水下实时光学溶解氧测量装置制造方法及图纸

一种水下实时光学溶解氧测量装置，包括密封机壳中光源在内的荧光激发系统，含光电探测器、滤光片、透镜组的荧光接收系统，电路板与含程序控制的单片机构成的荧光测量装置，以及溶解氧传感器和ＰＣ机，其特征是它还包括一个温度传感器，且溶解氧传感器是有两个激发光源的水下溶解氧测量传感器。本发明专利技术结构合理、体积小、重量轻、操作方便、灵敏度和精确度高、动态范围宽、抗电磁干扰性强、抗振动和冲击等特点。原有光纤氧测量装置在海上现场测量时，随时需人员进行操作，而本发明专利技术勿需人员现场操作即可完成全过程的测量工作，因此，它能运用于大风浪恶劣海况条件下测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于海洋生态环境水体、水产养殖、水质及其他污染水体中溶解氧监测的水下实时光学溶解氧测量装置。
技术介绍
随着工农业生产的发展，各种工业废水，生活污水，过量施用化肥，农药等对环境的污染加剧，尤其是水体污染成为人们关心的焦点。作为水质的指示标准—溶解氧的测定地位越来重要，特别是水体溶解氧的现场快速测量更为重要。目前测量水体溶解氧的国家标准方法是winkler碘量法，此法不但存在需消耗大量的样品，而且耗时长，不能现场实时监测。另一种可以现场检测溶解氧浓度的电极类型传感器，如比色法、主次波长分光法、伏安法、氯化锆微量氧分析仪以及聚苯乙烯阴离子交换膜电化学氧传感器等都是基于电极类型的氧传感器。但由于信号电流从产生到达平衡的过程缓慢，限制了测量速度；而且电极的透气膜容易老化，以及它需要依靠电极本身的氧化还原反应来测定氧的浓度，测定过程中需消耗被测样品的氧，因此它的测量精确度和响应时间都受到扩散系数的严重约束、是这类方法的主要缺陷。近年来出现的以多环芳烃荧光猝灭技术和光纤技术为基础的光纤氧测量装置，是将产生的可被氧分子猝灭的荧光试剂制成氧传感膜耦合于光纤端部，采用发光二极管为荧光激发光源，与光电二极管检测系统结合，得到了可用于现场检测水体中溶解氧的光纤氧测量装置。但是，该装置需用价格昂贵的石英光纤束进行光传输，又在现场测量时，其装置繁多(有水上控制器和水下传感器以及连接水上部分和水下部分的繁长的光传输光缆和电缆)。且测量时需人员进行操作，不能全天时、全天候进行监测，不适合海洋较深层测量及恶劣海况(大风浪)环境中工作。因此其广泛的应用受到一定程度的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种不需水下电缆和光缆作传输载体的全自动自容式水下实时光学溶解氧测量装置。本专利技术是对已有光纤溶解氧测量装置的改进，主要是用小角度双激发光及后向荧光接收光学系统替代已有的光纤氧测量装置中的繁长的水下电缆或价格昂贵的石英光缆，以及适应于较深层和恶劣海况海洋环境测量的百叶窗式光陷阱遮光罩与水下密封圆形壳体，集已有光纤氧测量装置的水上控制机箱、传输光缆和水下溶解氧测量探头的全部相应功能于本专利技术中。本专利技术的技术构思是将常规的荧光激发光路与接收光路成“十字交叉”的直角型光学透镜系统，专门设计为小角度α为8°～12°双激发光及后向荧光接收光学系统，以缩小体积，减轻重量，又提高了激发光强度，从而提高了检测灵敏度，扩展了测量动态范围。同时在水下又由于采用全自动自容式、含程序的单片机而无需繁长的昂贵的石英光缆或电缆，即实现水下溶解氧测量探头脱机独立工作；此外，在该装置内还设有一个进行温度补偿的温度传感器，使其测量精确度不因温度漂移而变化，提高了测量精确度。本专利技术包括可以脱机(PC机)独立工作的水下溶解氧测量探头(简称探头)和可以与之相连接的数据处理显示的PC机两大部分，如图1连接图2而成。具体说本专利技术包括密封壳体中光源在内的荧光激发系统、含光电探测器、滤光片、透镜组的荧光接收系统，调制解调放大电路板，电池组、探测器电路板、与含程序控制的单片机构成的荧光测量电学系统，以及含氧传感膜片在内的溶解氧传感器和数据处理的PC机，其特征是它还包括一个固定在连接座上方温度传感器，且溶解氧传感器是有两个激发光源的一个水下溶解氧测量传感因此，本专利技术具有结构单一简装、体积小、重量轻、便携、操作方便、灵敏度和精确度高、动态范围宽、抗电磁干扰性强、抗振动和冲击等特点，并能在较深层和恶劣海况环境下全天时、全天候工作，对传统的溶解氧测量仪和光纤氧测量装置起到扩展和提高作用。在不少情况下能完成它们很难完成，甚至不可能完成的任务。又由于体积小、重量轻、使其与其他海洋监测仪器一起集成为多海洋生态环境检测系统成为可能，以扩大其测量和应用范围。