本实用新型专利技术公开了一种用于检测水中气体浓度的检测装置。其气体渗透管和比色池设置于泵阀舱和控制舱外；泵阀舱的内外实现压力平衡；控制舱内设有支座、微处理器芯片、光电转换与I/V转换电路、A/D转换芯片、泵阀控制开关电路、第一和第二LED光源、第一和第二光电二极管和半透半反镜，泵阀舱内设有微流量泵、三通阀和两通阀；半透半反镜设于支座上的“十”字型通道的内部交汇处。第一、第二LED光源的激发光经半透半反镜分成两路，其中一路经比色池中的被测气体与试剂的渗透平衡液部分吸收后进入第一光电二极管而形成测量信号，另一路直接进入第二光电二极管而形成参照信号，利用测量信号和参照信号而得到被测气体的浓度。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于检测水中气体浓度的检测装置。
技术介绍
对于海洋二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体的检测由来已久。早在20世纪50年代， 日本、美国、英国等国的科学家就开始利用重量法和平衡压力法等手段测量海水中溶解的 无机碳含量。例如，传统的海洋二氧化碳检测方法主要有库伦滴定法、气相色谱法和红外分 光光度法。 库伦滴定法是将库仑仪和专利电解液相结合的检测方法，它利用化学试剂滴定溶 解在库伦池中的二氧化碳数量。该方法由Johnson K.M.等人在1985年首次提出，其优点是 以电量为检测标准，无需基准物质，因此可以达到较高的灵敏度，但其预处理复杂，且影响 因素多，其干扰离子多达几十种，同时滴定起点和终点不易控制，易造成较大误差；另外， 所用电极易受污染腐蚀，无法实现长时间测量。 气相色谱法是指用气体作为顺序相的色谱法，它用于测量海水二氧化碳的原理如 下：利用空气循环栗，使被测海水样品与所取的海平面上空气达到压力平衡（在平衡状态 下，认为水样与空气中的相等），然后将平衡后的气体通入气相色谱分析，得到色谱图，最 后经过一系列分析计算，得到海水的二氧化碳浓度。近年来，随着气相色谱分离技术和相关 学科的发展，气相色谱的检测性能有了很大提高，可以达到较高的精度，但其属于取样分析 法，通常是采集样本后进行实验室测定，操作繁琐，易带来二次污染，同时，该方法对运行环 境要求苛刻，设备复杂，所需样品量大，测量时间长，无法满足在线监测的要求。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的全部或部分缺陷，提供一种用于检测水中气 体浓度的检测装置。 为实现上述目的，本技术所采取的技术方案是：本技术用于检测水中气 体浓度的检测装置包括气体渗透管、比色池、试剂袋、废液袋、密封的栗阀舱和耐静水压的 控制舱；所述气体渗透管和比色池设置于栗阀舱和控制舱外；所述栗阀舱开设有栗阀舱 孔，该栗阀舱孔用平衡膜57密封覆盖且栗阀舱内充满硅油而使栗阀舱的内外实现压力平 衡；所述控制舱内设有微处理器芯片、光电转换与I/V转换电路、A/D转换芯片、栗阀控制开 关电路、第一 LED光源、第二LED光源、第一光电二极管、第二光电二极管、支座和半透半反 镜，第一 LED光源和第二LED光源的激发光的中心波长不同；栗阀舱内设有微流量栗、三通 阀和两通阀；所述光电转换与I/V转换电路的输入端分别与所述第一光电二极管、第二光 电二极管电连接，光电转换与I/V转换电路的输出端与A/D转换芯片的输入端电连接，A/ D转换芯片的输出端与所述微处理器芯片的输入端电连接，所述栗阀控制开关电路的输入 端、第一 LED光源、第二LED光源分别与微处理器芯片的输出端电连接；所述三通阀、微流量 栗、两通阀分别与栗阀控制开关电路的输出端电连接；所述支座上设有"十"字型通道，所述 半透半反镜置于所述"十"字型通道的两条子通道的内部交汇处，所述"十"字型通道的其 中一条子通道的两端端口分别设有所述第二LED光源、所述第二光电二极管；该"十"字型 通道的另一条子通道的一端的端口设有所述第一 LED光源，该子通道的另一端的端口与入 射光纤的一端连接；所述入射光纤的另一端与所述比色池的入射光纤接头连接，所述比色 池的透射光纤接头通过透射光纤与所述第一光电二极管连接；所述比色池的入口与所述气 体渗透管的出口连通，所述气体渗透管的入口与所述微流量栗的出口连通，所述微流量栗 的进口与所述三通阀的公共出口端连通，所述三通阀的一个进口端与试剂袋连通，所述比 色池的出口与所述两通阀的进口端连通，所述两通阀的出口端与所述废液袋连通。 进一步地，本技术还包括清洗液袋，所述清洗液袋与所述三通阀的另一个进 口端连通。 进一步地，本技术还包括试剂舱，所述试剂袋和/或废液袋置于所述试剂舱 内。 进一步地，本技术还包括试剂舱，所述试剂袋、清洗液袋、废液袋中的任一个 或任几个置于所述试剂舱内。 进一步地，本技术所述控制舱内还设有数据存储芯片，所述数据存储芯片的 输入端与所述微处理器芯片的输出端电连接。 进一步地，本技术所述数据存储芯片的输出端与外部的PC机连接。 进一步地，本技术所述微处理器芯片与外部的PC机连接。 进一步地，本技术所述半透半反镜与所述"十"字型通道的两条子通道的夹角 均为45。。 进一步地，本技术所述第一 LED光源和第二LED光源的激发光进入比色池而 被比色池中的试剂与被测气体的渗透平衡液吸收后均能够出现最大吸收效应。 进一步地，本技术所述被测气体为二氧化碳，第一 LED光源的激发光的中心 波长为620nm，第二LED光源的激发光的中心波长为430nm，试剂袋中的试剂为BTB试剂。 