一種水體痕量元素的在線高光譜監測儀的製作方法

2023-05-10 11:52:41

專利名稱：一種水體痕量元素的在線高光譜監測儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種痕量元素的在線高光譜監測儀，特別涉及水體中低濃度、
寬動態範圍Fe元素的高靈敏度、高精度高光譜監測儀。
背景技術：
海水中痕量元素Fe， Mn， Cu， Zn， Mo， Co， B等，與生物的生命過程密切 相關，稱為"痕量營養元素"。其中Fe是控制和影響浮遊植物生長的主要因素 之一，適度的Fe元素會促進生物和微生物生長，含量不足則會限制浮遊植物生 長，影響海洋初級生產力，含量過高則易引起富營養化，可能進一步導致赤潮 的發生，從而對海洋生態環境、生物資源和海洋漁業產業形成極大危害。痕量 元素Fe的監測技術涉及海洋環境監測與評價、赤潮研究、海洋生態過程研究、 海洋生化研究等科研領域，涉及水產養殖、水產捕撈等養殖業生產領域，涉及 沿海工業排放等工業生產領域，以及人們的生活健康等社會經濟可持續發展的 一系列科學問題的解決和政府決策，具有重大的戰略意義，具有廣泛的應用需 求。
傳統的Fe等痕量元素的監測需要由調査船到現場收集樣品再在船上實驗室 或岸上實驗室分析，測定方法通常採用分光光度法、原子吸收分光光度法、X 射線螢光光譜法、ICP—發射光譜法、陽極溶出伏安法和中子活化分析法，樣品 消耗量大，分析周期長，而且，樣品可能在轉移和儲存過程中受到沾汙或發生 化學變化。而定量研究海水中痕量組分格外強調防止樣品沾汙，通常需要配備 潔淨的採樣裝置，從而使費用增加，操作更加複雜。

發明內容
針對現有技術的缺點，本發明的目的是提供一種能夠在線進行自動取樣， 混合、反應、進樣及自動監測的水體痕量元素的在線高光譜監測儀，能有效減少物耗和人工，提高了分析的可靠性和準確性。
為實現上述目的，本發明的技術方案為 一種水體痕量元素的在線高光譜 監測儀，其包括
水體抽取裝置，用於抽取來自水體的樣品溶液；
自動進樣裝置，用於自動抽取來自水體抽取裝置的樣品溶液並進行混合反
應形成待測溶液；
長光程液芯樣品池，接收來自自動進樣裝置的待測溶液；
光源，將輸出光通過設於長光程液芯樣品池上的入光口入射至樣品池中；
光纖光譜儀，接收由長光程液芯樣品池出光口出射的光信號並進行採集與
處理；
自動進樣控制單元，用於控制自動進樣裝置抽取與混合樣品溶液的動作；
監測主控單元，用於協調自動進樣裝置與光纖光譜儀之間的工作過程，並 對光纖光譜儀採樣結果進行存儲及處理。
自動進樣裝置包括存放待反應試劑的試劑池、連接水體抽取裝置的存放樣 品溶液的樣品池、用於緩存按一比例配比的待反應試劑及樣品溶液的樣品混合 池、分別將待反應試劑及樣品溶液抽取至樣品混合池的抽取裝置。
該抽取裝置包括用於抽取試劑池待反應試劑的第一蠕動泵、用於抽取樣品 池樣品溶液的第二蠕動泵及與樣品混合池連接的注射泵。
該自動進樣裝置還包括一純水池，該第二蠕動泵為雙通道蠕動泵，該純水 池與第二蠕動泵的輸入端連接，第二蠕動泵的輸出端分別與樣品混合池及長光 程液芯樣品池相連接。
試劑池與安裝在第一蠕動泵上的第一蠕動泵管的一端與相通，第一蠕動泵 管的另一端接第二四通接頭的a端，樣品池與第一四通接頭的b端，第一四通 接頭的d端與安裝在第二蠕動泵上一通道的第二蠕動泵管的一端相通，第二蠕 動泵管的另一端與第一三通電磁閥的a端相連，第一四通接頭的a端與第一三 通電磁閥的b端相連，第一三通電磁閥的c端與第二四通接頭的b端相連，第 二四通接頭的d端連接至第二三通電磁閥的c端，純水池與安裝在第二蠕動泵
6上另一通道的第三蠕動泵管的一端相通，第三蠕動泵管的另一端通過第一二通 電磁閥連接至第二四通接頭的C端，第三蠕動泵管的另一端還分別連接至第二
三通電磁閥的b端及長光程液芯樣品池，第二三通電磁閥的a端連接至樣品混合池。