本专利技术还具有生产制作简单，价格低廉的优点。附图说明下面结合附图和实施例进一步说明本专利技术。图1本专利技术的水下溶解氧测量探头结构示意图。图2本专利技术的手持式单片机及与图1连接的示意图。图3本专利技术的氧传感器的结构分解示意图。图4本专利技术的百叶窗式光陷阱分解结构示意图。图5本专利技术的氧传感膜片与密封窗口玻璃片胶合结构示意图。其中1、光源；2、玻璃片；3、氧传感膜片；4、透镜组；5、滤光片；6、光电探测器；7、放大电路板；8、电池组；9、水密封通讯接口；10、吊挂把手；11、配重吊挂环；12、探测器电路板；13、单片机；14、温度传感器；15、遮光探测腔体；16、消光腔体；17、显示屏；18按键19、通讯接口；20、通讯电缆；21、连接座；22、长螺杆；23、遮光帽；24、垫柱；25、荧光测量光学装置；26、光陷阱；27、保护套；28PC机、；29、溶解氧传感器；具体实施方式如图1、图2，本专利技术包括密封壳体中光源1在内的荧光激发系统、含光电探测器6、滤光片5、透镜组4的荧光接收系统，调制解调放大电路板7，电池组8、探测器电路板12、与含程序控制的单片机13构成的荧光测量电学系统，以及含氧传感膜片3的溶解氧传感器29和数据处理的PC机28，其特征是它还包括一个固定在连接座21上方温度传感器14，且溶解氧传感器29是有两个激发光源的一个水下溶解氧测量传感器。如图1，图3，图4，上述溶解氧传感器29，包括荧光激发系统，荧光接收系统和通光窗口水密玻璃片2，以及紧粘贴于其上的氧传感膜片3，安装一个光陷阱26于壳体下端部的连接座21上。该光陷阱26可由连接座21及其下面的以垫柱24相间隔，长螺杆22固定的多个遮光帽23串成的遮光探测腔体15，是一个类似遮光百叶窗样式的柱状腔体。即用三根长螺杆22间隔穿过垫柱24和遮光帽23上的孔，固紧在连接座21下面的螺孔内。进一步考虑到水下现场测量的消光效果，上述溶解氧传感器29，还可在柱状遮光探测腔体15的腔室的下端再安装一个双层平头圆锥形消光腔体16，此双层平头圆锥腔体的壁体和底壁相错有若干小孔，以更好地保证水体及时交换和消光效果。上述光源1为两只蓝光发光二极管，光源1的中心波长为460nm的单一波长光源，型号为XH-383BC-02，因此省去已有的光源1之前的透镜与滤光片组成的光学系统。如图3，上述光源1的中轴线为与线路板10的法线成α为8°～12°小角度固定在探测器电路板12上。从仪器的整体设计来说，倾斜角过大，势必需增大仪器的径向尺寸，不利于小型化；倾斜角过小，容易造成460nm发射光在窗镜上的反射光线进入荧光接收透镜组4的镜筒内，形成噪声干扰(虽有滤光片的阻挡，也要避免)；光电探测器6的型号为OPT-301，该光电探测器6垂直安装在探测器电路板12上，。温度传感器14为一热敏电阻，型号为SJMFE-395-103F。本专利技术由两个激发光源1构成荧光激发系统；由接收透镜组4，滤光片5，探测器6构成荧光接收系统；由氧传感膜片3，通光玻璃片构成与被探测水体接触的通光密封玻璃窗口，荧光激发系统的两个激发光源1以8°～12°的小角度固定在壳体探测端的探测器电路板12上，即由两个LED蓝光发光二极管的激发光源1照射在胶合于密封玻璃片2下端的接触被测水体的氧传感膜片3上，而激发氧传感膜片3所产生的随水体中溶解氧的增加而减弱的荧光信号，则被垂直安装在探测器电路板12上的集成光电二极管的光电探测器6所检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
水下实时光学溶解氧测量装置，包括密封壳体中光源（１）在内的荧光激发系统、含光电探测器（６）、滤光片（５）、透镜组（４）的荧光接收系统，调制解调放大电路板（７），电池组（８）、探测器电路板（１２）、与含程序控制的单片机（１３）构成的荧光测量电学系统，以及含氧传感膜片（３）的溶解氧传感器（２９）和数据处理的ＰＣ机（２８），其特征是它还包括一个固定在连接座（２１）上方温度传感器（１４），且溶解氧传感器（２９）是有两个激发光源（１）的一个水下溶解氧测量传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：荆淼，兰举生，曹为，王进祖，李文龙，鲍建，夏达英，徐之海，王文举，兰鲁光，
申请(专利权)人：国家海洋局第一海洋研究所，中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]