專利名稱：一種光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種有機(jī)物監(jiān)測設(shè)備，特別涉及一種光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀。
背景技術(shù)：
在水質(zhì)監(jiān)測中，探頭在水中信號傳輸?shù)目煽啃允欠浅Ｖ匾囊粋€(gè)指標(biāo)。光纜傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)與發(fā)展形成了它的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。相對于銅線每秒I. 54MHZ的速率，光纖網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速率達(dá)到了每秒2. 5GB。從帶寬看，很大的優(yōu)勢是光纖具有較大的信息容量，這意味著能夠使用尺寸很小的電纜，將來就不用更新或增強(qiáng)傳輸光纜中信號。光纖電纜對諸如無線電、電機(jī)或其他相鄰電纜的電磁噪聲具有較大的阻抗，使其免于受電噪聲的干擾。從長遠(yuǎn)維護(hù)角度來看，光纜最終的維護(hù)成本會非常低。光纖使用光脈沖沿光線路傳輸信息，以替代使用電脈沖沿電纜傳輸信息。紫外吸收水中有機(jī)物監(jiān)測儀(簡稱UV儀)原理基于水中有機(jī)物對一些紫外光能直接吸收(UVA)，按檢測方式可分為單波長，多波長和掃描型。它們都根據(jù)光源產(chǎn)生的紫外光被有機(jī)物直接吸收的原理進(jìn)行測量，安裝方式有采水型和浸入型，采水型又分為吸收池型和落水型。(參見HJ/T 191-2005紫外吸收水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測儀技術(shù)要求，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2005)紫外(UV)吸收水質(zhì)自動(dòng)在線監(jiān)測儀適用于污水處理的過程控制和水質(zhì)監(jiān)測。如圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)的UV儀的結(jié)構(gòu)示意圖,UV儀包括測量單元12、數(shù)據(jù)處理與傳送單元11。其中測量單元12包括光源121、吸收池122、光電檢測器123。光源121包括光源燈1211及其電源裝置。單波長檢測一般由低壓汞燈作光源，提供254nm的光。多波長檢測一般采用氘燈、氙燈和鎢燈等。電源裝置由起輝電壓1212、工作電壓1213及穩(wěn)壓電路1214組成。光源121發(fā)出的光經(jīng)過吸收池122，被水中有機(jī)物吸收一部分后，傳回光電檢測器123。光電檢測器123由光學(xué)鏡片,濾光片及光電傳感器構(gòu)成,光電檢測器123接受光源121傳來的光信號，將其變?yōu)橄鄳?yīng)大小的電信號，并將此信號送到數(shù)據(jù)處理與傳送單元。數(shù)據(jù)處理與傳送單元由數(shù)據(jù)處理單元111、數(shù)據(jù)傳送單元112進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送。低壓穩(wěn)壓電源110為數(shù)據(jù)處理與傳送單元提供電能。現(xiàn)有的UV儀都其內(nèi)部主要單元放置在水下，增加了水下部件的設(shè)計(jì)體積，增加了對產(chǎn)品上諸如機(jī)械、材料、清洗上的要求。將主要電子電路、傳感單元放置在水下容易引起故障率升高，生物附著，海水腐蝕，維修困難等問題，最終導(dǎo)致了儀器的可靠性降低。尋找解決以上的問題的方法刻不容緩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的UV儀主要單元放置在水中可靠性低的問題，提出了一種光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，改用光纖作為信號傳輸方式，調(diào)整結(jié)構(gòu)，水下探頭體積小，可靠性高，現(xiàn)場維修方便。[0010]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，包括測量單元，數(shù)據(jù)處理傳送單元，數(shù)據(jù)控制顯示單元，測量單元包括光源、光電檢測器和一個(gè)位于光源與光電檢測器之間的吸收池、以及光纖通路，數(shù)據(jù)控制顯示單元與光電檢測器連接，數(shù)據(jù)處理傳送單元與數(shù)據(jù)控制顯示單元連接，信號通過光纖進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)控制顯示單元，可以接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以無線網(wǎng)絡(luò)的形式共享數(shù)據(jù)。