与现有技术相比，本技术的有益效果是：（1)本技术可通过对水体中的 二氧化碳、甲烷、硫化氢等被测气体敏感的试剂与被测气体的渗透平衡液在一定波长的光 吸收效应做原位分析，实现对水体中的二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体的浓度进行原位和在 线监测，克服了现有技术无法在深海等极端压力条件下开展水体中气体浓度的监测问题。 (2)本技术检测装置通过栗、阀及管路的合理布局，实现不同测量周期的渗透平衡液在 管路的前后相接的顺序流动，进而实现对水体中被测气体（如二氧化碳、甲烷等）进行连续 监测，具有耐高压、量程宽、灵敏度高、操作简单和检测成本低等优点，排除了样品的二次 污染、采样频率受限等缺点，为解决被测气体的原位和在线监测问题提供了一条有效的途 径。（3)本技术可消除由于光源不稳定带来的误差，使得本技术检测装置即使在水 下长时间运行也具有非常高的测量精度。【附图说明】 图1为本技术用于检测水中气体浓度的检测装置的结构示意图； 图2为控制模块的结构示意图； 图3为本技术检测装置光学检测模块与控制模块的连接示意图； 图4为本技术检测装置的气体采集模块的示意图； 图5为本技术检测装置的气体渗透管采集水体中二氧化碳的示意图； 图6为本技术检测装置的栗阀舱的下盖的结构示意图； 图7为利用本技术检测装置检测标准水样得到的二氧化碳的系统响应值与 标准二氧化碳气体浓度的对应关系曲线。 图中，1.水密接插件，2.控制舱，2a.控制舱的上盖，2b.控制舱的下盖，2c.控制 模块，2d.支座，2e.电池，21. LED光源，22. LED光源，23.入射光纤，23a.入射光纤密封压 套，32.透射光纤，32a.透射光纤密封压套，24.第一光电二极管，25.第二光电二极管，26. 半透半反镜，3.比色池，3a.入射光纤接头，3b.透射光纤接头，3c.比色池入口，3d.比 色池出口，3e.8比色池固定架，3f.比色池固定架，35.排出液管，35a.排出液管密封压 套，4.气体渗透管，4a.气体渗透管入口，4b.气体渗透管出口，4c.铜网罩，43.渗透液 管，5.栗阀舱，5a.栗阀舱的上盖，5b.栗阀舱的下盖，5c.固定杆，5d.固定杆，5e.水密连 接线，51.三通阀，52.微流量栗，53.两通阀，54.进液管，54a.进液管密封压套，55.栗阀 舱孔，56.平衡膜压套，57.平衡膜，6.试剂舱，6b.试剂舱的下盖，61.试剂袋，61a.试剂连本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测水中气体浓度的检测装置，其特征在于：包括气体渗透管（4）、比色池（3）、试剂袋（61）、废液袋（63）、密封的泵阀舱（5）和耐静水压的控制舱（2）；所述气体渗透管（4）和比色池（3）设置于泵阀舱（5）和控制舱（2）外；所述泵阀舱（5）开设有泵阀舱孔（55），该泵阀舱孔（55）用平衡膜57密封覆盖且泵阀舱（5）内充满硅油而使泵阀舱（5）的内外实现压力平衡；所述控制舱（2）内设有微处理器芯片、光电转换与 I/V 转换电路、A/D转换芯片、泵阀控制开关电路、第一LED光源（21）、第二LED光源（22）、第一光电二极管（24）、第二光电二极管（25）、支座（2d）和半透半反镜（26），第一LED光源（21）和第二LED光源（22）的激发光的中心波长不同；泵阀舱（5）内设有微流量泵（52）、三通阀（51）和两通阀（53）；所述光电转换与 I/V 转换电路的输入端分别与所述第一光电二极管（24）、第二光电二极管（25）电连接，光电转换与 I/V 转换电路的输出端与A/D转换芯片的输入端电连接，A/D转换芯片的输出端与所述微处理器芯片的输入端电连接，所述泵阀控制开关电路的输入端、第一LED光源（21）、第二LED光源（22）分别与微处理器芯片的输出端电连接；所述三通阀（51）、微流量泵（52）、两通阀（53）分别与泵阀控制开关电路的输出端电连接；所述支座（2d）上设有“十”字型通道，所述半透半反镜（26）置于所述“十”字型通道的两条子通道的内部交汇处，所述“十”字型通道的其中一条子通道的两端端口分别设有所述第二LED光源（22）、所述第二光电二极管（25）；该“十”字型通道的另一条子通道的一端的端口设有所述第一LED光源（21），该子通道的另一端的端口与入射光纤（23）的一端连接；所述入射光纤（23）的另一端与所述比色池（3）的入射光纤接头连接，所述比色池（3）的透射光纤接头通过透射光纤（32）与所述第一光电二极管（24）连接；所述比色池（3）的入口与所述气体渗透管（4）的出口连通，所述气体渗透管（4）的入口与所述微流量泵（52）的出口连通，所述微流量泵（52）的进口与所述三通阀（51）的公共出口端连通，所述三通阀（51）的一个进口端与试剂袋连通，所述比色池（3）的出口与所述两通阀（53）的进口端连通，所述两通阀（53）的出口端与所述废液袋连通。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤亚伟，叶树明，付秀泉，蒋凯，王可成，罗建超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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