可攜式實時全光纖螢光光度計的製作方法

2023-06-20 12:44:46

專利名稱：可攜式實時全光纖螢光光度計的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於地表水域中現場檢測水中礦物油濃度及其它有機物質的可攜式實時全光纖螢光光度計。
隨著工業化的發展，海洋在石油的開採和運輸，尤其是巨型油輪失事和海上鑽井引起的井噴事故中，使地表水質受到大面積的汙染，對水環境危害極大，為此首先需要對汙染源進行現場快速、連續的檢測，及時掌握水域礦物油汙染髮展實況。目前多採用取樣，然後實驗室內進行測量分析或採用水中螢光計，即將螢光激發脈衝氙燈及其電源和觸發器，激發光學透鏡系統、包括多個濾光片的螢光接收透鏡系統，必須輔以高壓的光電倍增管的接收光電轉換元件及信號處理工作電路和工作電源等相關電路組裝在防腐蝕的金屬密封機殼圓筒中作為水中探頭，通過多芯水下電纜傳送電源及螢光檢測電信號。此傳輸水下電纜與船甲板上的單片機控制機箱連接。雖然也可以實現現場實時檢測，但是水中探頭體積大而重，水密封條件要求高；電源、信號傳輸電纜粗重，電磁幹擾大，更換檢測有機不同物質的濾光片及其它元件手續煩瑣，操作不便，且價格昂貴，廣泛推廣應用受到一定程度的限制。
本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種可攜式實時全光纖螢光光度計。
本實用新型是對已有水中螢光計的改進，主要將探測器的光電倍增管以低壓體積小的半導體矽光電二極體(PIN)代替，並專門設計實時全光纖探頭，代替龐大的水中探頭，從而實現將已有水中探頭內的全部相應設置移至水上的機箱中。
顯然，本實用新型由於其探頭內不包含其它任何光電部件，勿需嚴密的水密封。又以低壓半導體矽光電二極體作光電轉換元件，因此體積小、重量輕、攜帶操作方便，電絕緣性好，抗電磁幹擾性強，靈敏度高、動態範圍寬，耐高溫，抗振動和衝擊，對傳統的水中螢光計起到擴展、提高作用。在不少情況下能完成傳統水中螢光計所很難，甚至不能完成的任務，是海洋、油港、碼頭、海上石油開發平臺不同環境檢測水中礦物油的理想儀器，也可以方便地檢測水中其他螢光性有機汙染物的濃度。本實用新型還具有生產製作簡單，操作簡便，價格低廉的優點。
下面通過附圖和實施例進一步說明本實用新型。