第一蠕動泵由第一步進電機及單通道蠕動泵頭構成，其中，第一步進電機
的轉軸與單通道蠕動泵頭的轉軸固定在一起；
第二蠕動泵由第二步進電機及雙通道蠕動泵頭構成，其中，第二步進電機
的轉軸與雙通道蠕動泵頭的轉軸固定在一起；
注射泵包括插裝於樣品混合池中的活塞、與活塞末端連接的活塞手柄、注 射泵頭及插裝於注射泵頭內並能做往復移動的絲杆及與絲杆末端連接的第三步 進電機，絲杆與活塞手柄連接並能帶動活塞手柄做往復移動。
第二三通電磁閥的a端還通過第二二通電磁閥與廢水抽取裝置連接，廢水 抽取裝置包括與第—二通電磁閥連接的廢水池及與廢水池連接的出廢水低壓 泵，該廢水池還通過第三二通電磁闊與長光程液芯樣品池連接。
該長光程液芯樣品池採用兩端安裝有光液耦合器的、光程大於100cm的液 芯波導。
該水體抽取裝置包括進水體低壓泵、設於進水體低壓泵進水口的粗過濾網、 設於進水體低壓泵出水口的細過濾網及設於粗過濾網外側的防生物附著的清潔 裝置。
該自動進樣控制單元包括用於驅動三個步進電機轉動的步進電機驅動模 塊，用於驅動第一、第二三通電磁閥及第一、第二二通電磁閥動作的第一驅動 器，用於驅動水體低壓泵、清潔裝置、第三二通電磁閥及出廢水低壓泵動作的 第二驅動器，連接步進電機驅動模塊、第一驅動器及第二驅動器的處理器。
與現有技術相比較，本發明具有以下有益效果
1、水體中痕量元素的檢測和分析從室內成功的轉移至現場，減少了物耗和 人工，提高了分析的可靠性和準確性，有利於在海洋生物化學研究中開展常規2、 採用長光程液芯波導代替常規的比色皿作為樣品測量池，將檢測限從目
前分光光度法的50nm提高到0. lnm，大大的拓寬了儀器測量的動態範圍；
3、 儀器現場自動混合、進樣、反應以及清洗，消除了一切人為的不確定因 素，在確保現場測量成為可能的前提下，更好的提高了現場測量的精度和準確 性；
4、 進水口採用防汙染和雙重過濾相結合的辦法，有效地解決了儀器現場使 用易汙染的難題，同時也避免了大的顆粒物和氣泡對測量儀器及測量結果所帶 來的不利影響。


圖1為本發明水體痕量元素的在線高光譜監測儀的結構示意圖2為本發明自動進樣裝置中向樣品混合池中進樣時的結構示意圖3為本發明自動進樣裝置中樣品混合池中混合樣品排空時的結構示意
圖4為本發明中自動進樣控制單元的原理示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明進行詳細描述。
現場分析手段可以減少物耗和人工，便於在海洋生物地球化學研究中開展 常規監測。對於海水中痕量元素的現場測定分析，如Fe， 一般應該滿足以下幾
點需求
① 要求現場分析儀器具有高靈敏度，寬動態範圍，不僅能夠用於近海較高
濃度Fe元素的測定分析，而且能夠適用於大洋水體中低濃度Fe元素分析的需 求。
② 要求滿足長期監測的需求，要求現場儀器解決長期水下工作的汙染問題等等。
③ 根據監測儀的特殊使用環境，要求在線測量儀能夠自動完成取樣、混合、 反應、進樣及測量。
根據上述需求，本發明提供一種能夠在線進行自動取樣，混合、反應、進樣及自動監測水體中痕量元素濃度的在線高光譜監測儀。 以下為本發明設計原理。
長光程吸收光譜儀測定痕量元素Fe的基本原理就是分光光度法。分光光度 法是分光譜來鑑定物質性質及含量的技術，其理論依據主要是利用物質特有的 Lambert-Beer定律(--束單色光通過溶液後，吸光度與溶液的濃度和液層的厚 度的乘積成正比)。 一單色光通過某溶液，根據Lambert-Beer定律，有
A二lg(10/It):kbc
其中b為樣品光程長度(cm)， c為樣品濃度(mol/L)， k為樣品摩爾吸收 係數(￡'.wor''Cm-')，對於一定的分光光度計及配件，b是常數，對於某一樣品 和波長，k是常數，因此，有
Ac =——
