專利名稱：用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)分析儀器，具體涉及用于監(jiān)測液體濃度的光學(xué)檢測裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光學(xué)檢測原理根據(jù)Lambert-Beer定律，通過檢測發(fā)射光光強(qiáng)與接收光光 強(qiáng)，根據(jù)吸光系數(shù)、光程等參數(shù)以確定待測物濃度。然而，由于光源的時效作用將不可避免 地引起發(fā)射光光強(qiáng)的緩慢漂移，發(fā)射端與接受端鏡頭的老化、腐蝕等原因，將引起接收光光 強(qiáng)檢測誤差。所以，不適于對液體濃度進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測。此外，傳統(tǒng)分光光度法檢測設(shè)備 必須進(jìn)行定期標(biāo)定，以保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。定期的離線標(biāo)定勢必中斷檢測的 連續(xù)性，標(biāo)定周期短，標(biāo)定頻繁，則可實(shí)用性與適用性差；若標(biāo)定周期長，則無法保證檢測精 度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢 測裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是該用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的 光學(xué)檢測裝置主要包括相互固定聯(lián)接的固定支座和固定套筒，固定套筒內(nèi)密封固定有透光 鏡頭，固定套筒內(nèi)置有中空的活動柱塞，活動柱塞與固定套筒形成動密封；活動柱塞的空腔 內(nèi)密封固定有柱塞鏡頭且柱塞鏡頭和透光鏡頭的中心軸線重合，柱塞鏡頭的內(nèi)端面與透光 鏡頭之間形成待測溶液腔；在固定套筒的壁上設(shè)有待測溶液進(jìn)出樣口，所述待測溶液進(jìn)出 樣口與待測溶液腔連通。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述活動柱塞的空腔內(nèi)設(shè)有平行光發(fā)生器，固定套筒內(nèi)設(shè)有光 接收器，平行光發(fā)生器與柱塞鏡頭的外端面相對，光接收器與透光鏡頭的外端面相對。進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接有驅(qū)動絲桿，該驅(qū)動 絲桿與活動柱塞的內(nèi)壁形成螺紋配合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1.本發(fā)明可將傳統(tǒng)光學(xué)檢測中的穩(wěn)定性擾動量A(光源時效作用、傳感器基飄等 因素)、穩(wěn)定性擾動量B (鏡頭腐蝕、磨損及生物附著等因素)等干擾因素作為不變量消除， 使檢測結(jié)果不受干擾。2.使用本發(fā)明裝置可利用公式C =ln7l^t72獲得待測溶液濃度，而由該式可
ε-AL
知，待測溶液濃度只與光程變化量△ L有關(guān)，與其他干擾因素?zé)o關(guān)，實(shí)現(xiàn)對待測溶液濃度的 長期連續(xù)監(jiān)測。3.本發(fā)明可應(yīng)用于化工生 過程的精確檢測、“三廢”的污染連續(xù)監(jiān)控、海洋環(huán)境 生態(tài)因子等的跟蹤監(jiān)測。


圖1是本發(fā)明光學(xué)檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1.固定套筒，2.活動柱塞，3.柱塞鏡頭，3’.透光鏡頭，4.待測容液腔，5.待 測溶液進(jìn)出樣口，6.平行光發(fā)生器，7.光接收器，8.驅(qū)動絲桿，9.固定支座，10.步進(jìn)電機(jī)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。在如圖1所示的本發(fā)明裝置中，固定支座9和固定套筒1固定聯(lián)接在一起。固定 套筒1為筒狀結(jié)構(gòu)，固定套筒1內(nèi)密封固定有透光鏡頭3’，固定套筒1內(nèi)置有中空的活動柱 塞2，固定套筒1的內(nèi)徑與活動柱塞2的外徑相匹配，以使活動柱塞2可通過〇型密封圈與 固定套筒1形成動密封。活動柱塞2為內(nèi)部柱狀空心結(jié)構(gòu)，在活動柱塞2的一端的空腔內(nèi) 密封固定有一柱塞鏡頭3且柱塞鏡頭3和透光鏡頭3’的中心軸線重合，柱塞鏡頭3的內(nèi)端 面與透光鏡頭3’之間形成待測溶液腔4 ；在固定套筒1的壁上設(shè)有待測溶液進(jìn)出樣口 5，所 述待測溶液進(jìn)出樣口 5與待測溶液腔4連通。柱塞鏡頭3和透光鏡頭3’的中心軸線重合， 以保證平行光從一端入射后能全部從另一端出射。透光鏡頭3’和柱塞鏡頭4可采用有機(jī) 玻璃、一般工業(yè)玻璃或鋼化玻璃材料等透光材料制成的平光鏡，以使檢測用的平行光能平 行通過透光鏡頭3’和柱塞鏡頭4。作為本發(fā)明溶液濃度檢測裝置的一種實(shí)施方式，可在活動柱塞2的空腔內(nèi)設(shè)置有 平行光發(fā)生器6，該平行光發(fā)生器6與柱塞鏡頭3的外端面相對；固定套筒1的空腔內(nèi)設(shè)有 光接收器7，光接收器7與透光鏡頭3’的外端面相對。作為本發(fā)明溶液濃度檢測裝置的另 一種實(shí)施方式，也可以將平行光發(fā)生器6設(shè)置于固定套筒1的空腔內(nèi)，使平行光發(fā)生器6與 透光鏡頭3’的外端面相對；同時，將光接收器7置于活動柱塞2的空腔內(nèi)，并使光接收器7 與柱塞鏡頭3的外端面相對。平行光發(fā)生器6的作用是向待測溶液腔4發(fā)射平行光以滿足 對溶液濃度的檢測，并使光線穿過柱塞鏡頭3、待測溶液和透光鏡頭3’，從而使光接收器7 檢測到由待測溶液吸收之后的光強(qiáng)。