所述光纖通路由光纖、光纖耦合器以及反射鏡組成，光源的光通過光纖到光纖耦合器后，通過吸收池到反射鏡，反射鏡反射的光通過吸收池反射回光纖耦合器，光纖耦合器將信號送入光電檢測器。所述光纖通路的載體光纖可以是一條，也可以是多條，所述光纖能夠傳播波長為紫外波段和波長為可見光波段的光。所述光源的供電可為太陽能型電池，或蓄電池，或太陽能型電池相結(jié)合的低壓工作電源。所述數(shù)據(jù)處理傳送單元與數(shù)據(jù)控制顯示單元的連接方式可為無線傳輸或有線傳輸。所述數(shù)據(jù)控制顯示單元可以接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享操作。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，由于利用光纖傳輸信號，減少了監(jiān)測儀置于水中的部分，加強(qiáng)了儀器的可靠性，并且此監(jiān)測儀可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。

圖I為現(xiàn)有UV儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意框圖，包括由光源221、相應(yīng)的光電檢測器223和一個(gè)位于光源與相應(yīng)光電檢測器223之間的吸收池222、以及光纖通路組成的測量單元，一個(gè)與光電檢測器223連接的數(shù)據(jù)處理傳送單元21，一個(gè)置于陸上的與數(shù)據(jù)處理傳送單元21連接的數(shù)據(jù)控制顯示單元20。其中光源221由光源燈2211和電源組成。光源燈2211為紫外發(fā)光二極管或者為紫外發(fā)光二極管與可見發(fā)光二極管組合，也可以是多個(gè)波長的紫外發(fā)光二極管的組合。電源為低壓工作電源，所述電源為光源燈2211提供電能，也為數(shù)據(jù)處理與傳送單元21提供電倉泛。上述紫外發(fā)光二極管發(fā)出能被有機(jī)物直接吸收的光；上述可見發(fā)光二極管發(fā)出不能被有機(jī)物直接吸收的光。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)擇優(yōu)實(shí)施例，紫外發(fā)光二極管發(fā)出的波長在200nm到400nm之間的光有機(jī)會被有機(jī)物吸收。通常使用波長為254nm的光?？梢姲l(fā)光二極管通常選用波長在500nm到600nm的，發(fā)出的光不被有機(jī)物吸收。測量單元中的光纖通路由光纖2240、光纖耦合器2241以及反射鏡2242組成。所述光纖通路由一條或多條光纖構(gòu)成。所述光纖2240為能夠傳播波長為紫外波段和能夠傳播波長為可見光波段的光。由于光源燈LED能耗較小，電源可以由太陽能電池2212、蓄電池2213和電壓控制電路2214組成。它能為UV儀無人看守時(shí)進(jìn)行長時(shí)間工作提供電能。數(shù)據(jù)處理傳送單元21由數(shù)據(jù)處理模塊211、數(shù)據(jù)傳送模塊212組成。數(shù)據(jù)控制顯示單元20由數(shù)據(jù)控制模塊201、數(shù)據(jù)顯示模塊202以及數(shù)據(jù)通信模塊203組成。UV儀通過數(shù)據(jù)傳送模塊212、數(shù)據(jù)通信模塊203以及計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)。數(shù)據(jù)傳輸方式為無線傳輸或有線傳輸與無線傳輸相結(jié)合的方式，避免了因?yàn)橛芯€傳輸所帶來的干擾、繁瑣。互聯(lián)使得網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)測儀可通過網(wǎng)絡(luò)將采樣數(shù)據(jù)傳送至不同的數(shù)據(jù)接收處，減少了工作人員采集數(shù)據(jù)所花費(fèi)的路途時(shí)間，并確保了其可靠性。 本實(shí)用新型的UV儀由于采用光纖傳播光信號，使得儀器測量單元中的光源、光電檢測器可以置于水面上方，而只有吸收池作為測量現(xiàn)場留在水下。由于水下環(huán)境的不可預(yù)知性，現(xiàn)有技術(shù)由于將UV儀的主要測量部分置于水下，在測量時(shí)可能會受到水下各方面的干擾、影響。而本實(shí)用新型采用光纖傳播光信號，光纖的頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量，靈敏度和線性度好。