便携式水下原位荧光仪光机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种便携式水下原位荧光仪光机系统，包括有黑尼龙筒体，黑尼龙筒体之间有空腔半圆座构成监测筒体，监测筒体两端筒口中有端盖，监测筒体外套有黑尼龙外壳。本发明专利技术实现了水样的荧光测量，可实现对荧光测量中的测量光影响的实时监控，本发明专利技术集成有温度及压力传感器，可以监测水温水压。本发明专利技术中的窗片清洁刷，解决了传感器长期水下使用时的窗口清洁问题。本发明专利技术可以用作环境监测部门对水体水样的野外快速调查，具有重量轻，便于携带等优点，也可安装于浮标或者自动监测站上用于对固定监测点水体的长期连续监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量系统领域，尤其是一种用于水样测量的测量系统，具体为一种便 携式水下原位荧光仪光机系统。
技术介绍
活体荧光法是一种无需实验室化学处理，即可实时、快速、原位检测水体水质的方 法。现有活体荧光水下光机测量装置机体为了防水防锈，多全采用不锈钢外壳，结构复杂， 造价昂贵，由此造成设备过大过重，便携性极差，无法满足现代环境监测对水体水质快速原 位监测的要求。这些仪器往往功能单一，在对荧光进行测量的同时，缺少对水体浊度，水温 水压的测量，这样无法为水体水质的分析和改善提供更全面的数据信息。在使用中还发现， 由于野外水下环境复杂，仪器的光学监测窗口，极易受水中悬浮物及微生物的附着，影响光 路的测量，因此不能被固定在某一点进行长期的连续测量。此外为了改善仪器性能，装置中 对于多激发光源及其监控装置的光机设计也是亟待解决的关键性问题。可见这些问题存在 制约着活体荧光光机测量装置大规模的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种便携式水下原位荧光仪光机系统，以解决现有技术存在 的结构复杂，无法实现连续测量，测量参数单一，测量窗口易受水中微生物附着的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为便携式水下原位荧光仪光机系统，包括有第一、第二黑尼龙筒体，所述黑尼龙筒体 之间密封连接内有空腔的半圆座构成监测筒体，所述监测筒体两端筒口中分别设置有密封 的端盖，监测筒体外套有黑尼龙外壳，所述黑尼龙外壳和监测筒体之间连接有支撑柱，其特 征在于所述监测筒体一端端盖中插接有插接式电缆，另一端端盖中设置有压力传感器，监 测筒体中的黑尼龙筒体内设置有彼此电连接的信号检测电路、数据采集电路和由微处理器 构成的微控制电路，所述压力传感器与所述信号检测电路电连接，所述半圆座顶部、半圆座 和黑尼龙筒体结合处的黑尼龙筒体端壁上部分别设置有彼此成U形分布的窗片，其中第一 黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁下部安装有荧光激发光源，所述端壁上部位于对应窗片处 安装有与信号检测电路电连接的光电倍增管；半圆座空腔中设置有位于荧光激发光源光路 上的45°分束片，所述45°分束片位于半圆座顶部窗片下方且反射面朝向半圆座顶部窗 片；所述第二黑尼龙筒体内部位于对应窗片处设置有浊度测量光源、位于45°分束片透射 光路上的与信号检测电路电连接的光强探测器，所述光电倍增管位于浊度测量光源的出射 光光路上；所述黑尼龙筒体和半圆座结合处的侧壁上部之间还安装有可转动的窗片清洁 刷，窗片清洁刷的刷毛与U形分布的窗片接触，所述第二黑尼龙筒体和半圆座结合处的侧 壁上部还设置有与水接触的且与信号检测电路电连接的水温传感器。所述的便携式水下原位荧光仪光机系统，其特征在于所述窗片清洁刷包括矩形 框状的刷体，所述刷体上部安装有转轴，转轴两端分别转动安装在黑尼龙筒体和半圆座结合处的侧壁上部，一个黑尼龙筒体内设置有与转轴传动连接的电机，刷体的底部、侧部对应 U形分布的窗片位置分别设置有与窗片接触的刷毛，所述黑尼龙筒体和半圆座结合处侧壁 上部开有弧形槽，转轴上部设置有卡入弧形槽中的限位卡。所述的便携式水下原位荧光仪光机系统，其特征在于所述荧光激发光源采用六 种不同波段的高亮LED。所述的便携式水下原位荧光仪光机系统，其特征在于所述浊度测量光源采用 7IOnm波段的LED。1所述的便携式水下原位荧光仪光机系统，其特征在于所述光强探测器采用硅光二极管。所述的便携式水下原位荧光仪光机系统，其特征在于所述荧光光源、45°分束片 之间光路上的第一黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁中设置有滤光片，所述45°分束片、光 强探测器之间光路上的第二黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁中设置有双凸透镜，所述浊度 测量光源、第二黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁中的窗片之间设置有双路透镜，所述光电 倍增管、第一黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁中的窗片之间亦设置有双路透镜。