测量。这样一来，由于矿物油的特殊性质，在水样采集时含量已经发生变化，无法准确测量水中矿物油含量。在测量过程中，大部分仪器都需要化学试剂，给环境带来二次污染。只有国外个别厂家生产出投入式水中油在线分析仪，但由于水质环境以及油品种类复杂，国内外油质差别很大，导致此类产品并不能适合国内水质环境下水中油含量的检测。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对水体进行原位检测、不需有机溶剂萃取、对环境无二次污染、可监测水中叶绿素a或者矿物油含量的投入式荧光法在线分析仪。解决上述技术问题的技术方案是
一种投入式荧光法水质在线分析仪，它由密封的金属外壳体和检测部分组成，外壳体内有两个腔室，一个腔室内安装检测部分，另一个腔室外壳体壁上有多个流水孔与外界相通，两个腔室之间防水密封，两个腔室之间的室壁上开有两个通光孔，通光孔处安装密封石英镜片，两个通光孔的轴线为90度相交，检测部分包括紫外光源、透镜、激发滤光片、发射滤光片、光电检测器、信号处理和控制单元，其中紫外光源、透镜、激发滤光片安装在一个通光孔的轴线上，发射滤光片安装在另一个通光孔的轴线上，发射滤光片与光电检测器相连接，信号处理和控制单元分别与紫外光源、光电检测器相连接，信号处理和控制单元连接有信号电缆，信号电缆通过外壳体连接的防水连接器与上位机相连接。上述投入式荧光法水质在线分析仪，所述有流水孔的腔室的外壳体壁上有四个流水孔，孔直径为8-12cm，在腔室内有两片遮光罩，遮光罩为腔室截面一半大小的浇注尼龙片，成对角且上下两层固定在腔室内壁上，形成Z型流路，Z型流路与流水孔相通，组成水样流路。上述投入式荧光法水质在线分析仪，所述信号处理和控制单元由信号放大模块、 脉冲信号解调、整流模块、二阶滤波模块组成。上述投入式荧光法水质在线分析仪，它还有微型空气自动清洗装置，自动清洗装置包括微型空压机、PLC控制盒、压力控制器、储气罐、电磁阀、防水接头、导气管和弯通接头，其中微型空压机、PLC控制盒、压力控制器、储气罐、电磁阀、防水接头组成外设部分，外设部分通过导气管和弯通接头与有流水孔的腔室相连通，弯通接头固定在外壳体上。上述投入式荧光法水质在线分析仪，外壳体顶端设有两个吊环。采用本发明结构的投入式荧光法水质在线分析仪，克服了现有分析水中叶绿素a、 矿物油的仪器存在的体积大、耗能多、价钱昂贵、不利于安装和维护、不能于水体中直接进行测量、难以实现水体监测实时、原位分析的缺点，具有如下优点
仪器体积小、重量轻、结构简单合理、使用方便、测量快速准确，并对仪器外部进行了防水设计，可投入水中对水体进行原位检测；
检测方法采用了荧光法，不需有机溶剂萃取，对环境无二次污染； 自动清洗装置可以对仪器视窗表面定期自动清洗，降低仪器维护量。


图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明的外观示意图3是本发明的自动清洗装置的结构示意图。图中标记如下前壳体1、紫外光源2、透镜3、激发滤光片4、弯通接头5、密封石英镜片6、发射滤光片7、后壳体8、遮光罩9、光电检测器10、信号处理和控制单元11、吊环12、
4防水连接器13、微型空压机14、PLC控制盒15、压力控制器16、电磁阀17、防水接头18、储气罐19、流水孔20。
具体实施例方式图中显示，本发明为单筒探头式，主要由外壳体、检测部分、自动清洗装置等组成。图中显示，外壳体选用防锈铝或不锈钢材料，可以为多种几何形状，本发明的以下实施例采用圆筒体形状。在本实施例中，外壳体的前部为前壳体1，其内部腔室为圆柱体形状。外壳体的后部为后壳体8，其内部腔室分为两个半圆柱腔室，一个半圆柱腔室与前壳体1内的腔室相连通。前壳体1的圆柱体腔室底部和后壳体8的没有连通的半圆柱腔室的侧面均设有通光孔， 两通光孔在两条互成90°C角的轴线上。分析仪外壳体顶端通过防水连接器13与多芯电缆连接，实现与上位机的数据传输并接受控制。外壳体顶端设有两个吊环12。外壳体顶端、前壳体1和后壳体2部件连接处密封防水设计，用0型密封圈密封。通光孔处安装水密封石英镜片6，用防水密封胶固定。图中显示，在后壳体2的没有与前壳体1内的腔室相连通的腔室体壁上设有四个流水孔20，孔直径为8-12Cm。遮光罩9为两片腔室半径大小的浇注尼龙片，成对角且上下两层固定在后壳体2的该腔室的内壁上，形成Z型流路，Z型流路与流水孔20相通，组成水样流路。图中显示，分析仪外壳体的没有流水孔的腔室内部有激发部分、接收部分、信号处理单元和控制单元11。激发部分由光源2、透镜3、激发滤光片4组成，它们安装在发同一光轴线上，该光轴线与一个通光孔的轴线重合。接收部分由发射滤光片7、光电检测器10组成，接收部分的光轴线与另一个通光孔的轴线相重合。信号处理和控制单元11固定在腔室的双层电路隔板上，分别与紫外光源2、光电检测器10相连接。在本发明的实施例中，光源2采用亮度的LED，由信号处理和控制单元11的光源脉冲调制电路控制发出脉冲激发光，经激发滤光片4滤光。