其體積很小，重量輕，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性以及遠(yuǎn)距離測量。現(xiàn)有技術(shù)UV儀中的吸收池由于要防止光信號互擾，周圍的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對設(shè)計(jì)要求高。而本實(shí)用新型機(jī)械設(shè)計(jì)簡單，光纖傳輸只在測量單元內(nèi)部進(jìn)行，不存在傳統(tǒng)的電磁波輻射，同時(shí)不受外界強(qiáng)電磁場的干擾，抗干擾能力強(qiáng)。再者，本實(shí)用新型在光纖傳播途中加入了光纖耦合器，是用于實(shí)現(xiàn)光信號分路/合路，或用于延長光纖鏈路的元件。本實(shí)用新型可以使用太陽能電池或者普通蓄電池進(jìn)行供電，并在陸上配置了可移動(dòng)式的數(shù)據(jù)控制顯示單元，用于工作人員控制現(xiàn)場UV儀和顯示所需數(shù)據(jù)。配上無線通信功能，UV儀可以與數(shù)據(jù)控制顯示單元進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)，并傳回計(jì)算機(jī)控制中心。
權(quán)利要求1.一種光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，包括測量單元，數(shù)據(jù)處理傳送單元，數(shù)據(jù)控制顯示單元，測量單元包括光源、光電檢測器和一個(gè)位于光源與光電檢測器之間的吸收池、以及光纖通路，數(shù)據(jù)控制顯示單元與光電檢測器連接，數(shù)據(jù)處理傳送單元與數(shù)據(jù)控制顯示單元連接，信號通過光纖進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)控制顯示單元，可以接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以無線網(wǎng)絡(luò)的形式共享數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，所述光纖通路由光纖、光纖耦合器以及反射鏡組成，光源的光通過光纖到光纖耦合器后，通過吸收池到反射鏡，反射鏡反射的光通過吸收池反射回光纖耦合器，光纖耦合器將信號送入光電檢測器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，所述光纖通路的載體光纖可以是一條，也可以是多條，所述光纖能夠傳播波長為紫外波段和波長為可見光波段的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，所述光源的供電可為太陽能型電池，或蓄電池，或太陽能型電池相結(jié)合的低壓工作電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理傳送單元與數(shù)據(jù)控制顯示單元的連接方式可為無線傳輸或有線傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，其特征在于，所述數(shù)據(jù)控制顯示單元可以接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的通信方式將測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享操作。
專利摘要本實(shí)用新型為一種光纖通信紫外吸收水中有機(jī)物的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測儀，包括測量單元，數(shù)據(jù)處理傳送單元和數(shù)據(jù)控制顯示單元。測量單元包括光源、光電檢測器和一個(gè)位于光源與光電檢測器之間的吸收池以及光纖通路，數(shù)據(jù)處理傳送單元與數(shù)據(jù)控制顯示單元相連接，數(shù)據(jù)控制顯示單元與光電檢測器相連接。信號由光纖傳輸，不受電磁波輻射的影響，抗干擾能力強(qiáng)，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性以及遠(yuǎn)距離測量。此外由于光纖的頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量。此監(jiān)測儀設(shè)計(jì)簡單，可以通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。
文檔編號G01N21/33GK202599828SQ20122021578
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者張學(xué)典, 常敏, 張平, 姚晨 申請人:上海理工大學(xué)