艮P:樣品濃度的檢測限由探測器光電特性(A4)和樣品光程等因素聯合確 定。如對於亞鐵，最大摩爾吸收係數約為2.8xlOV.m。r'.c;7r1，如果採用10cm 光程的比色皿，假若分光光度計吸光度的測量限為0.001，則可估算得亞鐵濃度 的檢測限約為10"卿/.r、但是，如果採用300cm光程的比色皿，則可估算出亞
鐵的檢測限約為0.l鵬o/.r1。即長光程樣品池可顯著提高濃度檢測限。本發明
的水體中痕量元素的高精度在線高光譜監測儀即是基於這一原理而設計的。 以下結合附圖對本發明進行詳細描述。
如圖1所示， 一種水體痕量元素的在線高光譜監測儀，其包括 水體抽取裝置，用於抽取來自水體的樣品溶液；
自動進樣裝置6，用於自動抽取來自水體抽取裝置的樣品溶液並進行混合反
應形成待測溶液；
長光程液芯樣品池3，接收來自自動進樣裝置6的待測溶液；
光源4，將輸出光通過設於長光程液芯樣品池3上的入光口入射至樣品池中；
光纖光譜儀2，接收由長光程液芯樣品池4出光口出射的光信號並進行採集
與處理；自動進樣控制單元5，用於控制自動進樣裝置6抽取與混合樣品溶液的動作; 監測主控單元1，用於協調自動進樣裝置6與光纖光譜儀2之間的工作過程，
並對光纖光譜儀2的採集結果進行存儲及處理。
所述監測主控單元1為PC104，監測主控單元1與光纖光譜儀2之間通過 PC104總線連接通信，光纖光譜儀2的入光口通過光纖9與長光程液芯樣品池3 的出光口 L—o連接，長光程液芯樣品池3的入光口 L一i與光源4的出光口之間 通過光纖8相連，長光程液芯樣品池3的進水口 W—i通過管件14與自動進樣裝 置6連通，長光程液芯樣品池3的出水口 W—o通過管件與二通電磁閥15的a端 相連，二通電磁閥15的b端與三通接頭16的b端通過管件相連，三通接頭16 的c端通過管件19與自動進樣裝置6相通，三通接頭16的a端通過管件與廢 水池17的入水口相連，廢水池17的出水口與出廢水低壓泵18的進水口之間通 過管件相連。
如圖2及圖3所示，自動進樣裝置6包括存放待反應試劑的試劑池20、連接 水體抽取裝置的存放樣品溶液的樣品池21、用於緩存按一比例配比的待反應試 劑及樣品溶液的樣品混合池31、分別將待反應試劑及樣品溶液抽取至樣品混合 池31的抽取裝置。
該抽取裝置包括用於抽取試劑池20待反應試劑的第一蠕動泵、用於抽取樣 品池21樣品溶液的第二蠕動泵及與樣品混合池31連接的注射泵。
該自動進樣裝置6還包括一純水池22，該第二蠕動泵為雙通道蠕動泵，該 純水池22與第二蠕動泵的輸入端連接，第二蠕動泵的輸出端分別與樣品混合池 31及長光程液芯樣品池3相連接。
試劑池20與安裝在第一蠕動泵上的第一蠕動泵管34的一端與相通，第一 蠕動泵管34的另一端接第二四通接頭42的a端，樣品池21與第一四通接頭41 的b端，第一四通接頭41的d端與安裝在第二蠕動泵上一通道的第二蠕動泵管 35的一端相通，第二蠕動泵管35的另一端與第一三通電磁閥37的a端相連， 第一四通接頭41的a端與第一三通電磁閥37的b端相連，第一三通電磁閥37 的c端與第二四通接頭42的b端相連，第二四通接頭42的d端連接至第二三通電磁閥39的c端，純水池22與安裝在第二蠕動泵上另一通道的第三蠕動泵 管36的一端相通，第三蠕動泵管36的另一端連接三通接頭45的b端，三通接 頭45的c端通過第一二通電磁閥38連接至第二四通接頭42的c端，第三蠕動 泵管36的另一端即三通接頭45的a端連接至三通接頭44的a端，三通接頭44 的c端通過通過管件14連接至長光程液芯樣品池3的進水口 W_i，三通接頭44 的b端連接至第二三通電磁閥39的b端，第二三通電磁閥39的a端連接至三 通接頭43的b端，三通接頭43的a端通過第二二通電磁閥40、管件19與廢水 抽取裝置連接，廢水抽取裝置包括與第二二通電磁閥40連接的廢水池17及與 廢水池17連接的出廢水低壓泵，該廢水池17還通過第三二通電磁閥15與長光 程液芯樣品池連接，通接頭43的c端連接至樣品混合池31。
第一蠕動泵由第一步進電機及單通道蠕動泵頭構成，其中，第一步進電機 的轉軸與單通道蠕動泵頭的轉軸固定在一起；