光电检测器10接受荧光信号，通过光电转换器将光信号转换为电信号。信号处理和控制单元11由信号放大模块、脉冲信号解调、整流模块、二阶滤波模块组成，提供脉冲检测方式，进行分析运算。图中显示，自动清洗装置为微型空气自动清洗装置。自动清洗装置包括外设部分 (微型空压机14、PLC控制盒15、压力控制器16、电磁阀17、防水接头18、储气罐19)、导气管和弯通接头5，其中外设部分控制整个清洗过程。自动清洗装置通过导气管和弯通接头5 与后壳体2的腔室相连，弯通接头5固定后壳体2的外壳上，对通光孔上安装的密封石英镜片6实施清洗。在本发明中，根据检测参数不同，所述光源、发射滤光片和激发滤光片波长不同。叶绿素a对应光源波长为470nm，激发滤光片波长为470nm，发射滤光片波长为 610nm-715nm ；矿物油对应光源波长为360nm，激发滤光片波长为360nm，发射滤光片波长为 410nm-600nmo本发明的工作过程如下
测量开始前，自动清洗装置通过弯通接头5自动对仪器的密封石英镜片6进行清洗。 紫外光源2在光源脉冲调制模块的控制下，发出脉冲激发光，脉冲激发光经透镜3，再由激发滤光片4滤光，再经密封石英镜片6照射与密封石英镜片6接触的被测水样，水样受到激发后产生荧光，荧光经与光源轴线成90°C夹角的密封石英镜片6和发射滤光片7滤光后到光电检测器10，光电检测器10将荧光信号转化为电信号并放大传入信号处理和控制单元 11，信号处理和控制单元11对脉冲信号进行放大和信号的解调、整流、计算等处理，最终传至上位机或数据采集系统。
权利要求
1.一种投入式荧光法水质在线分析仪，其特征在于它由密封的金属外壳体和检测部分组成，外壳体内有两个腔室，一个腔室内安装检测部分，另一个腔室外壳体壁上有多个流水孔00)与外界相通，两个腔室之间防水密封，两个腔室之间的室壁上开有两个通光孔， 通光孔处安装密封石英镜片(6)，两个通光孔的轴线为90度相交，检测部分包括紫外光源 O)、透镜(3)、激发滤光片G)、发射滤光片(7)，光电检测器(10)，信号处理和控制单元 (11)，其中紫外光源O)、透镜(3)、激发滤光片(4)安装在一个通光孔的轴线上，发射滤光片(7)安装在另一个通光孔的轴线上，发射滤光片(7)与光电检测器(10)相连接，信号处理和控制单元(11)分别与紫外光源O)、光电检测器(10)相连接，信号处理和控制单元 (11)连接有信号电缆，信号电缆通过外壳体连接的防水连接器(1 与上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的投入式荧光法水质在线分析仪，其特征在于所述有流水孔00)的腔室的外壳体壁上有四个流水孔(20)，孔直径为8-12Cm，在腔室内有两片遮光罩(9)，遮光罩(9)为腔室截面一半大小的浇注尼龙片，成对角且上下两层固定在腔室内壁上，形成Z型流路，Z型流路与流水孔相通，组成水样流路。
3.根据权利要求1或2所述的投入式荧光法水质在线分析仪，其特征在于所述信号处理和控制单元(11)由信号放大模块、脉冲信号解调、整流模块、二阶滤波模块组成。
4.根据权利要求3所述的投入式荧光法水质在线分析仪，其特征在于它还有微型空气自动清洗装置，自动清洗装置包括微型空压机(14)、PLC控制盒(15)、压力控制器(16)、 电磁阀(17)、防水接头(18)、储气罐(19)、导气管和弯通接头(5)，其中微型空压机(14)、 PLC控制盒(15)、压力控制器(16)、电磁阀(17)、防水接头(18)、储气罐(19)组成外设部分，外设部分通过导气管和弯通接头(5)与有流水孔00)的腔室相连通，弯通接头(5)固定在外壳体上。
5.根据权利要求4所述的投入式荧光法水质在线分析仪，其特征在于外壳体顶端设有两个吊环(12)。
全文摘要
一种投入式荧光法水质在线分析仪,属于水质监测设备技术领域,用于对水体进行原位检测其技术方案是它由密封的金属外壳体和检测部分组成，外壳体内有两个腔室，一个腔室内安装检测部分，另一个腔室外壳体壁上有多个流水孔与外界相通，两个腔室之间的室壁上开有两个通光孔，通光孔处安装密封石英镜片，两个通光孔的轴线为90度相交，检测部分的紫外光源、透镜、激发滤光片安装在一个通光孔的轴线上，发射滤光片安装在另一个通光孔的轴线上，发射滤光片与光电检测器相连接，信号处理和控制单元分别与紫外光源、光电检测器相连接。本发明的仪器体积小、重量轻、结构简单合理、使用方便、测量快速准确、有防水设计，可投入水中对水体进行原位检测。
文档编号G01N21/64GK102253018SQ20111010574
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘君华, 刘翠红, 卢艳青, 安胜波, 李少华, 李晓光, 杨杰, 胡海珠, 许利剑, 郝龙腾 申请人:河北先河环保科技股份有限公司