一種用于檢測水中氣體濃度的檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測水中氣體濃度的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對于海洋二氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體的檢測由來已久。早在20世紀(jì)50年代，日本、美國、英國等國的科學(xué)家就開始利用重量法和平衡壓力法等手段測量海水中溶解的無機(jī)碳含量。例如，傳統(tǒng)的海洋二氧化碳檢測方法主要有庫倫滴定法、氣相色譜法和紅外分光光度法。
[0003]庫倫滴定法是將庫侖儀和專利電解液相結(jié)合的檢測方法，它利用化學(xué)試劑滴定溶解在庫倫池中的二氧化碳數(shù)量。該方法由Johnson K.Μ.等人在1985年首次提出，其優(yōu)點(diǎn)是以電量為檢測標(biāo)準(zhǔn)，無需基準(zhǔn)物質(zhì)，因此可以達(dá)到較高的靈敏度，但其預(yù)處理復(fù)雜，且影響因素多，其干擾離子多達(dá)幾十種，同時滴定起點(diǎn)和終點(diǎn)不易控制，易造成較大誤差；另外，所用電極易受污染腐蝕，無法實(shí)現(xiàn)長時間測量。
[0004]氣相色譜法是指用氣體作為順序相的色譜法，它用于測量海水二氧化碳的原理如下:利用空氣循環(huán)栗，使被測海水樣品與所取的海平面上空氣達(dá)到壓力平衡(在平衡狀態(tài)下，認(rèn)為水樣與空氣中的相等)，然后將平衡后的氣體通入氣相色譜分析，得到色譜圖，最后經(jīng)過一系列分析計算，得到海水的二氧化碳濃度。近年來，隨著氣相色譜分離技術(shù)和相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，氣相色譜的檢測性能有了很大提高，可以達(dá)到較高的精度，但其屬于取樣分析法，通常是采集樣本后進(jìn)行實(shí)驗室測定，操作繁瑣，易帶來二次污染，同時，該方法對運(yùn)行環(huán)境要求苛刻，設(shè)備復(fù)雜，所需樣品量大，測量時間長，無法滿足在線監(jiān)測的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的全部或部分缺陷，提供一種用于檢測水中氣體濃度的檢測裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明用于檢測水中氣體濃度的檢測裝置包括氣體滲透管、比色池、試劑袋、廢液袋、密封的栗閥艙和耐靜水壓的控制艙；所述氣體滲透管和比色池設(shè)置于栗閥艙和控制艙外；所述栗閥艙開設(shè)有栗閥艙孔，該栗閥艙孔用平衡膜57密封覆蓋且栗閥艙內(nèi)充滿硅油而使栗閥艙的內(nèi)外實(shí)現(xiàn)壓力平衡；所述控制艙內(nèi)設(shè)有微處理器芯片、光電轉(zhuǎn)換與I/V轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、栗閥控制開關(guān)電路、第一 LED光源、第二 LED光源、第一光電二極管、第二光電二極管、支座和半透半反鏡，第一 LED光源和第二 LED光源的激發(fā)光的中心波長不同；栗閥艙內(nèi)設(shè)有微流量栗、三通閥和兩通閥；所述光電轉(zhuǎn)換與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸入端分別與所述第一光電二極管、第二光電二極管電連接，光電轉(zhuǎn)換與I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端電連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸出端與所述微處理器芯片的輸入端電連接，所述栗閥控制開關(guān)電路的輸入端、第一 LED光源、第二 LED光源分別與微處理器芯片的輸出端電連接；所述三通閥、微流量栗、兩通閥分別與栗閥控制開關(guān)電路的輸出端電連接；所述支座上設(shè)有“十”字型通道，所述半透半反鏡置于所述“十”字型通道的兩條子通道的內(nèi)部交匯處，所述“十”字型通道的其中一條子通道的兩端端口分別設(shè)有所述第二 LED光源、所述第二光電二極管；該“十”字型通道的另一條子通道的一端的端口設(shè)有所述第一 LED光源，該子通道的另一端的端口與入射光纖的一端連接；所述入射光纖的另一端與所述比色池的入射光纖接頭連接，所述比色池的透射光纖接頭通過透射光纖與所述第一光電二極管連接；所述比色池的入口與所述氣體滲透管的出口連通，所述氣體滲透管的入口與所述微流量栗的出口連通，所述微流量栗的進(jìn)口與所述三通閥的公共出口端連通，所述三通閥的一個進(jìn)口端與試劑袋連通，所述比色池的出口與所述兩通閥的進(jìn)口端連通，所述兩通閥的出口端與所述廢液袋連通。
[0007]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括清洗液袋，所述清洗液袋與所述三通閥的另一個進(jìn)口端連通。
[0008]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括試劑艙，所述試劑袋和/或廢液袋置于所述試劑艙內(nèi)。
[0009]進(jìn)一步地，本發(fā)明還包括試劑艙，所述試劑袋、清洗液袋、廢液袋中的任一個或任幾個置于所述試劑艙內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述控制艙內(nèi)還設(shè)有數(shù)據(jù)存儲芯片，所述數(shù)據(jù)存儲芯片的輸入端與所述微處理器芯片的輸出端電連接。