第二蠕動泵由第二步進電機及雙通道蠕動泵頭構成，其中，第二步進電機
的轉軸與雙通道蠕動泵頭的轉軸固定在一起。
本發明抽取裝置所使用的蠕動泵、電磁閥具有以下特點輸送的介質不與 泵體或閥體接觸，這樣有利於輸送一些對金屬腐蝕性較強的介質，例如各種
酸、鹼溶液，或者一些含氯離子的鹽溶液；同時，清洗、拆卸簡單快捷。由於 介質只在軟管內流動，清洗僅針對軟管即可，而且蠕動泵軟管的安裝和拆卸都 比較簡單，只要點動電機，就可完成安裝、拆卸操作；另外，可控制轉速和流 量。用於蠕動泵的步進電機經過減速以後，轉速都不高， 一般最大轉速不超過 165轉/分鐘，而且在電機的選型上可採用手動調速和變頻調速，從而更好地控 制流量。
注射泵包括插裝於樣品混合池31中的活塞、與活塞末端連接的活塞手柄32、 注射泵頭28及插裝於注射泵頭28內並能做往復移動的絲杆29及與絲杆29末 端連接的第三步進電機25，絲杆29與活塞手柄32連接並能帶動活塞手柄32做 往復移動。活塞手柄32其外部設有一手柄夾具33，手柄夾具33通過安裝於絲 杆29上的螺絲與絲杆連接，從而將絲杆29與活塞手柄32裝配一起。該長光程液芯樣品池3採用光程為500cm、內徑為550 P m、兩端安裝有"T" 型光液耦合器的液芯波導。
該水體抽取裝置包括進水體低壓泵10、設於進水體低壓泵10進水口的粗過 濾網12、設於進水體低壓泵10出水口的細過濾網7及設於粗過濾網12外側的 防生物附著的清潔裝置11。清潔裝置11通過支架緊貼粗過濾網12安裝在其正 上方，在進水體低壓泵10的作用下，該出水口通過管件13為自動進樣裝置6 供給經過濾的樣品溶液。本發明中，細過濾網7為孔徑小於20;/m的過濾網，粗 過濾網12為孔徑小於l腿、大於20/zm的過濾網。
如圖4所示，該自動進樣控制單元5包括用於驅動三個步進電機轉動的步 進電機驅動模塊U2，用於驅動第一、第二三通電磁閥37、 39及第一、第二二通 電磁閥38、 40動作的第一驅動器U3，用於驅動水體低壓泵10、清潔裝置ll、 第三二通電磁閥15及出廢水低壓泵18動作的第二驅動器U4，連接步進電機驅 動模塊U2、第一驅動器U3及第二驅動器U4的處理器Ul。
處理器U1為單片機"C8051F020"，該單片機自有兩個UART串口，步進電 機驅動模塊U2為三軸步進電機驅動控制模塊"TMCM303"，第一、第二驅動器U3、 U4均為工業四線驅動器"L6374"，自動進樣控制單元5還包括兩串行通訊接口 晶片U5、U6， Ul的UART0串口之TX0和RX0分別與串行通訊接口晶片U5的Tin 和Rout相連，串行通訊接口晶片U5的Tout、 Rin和GND通過電纜與監測主控 單元1的COM 口相連，實現處理器U1與監測主控單元1之間的串行通訊；處理 器Ul的UART1串口之TX1和RX1分別與串行通訊接口晶片U6的Tin和Rout相 連，串行通信接口晶片U6的Tout、 Rin和GND分別與步進電機驅動模塊U2的 串行通訊端的Rin和Tout端以及GND端相連，實現處理器Ul與步進電機驅動 模塊U2之間的串行通訊；步進電機驅動模塊U2的A00、 A10、 B00、 B10連接電 機23的A0、 Al、 B0、 Bl， U2的A01、 All、 B01、 Bll連接電機24的A0、 Al、 B0、 Bl， U2的A02、 A12、 B02、 B12連接電機25的A0、 Al、 B0、 Bl; Ul的 P1.0 P1.3 口對應U3的IN1 IN4輸入端，第一驅動器U3的0UT1 0UT4端連
12接電磁閥37、 38、 39、 40的供電控制端，處理器U1的PI. 4 P1. 7 口對應U4 的IN1 IN4輸入端，第二驅動器U4的0UT1 0UT4端連接電磁閥15、低壓泵 10、 18及清潔裝置11的供電控制端。