圖1本實用新型的總體結構示意圖。
圖2本實用新型的導光全光纖探頭結構分介示意圖。
圖3本實用新型的導光測量光纖結構示意圖。
圖4本實用新型的激發光纖剖面放大示意圖。
圖5本實用新型的接收光纖剖面放大示意圖。
圖6本實用新型的參考光纖剖面放大示意圖。
圖7本實用新型的檢測光纖剖面放大示意圖。
圖8本實用新型的面板結構示意圖。
本實用新型有螢光激發光學透鏡組9、觸發器12、脈衝氙燈11及其氙燈電源13構成的螢光激發裝置，有螢光接收光學透鏡組8、探測器17構成的螢光接收裝置，與相應的測量探頭27，還有參考光學透鏡7、探測器16構成的參考裝置以及相應單片機15、鍵盤19、數碼顯示器20、指示器18和工作電源與開關A、B構成的控制裝置，其特徵在於探頭27是一個水下實時探測的全光纖探頭，其與水上部分的主機殼體10相連的入射光纖1，接收光纖2和參考光纖3都分別經相應的光纖耦合器——激發光纖耦合器、接收光纖耦合器與參考光纖耦合器連結，上述光纖耦合器分別含有相應的光學系統—激發光學透鏡組9，接收光學透鏡組8和參考光學透鏡7，且螢光接收裝置中接收螢光信號的探測器17是一隻半導體矽光電二極體(PIN)，在參考裝置中也設置了一隻型號參數相同或相近的探測器16也為矽光電二極體。接口14以備外接計算機進行數據處理，C為外接24V直流電源插口。
如圖1，圖2，上述探頭27由包括入射光纖1，接收光纖2和參考光纖3及光纖連接器5組合的光纖束構成的導光檢測光纖和遮光探測腔體6兩部分固定連接組成，即一端有入射光纖1，接收光纖2及參考光纖3與光纖連接器5構成的水上檢測光纖束，另一端的其內有上述入射光纖1和接收光纖2作為一束構成水下檢測光纖4並固定在一個遮光探測腔體的探頭座(蓋)22的中心孔上，該遮光探測腔體6可以由探頭座22及其下的以墊圈23相間，長螺杆25固定的多個遮光帽24組成的百葉窗式的柱狀腔室，即三個長螺25桿穿過墊圈23和遮光帽24上的孔固結在探頭座22下面的內螺孔內。
考慮到消光效果，作為另一實施例，上述探頭27還可在百葉窗式的柱狀腔室的下端再固定一個牛角狀腔體—牛角彎光陷阱26，如圖2。為了入水吊掛方便，還在探頭座22上面設有吊環21。
上述入射光纖1，接收光纖2和參考光纖3選取可透過相應光波段的光纖材料如石英玻璃，玻璃或塑料組成的光纜，其相應光纖排布端面可根據需要布列，通常選擇均勻排布的作為入射光纖，而接收光纖以三束組置入檢測光束的中心位置上，如圖3-圖7。
當本實用新型進行現場水域測量工作時，只需將上述探頭旋入機箱上的相應光纜探測端上並緊固，另一端置於水中然後接通24V直流電源，按下24V電源開關和5V電源開關，啟動單片機鍵盤上的相關琴鍵，本實用新型即可便捷實時地進行工作。
權利要求1.可攜式實時全光纖螢光光度計，它有螢光激發光學透鏡組(9)、觸發器(12)、脈衝氙燈(11)及其氙燈電源(13)構成的螢光激發裝置，有螢光接收光學透鏡組(8)、探測器(17)構成的螢光接收裝置，與相應的測量探頭(27)，還有參考光學透鏡(7)、探測器(16)構成的參考裝置以及相應單片機(15)、鍵盤(19)、數碼顯示器(20)、指示器(18)和工作電源與開關A、B構成的控制裝置，其特徵在於探頭(27)是一個水下實時探測的全光纖探頭，其與水上部分的主機殼體(10)相連的入射光纖(1)，接收光纖(2)和參考光纖(3)都分別經相應的光纖耦合器——激發光纖耦合器、接收光纖耦合器與參考光纖耦合器連結，上述光纖耦合器分別含有相應的光學系統——激發光學透鏡組(9)，接收光學透鏡組(8)和參考光學透鏡(7)，且螢光接收裝置中接收螢光信號的探測器(19)是一隻半導體矽光電二極體(PIN)。
2.根據權利要求1所述的螢光光度計，其特徵在於上述探頭(27)由包括入射光纖(1)，接收光纖(2)和參考光纖(3)及光纖連接器(5)組合的光纖束構成的導光檢測光纖和遮光探測腔體(6)兩部分固定連接組成，該遮光探測腔體(6)可以由探頭座(22)及其下的以墊圈(23)相間，長螺杆(25)固定的多個遮光帽(24)組成的百葉窗式的柱狀腔室，即三個長螺(25)杆穿過墊圈(23)和遮光帽(24)上的孔固結在探頭座(22)下面的內螺孔內。
3.根據權利要求2所述的螢光光度計，其特徵在於上述探頭(27)還可在百葉窗式的柱狀腔室的下端再固定一個牛角狀腔體—牛角彎光陷阱(26)。
4.根據權利要求1所述的螢光光度計，其特徵在於上述入射光纖(1)，接收光纖(2)和參考光纖(3)選取可透過相應光波段的光纖材料如石英玻璃，玻璃或塑料組成的光纜。
專利摘要可攜式實時全光纖螢光光度計,它有螢光激發裝置,螢光接收裝置,參考裝置與包括探頭,探測器相應光學系統,單片機控制裝置與電源,其特徵是探頭是一個不含任何其它光電部件的水下實時探測的全光纖探頭,即由導光測量光纖和遮光探測腔體組成,且探測器採用低壓矽光電二極體,其特點是體積小、重量輕、攜帶操作方便,電絕緣性好,抗電磁幹擾性強,靈敏度高、動態範圍寬,且價格低廉,是海洋環境檢測水中礦物油的理想儀器。
文檔編號G01N21/64GK2502265SQ0126216
公開日2002年7月24日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者夏達英, 史錦珊, 王振先, 張士魁, 尚麗平, 孫培光, 馬小兵, 張淑清, 王書濤, 李寶華 申請人:國家海洋局第一海洋研究所, 燕山大學