本专利技术利用了一种含有45度光束，实现了便携式水下原位荧光仪测量光光源的 实时监测与控制和收发成90度角荧光测量系统的光机设计；采用单独的浊度测量光源并 利用荧光测量所用的同一光电探测器实现了水样的浊度测量；通过筒内部防水电机带动筒 外窗片清洁刷，实现水下同时对多块窗片进行清洁；温度传感器被集成在第二黑尼龙筒体 和半圆座结合处的侧壁上部，在不影响荧光测量的同时实现了水温的测量；压力传感器集 成在监测筒体一端端盖中，实现了水压的测量。监测筒体大量使用重量轻，耐腐蚀，稳定性 好的黑尼龙代替不锈钢筒体。本专利技术实现了水样的荧光测量，可实现对荧光测量中的测量光影响的实时监控， 本专利技术采用光电探测器在测量荧光的同时实现了水样的浊度测量。本专利技术集成有温度及压 力传感器，可以监测水温水压。本专利技术中的窗片清洁刷，解决了传感器长期水下使用时的窗 口清洁问题。本专利技术可以用作环境监测部门对水体水样的野外快速调查，具有重量轻，便于 携带等优点，也可安装于浮标或者自动监测站上用于对固定监测点水体的长期连续监测。附图说明图1为本专利技术结构外视图。图2为本专利技术监测筒体结构示意图。图3为本专利技术监测筒体结构剖视图。图4为本专利技术半圆座和黑尼龙筒体结合位置放大剖视图。图5为本专利技术内部测量光路原理图。图6为本专利技术窗片清洁刷位置放大示意图。图7为本专利技术窗片清洁刷结构示意图。具体实施例方式如图1所示。本专利技术由黑尼龙外壳1和监测筒体2组成，监测筒体2通过八个支 撑柱3与黑尼龙外壳1相连，在黑尼龙外壳1和监测筒体2之间空隙形成测量水通道，即光4学暗室。如图2，图3所示。监测筒体2包括防水电缆4、防水连接器5、端盖6、第一黑尼龙 筒体7-1、第二黑尼龙筒体7-2、半圆座8、端盖9、特制防水螺帽10、窗片清洁刷11等部件 组成。其中防水连接器5是一种具有防水功能的八芯连接器，由插头5-1与插座5-2两部 分组成，方便快速插拔并具良好的密封性。插头5-1端与防水八芯电缆密封连接，用于与手 持式控制终端进行数据的传输。插座5-2端含有防水密封圈12并通过螺钉13与端盖6连 接。端盖6连接钢丝绳用以提拉整个筒体并通过密封圈14与第一黑尼龙筒体7-1密封连 接。黑尼龙筒体具有优异的机械强度，卓越的耐化学性，和尺寸稳性、重量轻等特点，用以替 代需发黑处理的金属材料可在水下环境使用，并与黑尼龙外壳形成光学暗室。黑尼龙筒体 内部含有信号检测电路，数据采集电路，由微处理器构成的微控制电路。半圆座8内部包含 监测所用的45°分束片23，其两端通过密封圈15与黑尼龙筒体密封连接，其表面突出探头 为PtlOO温度传感器16，用以测量水下温度；特殊设计的螺帽10，具有防水便于拆卸等特 点，通过与筒体内螺杆17来加固监测筒体。端盖9通过密封圈18与第二黑尼龙筒体7-2 密封连接，端盖9中设置有压力传感器19和传感器保护盖20，用以测量水中压力。如图4所示。仪器的测量光路主要由荧光激发光源21、滤光片22、45°分束片23、 透镜24、光强探测器25、光学窗片26、浊度测量光源27以及光电倍增管30构成。采用六种 不同波段的高亮LED作为荧光激发光源21，同时使用一个710nm波段的LED作为水体的浊 度测量光源27。半圆座8和黑尼龙筒体通过螺钉连接并挤压密封圈28来达到防水密封的 目的。半圆座8和黑尼龙筒体结合处的黑尼龙筒体端壁挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】
便携式水下原位荧光仪光机系统，包括有第一、第二黑尼龙筒体，所述黑尼龙筒体之间密封连接内有空腔的半圆座构成监测筒体，所述监测筒体两端筒口中分别设置有密封的端盖，监测筒体外套有黑尼龙外壳，所述黑尼龙外壳和监测筒体之间连接有支撑柱，其特征在于：所述监测筒体一端端盖中插接有插接式电缆，另一端端盖中设置有压力传感器，监测筒体中的黑尼龙筒体内设置有彼此电连接的信号检测电路、数据采集电路和由微处理器构成的微控制电路，所述压力传感器与所述信号检测电路电连接，所述半圆座顶部、半圆座和黑尼龙筒体结合处的黑尼龙筒体端壁上部分别设置有彼此成Ｕ形分布的窗片，其中第一黑尼龙筒体和半圆座结合处端壁下部安装有荧光激发光源，所述端壁上部位于对应窗片处安装有与信号检测电路电连接的光电倍增管；半圆座空腔中设置有位于荧光激发光源光路上的４５°分束片，所述４５°分束片位于半圆座顶部窗片下方且反射面朝向半圆座顶部窗片；所述第二黑尼龙筒体内部位于对应窗片处设置有浊度测量光源、位于４５°分束片透射光路上的与信号检测电路电连接的光强探测器，所述光电倍增管位于浊度测量光源的出射光光路上；所述黑尼龙筒体和半圆座结合处的侧壁上部之间还安装有可转动的窗片清洁刷，窗片清洁刷的刷毛与Ｕ形分布的窗片接触，所述第二黑尼龙筒体和半圆座结合处的侧壁上部还设置有与水接触的且与信号检测电路电连接的水温传感器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮俊，殷高方，张玉钧，王志刚，肖雪，王欢博，刘文清，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]