結合附圖1-4，採用光程為500cm、內徑為550/zm的液芯波導(WPI Inc.)， 光譜儀採用PC2000-PC104光纖光譜儀(Ocean Optics Inc.)採用混合樣品池 (注射器)共需進混合樣品2ml，樣品與試劑的配比為20:1，進海水和純水的 蠕動泵管其內徑為1.6mm，進試劑的蠕動泵管其內徑為0.7mm，混合樣品反應時 間180s，該發明的現場工作過程具體實施如下
(1) 、測量儀上電，Ul初始化，Pl端開始自動進樣控制；光源4上電， PC104 l啟動工作，等待進樣成功後進行光信息採集；
(2) 、 P1.7置1，安裝在平滑"粗"過濾網12正上方的清潔裝置11啟動 工作，對"粗"過濾網12進行3次均勻的清掃；
(3) 、 P1.7清零，清潔裝置ll停止工作；P1.4置l，低壓泵10啟動工作， 將現場海水經"粗"過濾網12和"細"過濾網7過濾後泵入海水樣品池21， 控制水泵抽水時間，確保注入海水樣品池21的海水樣滿足測量所需；
(4) 、 P1.4清零，低壓泵10停止工作；P1.0置l， P1.2置l，電磁閥37、 39的a、 c兩端連通、a、 b兩端斷開；P1.5置l，電磁閥15的a、 b端接通；
(5) 、 Ul向步進電機驅動模塊U2發送控制電機23、 24、 25分別以設定的 速度同時向右轉的指令，U2根據指令驅動相應電機帶動與之連接的泵頭以指定 的方向和速度將海水和試劑按20: 1的比例均勻送入樣品混合池(注射器)31， 同時，將純水同步送入液芯波導3，對液芯波導進行測量前的清洗；
(6) 混合進樣結束後Ul向U2發送控制電機23、 24、 25同時停止轉動的 指令，U2根據接收指令停止相應電機及與之連接的泵頭工作；
(7) 、自動混合進樣完成時進樣裝置所處狀態如圖2所示，此時U1向PC104 發送混合進樣結束提示信息；同時啟動180s的混合樣品反應時間中斷；
(8) 、 PC104在接收到U1的狀態提示信息後，啟動一次光譜測量過程，完成基線測量(此時，液芯波導中充滿純水)；
(9) 、混合反應時間到，時間屮斷結束，P1.2清零，電磁閥39的a、 b端 接通，a、 c端斷開；
(10) 、 Ul向U2發送控制電機25以設定的速度向左轉的指令，U2根據指 令驅動電機25帶動與之連接的注射泵頭以指定的方式轉動，將混合樣品池(注 射器)31中已反應混合樣品經W一i端送入長光程液芯波導3;
(11) 、將己反應樣品全部送入液芯波導3後自動進樣裝置所處狀態如圖3 所示，此時液芯波導3中完全充滿已反應混合樣品；
(12) 、 P1.3清零，電磁閥39的a、 b端接通，a、 c端斷開，P1.5清零， 電磁閥15的a、 b端端開；
(13) 、 Ul向U2發送控制電機25停止轉動的指令，U2根據接收指令停止 電機25轉動；同時，U1向PC104發送液芯波導3進樣結束提示信息；
(14) 、 PC104在接收到U1的狀態提示信息後，啟動一次光譜測量過程，完 成樣品光譜測量；
(16) 、 P1.0清零，Pl. 1、 Pl. 2、 P1.4置l，電磁閥15、 37、 38的a、 b端 連通，37的a、 c端斷開，39的a、 c端連通，a、 b端斷開；
(17) 、Ul向U2發送控制電機24、25分別以設定的速度同時向右轉的指令， U2根據指令驅動相應電機帶動與之連接的泵頭以指定的方向和速度將純水分別 送入樣品混合池(注射器)31和液芯樣品池3，利用純水對樣品混合池31和液 芯樣品池3同步進行測量後清洗，此時進樣裝置所處狀態如圖2所示；
(18) 、 Ul向U2發送控制電機24、 25同時停止工作的指令，U2根據接收 指令停止相應電機及與之連接的泵頭轉動；
(19) 、 P1.4清零，P1.3置l，電磁閥15的a、 b端斷開，電磁閥40的a、 b端接通；
(20) 、 Ul向U2發送控制電機25以指定速度向左轉的指令，U2根據指令 驅動電機25帶動與之連接的注射泵頭以指定的方式轉動，將清洗後的廢水排至 廢液池中；(22) 、 Ul向U2發送控制電機25停止轉動的指令，U2根據接收指令停止 電機25轉動；