[0011]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述數(shù)據(jù)存儲芯片的輸出端與外部的PC機(jī)連接。
[0012]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述微處理器芯片與外部的PC機(jī)連接。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述半透半反鏡與所述“十”字型通道的兩條子通道的夾角均為45。。
[0014]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述第一 LED光源和第二 LED光源的激發(fā)光進(jìn)入比色池而被比色池中的試劑與被測氣體的滲透平衡液吸收后均能夠出現(xiàn)最大吸收效應(yīng)。
[0015]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述被測氣體為二氧化碳，第一 LED光源的激發(fā)光的中心波長為620nm，第二 LED光源的激發(fā)光的中心波長為430nm，試劑袋中的試劑為BTB試劑。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明可通過對水體中的二氧化碳、甲烷、硫化氫等被測氣體敏感的試劑與被測氣體的滲透平衡液在一定波長的光吸收效應(yīng)做原位分析，實(shí)現(xiàn)對水體中的二氧化碳、甲烷、硫化氫等氣體的濃度進(jìn)行原位和在線監(jiān)測，克服了現(xiàn)有技術(shù)無法在深海等極端壓力條件下開展水體中氣體濃度的監(jiān)測問題。(2)本發(fā)明檢測裝置通過栗、閥及管路的合理布局，實(shí)現(xiàn)不同測量周期的滲透平衡液在管路的前后相接的順序流動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水體中被測氣體(如二氧化碳、甲烷等)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，具有耐高壓、量程寬、靈敏度高、操作簡單和檢測成本低等優(yōu)點(diǎn)，排除了樣品的二次污染、采樣頻率受限等缺點(diǎn)，為解決被測氣體的原位和在線監(jiān)測問題提供了一條有效的途徑。(3)本發(fā)明可消除由于光源不穩(wěn)定帶來的誤差，使得本發(fā)明檢測裝置即使在水下長時間運(yùn)行也具有非常高的測量精度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明用于檢測水中氣體濃度的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明檢測裝置光學(xué)檢測模塊與控制模塊的連接示意圖；
圖4為本發(fā)明檢測裝置的氣體采集模塊的示意圖； 圖5為本發(fā)明檢測裝置的氣體滲透管采集水體中二氧化碳的示意圖；
圖6為本發(fā)明檢測裝置的栗閥艙的下蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為利用本發(fā)明檢測裝置檢測標(biāo)準(zhǔn)水樣得到的二氧化碳的系統(tǒng)響應(yīng)值與標(biāo)準(zhǔn)二氧化碳?xì)怏w濃度的對應(yīng)關(guān)系曲線。
[0018]圖中，1.水密接插件，2.控制艙，2a.控制艙的上蓋，2b.控制艙的下蓋，2c.控制模塊，2d.支座，2e.電池，21.LED光源，22.LED光源，23.入射光纖，23a.入射光纖密封壓套，32.透射光纖，32a.透射光纖密封壓套，24.第一光電二極管，25.第二光電二極管，26.半透半反鏡，3.比色池，3a.入射光纖接頭，3b.透射光纖接頭，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.排出液管密封壓套，4.氣體滲透管，4a.氣體滲透管入口，4b.氣體滲透管出口，4c.銅網(wǎng)罩，43.滲透液管，5.栗閥艙，5a.栗閥艙的上蓋，5b.栗閥艙的下蓋，5c.固定桿，5d.固定桿，5e.水密連接線，51.三通閥，52.微流量栗，53.兩通閥，54.進(jìn)液管，54a.進(jìn)液管密封壓套，55.栗閥艙孔，56.平衡膜壓套，57.平衡膜，6.試劑艙，6b.試劑艙的下蓋，61.試劑袋，61a.試劑連接管，61b.試劑連接管密封壓套，62.清洗液袋，62a.清洗連接管，62b.清洗連接管密封壓套，63.廢液袋，63a.廢液連接管，63b.廢液連接管密封壓套。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示，作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式，本發(fā)明檢測裝置包括控制艙2、比色池3、氣體滲透管4、栗閥艙5和試劑艙6。
[0021]如圖1所示，可在控制艙2的上蓋2a的中心設(shè)有通孔，在該通孔處安裝6芯的水密接插件I ;控制艙2的下蓋2b和栗閥艙5的上蓋5a之間通過固定桿5c和固定桿5d固定連接；試劑艙6與栗閥艙5的下蓋5b固定安裝在一起；氣體滲透管4和比色池3設(shè)置于控制艙2的外部。其中，比色池3與控制艙2的下蓋2b固定安裝在一起。優(yōu)選地，本發(fā)明使用銅網(wǎng)罩4c包裹住氣體滲透管4，并且，通過銅網(wǎng)罩4c與栗閥艙5的上蓋5a固定連接而將氣體滲透管4與栗閥艙5固定安裝在一起。使用本發(fā)明檢測裝置時，比色池3和氣體滲透管4直接與水體接觸。如圖5所示，銅網(wǎng)罩4c透水透氣，可避免氣體滲透管4被生物附著而影響氣體的滲透效