當(dāng)然，上述溶液濃度檢測裝置可以不自帶平行光發(fā)生器6和光接收器7，只要在使 用本發(fā)明裝置時，將平行光發(fā)生器6和光接收器7分別安裝到本發(fā)明裝置的固定套筒1和 活動柱塞2的空腔內(nèi)即可。圖1所示的平行光發(fā)生器6可為LED光源，用于產(chǎn)生平行光。在本發(fā)明的檢測裝 置中，也可不在固定套筒1的空腔內(nèi)安裝光接收器7，而是在固定套筒1的空腔內(nèi)安裝一準(zhǔn) 直鏡，該準(zhǔn)直鏡通過光纖與光接收器(圖中未示出)連接用于檢測出射光的光強(qiáng)。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明裝置的固定支座9上還安裝有步進(jìn)電機(jī)10， 步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸連接有驅(qū)動絲桿8，驅(qū)動絲桿8與活動柱塞2通過螺紋配合，使得步進(jìn) 電機(jī)10工作時通過驅(qū)動絲桿8旋轉(zhuǎn)帶動活動柱塞2運(yùn)動，從而改變待測溶液腔4的容積大 小。使用本發(fā)明裝置對待測溶液的濃度進(jìn)行檢測時，具體步驟如下(1)根據(jù)待測溶液的吸光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，選取一個波長X，記錄此時待測溶液的 吸光系數(shù)為￡。需要說明的是，該波長、可任意選取。若選取吸光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的吸收峰 處的波長X，則可以減小測量誤差。
(2)將待測溶液注入待測溶液腔4。(3)將平行光發(fā)生器6和光接收器7正確安裝于本發(fā)明裝置中，使平行光線依次經(jīng) 過活動柱塞2內(nèi)柱塞鏡頭3、待測溶液、透光鏡頭3’，到達(dá)光接收器7。(4)選擇光源的入射光波長為X，記錄在\波長入射光下，光線經(jīng)過柱塞鏡頭3、 待測溶液和透光鏡頭3’后的透射光強(qiáng)L。(5)控制步進(jìn)電機(jī)10帶動活動柱塞2運(yùn)動，從而使待測溶液的光程產(chǎn)生一個脈動 量AL(即光程改變量)，等待待測溶液平穩(wěn)。(6)記錄在脈動后光線經(jīng)過柱塞鏡頭3、待測溶液和透光鏡頭3’后的透射光強(qiáng)12。根據(jù)Lambert-Beer定律，在光強(qiáng)和12分別滿足L = 10 e_ECL(l)12 = I。
e-EC(L+AL)(2)其中、為發(fā)射光強(qiáng)，￡為待測物的吸光系數(shù)，c是待測物濃度，L是待測溶液光程， A L是光程改變量。(7)因此由公式⑴和⑵得到當(dāng)前待測溶液的濃度值c =inl1-lnl2/∑.△L上式中，C為當(dāng)前待測溶液的濃度值。由上式可知，待測溶液濃度只與脈動量△ L有關(guān)，與其他干擾因素?zé)o關(guān)，從而能夠 實(shí)現(xiàn)對待測溶液濃度的長期連續(xù)監(jiān)測。
權(quán)利要求
一種用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢測裝置，其特征是它包括相互固定聯(lián)接的固定支座(9)和固定套筒(1)，固定套筒(1)內(nèi)密封固定有透光鏡頭(3’)，固定套筒(1)內(nèi)置有中空的活動柱塞(2)，活動柱塞(2)與固定套筒(1)形成動密封；活動柱塞(2)的空腔內(nèi)密封固定有柱塞鏡頭(3)且柱塞鏡頭(3)和透光鏡頭(3’)的中心軸線重合，柱塞鏡頭(3)的內(nèi)端面與透光鏡頭(3’)之間形成待測溶液腔(4)；在固定套筒(1)的壁上設(shè)有待測溶液進(jìn)出樣口(5)，所述待測溶液進(jìn)出樣口(5)與待測溶液腔(4)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢測裝置，其特征是 所述活動柱塞(2)的空腔內(nèi)設(shè)有平行光發(fā)生器(6)，固定套筒(1)內(nèi)設(shè)有光接收器(7)，平 行光發(fā)生器(6)與柱塞鏡頭(3)的外端面相對，光接收器(7)與透光鏡頭(3’)的外端面相 對。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢測裝置，其特征 是還包括步進(jìn)電機(jī)(10)，該步進(jìn)電機(jī)(10)的輸出軸連接有驅(qū)動絲桿(8)，該驅(qū)動絲桿(8) 與活動柱塞(2)的內(nèi)壁形成螺紋配合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于對液體濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的光學(xué)檢測裝置，主要包括相互固定聯(lián)接的固定支座和固定套筒，固定套筒內(nèi)密封固定有透光鏡頭，固定套筒內(nèi)置有中空的活動柱塞，活動柱塞與固定套筒形成動密封；活動柱塞的空腔內(nèi)密封固定有柱塞鏡頭且柱塞鏡頭和透光鏡頭的中心軸線重合，柱塞鏡頭的內(nèi)端面與透光鏡頭之間形成待測溶液腔；在固定套筒的壁上設(shè)有待測溶液進(jìn)出樣口，待測溶液進(jìn)出樣口與待測溶液腔連通。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是使待測溶液濃度的檢測只與光程變化量有關(guān)，與其他干擾因素?zé)o關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對待測溶液濃度的長期連續(xù)監(jiān)測。
文檔編號G01N21/41GK101858861SQ20101017620
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者葉樹明, 朱凡, 湯亞偉, 蔣凱 申請人:浙江大學(xué)