(23) 、 P1.5、 P1.6置位，啟動低壓泵18將殘留在液芯波導和廢液池中的 廢液完全排出後P1.5、 P1.6清零，低壓泵18停止工作；
(24) 、如需重複測量，返回至步驟(3)。
權利要求
1、一種水體痕量元素的在線高光譜監測儀，其特徵在於包括水體抽取裝置，用於抽取來自水體的樣品溶液；自動進樣裝置(6)，用於自動抽取來自水體抽取裝置的樣品溶液並進行混合反應形成待測溶液；長光程液芯樣品池(3)，接收來自自動進樣裝置(6)的待測溶液；光源(4)，將輸出光通過設於長光程液芯樣品池(3)上的入光口入射至樣品池(3)中；光纖光譜儀(2)，接收由長光程液芯樣品池(3)出光口出射的光信號並進行採集與處理；自動進樣控制單元(5)，用於控制自動進樣裝置(6)抽取與混合樣品溶液的動作；監測主控單元(1)，用於協調自動進樣裝置(6)與光纖光譜儀(2)之間的工作過程，並對光纖光譜儀(2)的採集結果進行存儲及處理。
2、 根據權利要求1所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於自動進樣裝置 包括存放待反應試劑的試劑池(20)、連接水體抽取裝置的存放樣品溶液的樣品 池21、用於緩存按一比例配比的待反應試劑及樣品溶液的樣品混合池(31)、分 別將待反應試劑及樣品溶液抽取至樣品混合池(31)的抽取裝置。
3、 根據權利要求2所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於該抽取裝置包 括用於抽取試劑池(20)待反應試劑的第一蠕動泵、用於抽取樣品池(21)樣 品溶液的第二蠕動泵及與樣品混合池(31)連接的注射泵。
4、 根據權利要求3所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於該自動進樣裝 置(6)還包括一純水池(22)，該第二蠕動泵為雙通道蠕動泵，該純水池(22) 與第二蠕動泵的輸入端連接，第二蠕動泵的輸出端分別與樣品混合池(31)及 長光程液芯樣品池(3)相連接。
5、 根據權利要求4所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於試劑池(20)與安裝在第一蠕動泵上的第一蠕動泵管(34)的一端與相通，第一蠕動泵管(34) 的另一端接第二四通接頭(42)的a端，樣品池(21)與第一四通接頭(41) 的b端，第一四通接頭(41)的d端與安裝在第二蠕動泵上一通道的第二蠕動 泵管(35)的一端相通，第二蠕動泵管(35)的另一端與第一三通電磁閥(37) 的a端相連，第一四通接頭(41)的a端與第一三通電磁閥(37)的b端相連， 第一三通電磁閥(37)的c端與第二四通接頭(42)的b端相連，第二四通接 頭(42)的d端連接至第二三通電磁閥(39)的c端，純水池(22)與安裝在 第二蠕動泵上另一通道的第三蠕動泵管(36)的一端相通，第三蠕動泵管(36) 的另一端通過第一二通電磁閥(38)連接至第二四通接頭(42)的c端，第三 蠕動泵管(36)的另一端還分別連接至第二三通電磁閥(39)的b端及長光程 液芯樣品池(6)，第二三通電磁閥(39)的a端連接至樣品混合池(31)。
6、 根據權利要求5所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於第一蠕動泵由 第一步進電機(23)及單通道蠕動泵頭(26)構成，其中，第一步進電機(23) 的轉軸與單通道蠕動泵頭(26)的轉軸固定在一起；第二蠕動泵由第二步進電機(24)及雙通道蠕動泵頭(27)構成，其中， 第二步進電機(24)的轉軸與雙通道蠕動泵頭(27)的轉軸固定在一起；注射泵包括插裝於樣品混合池(31)中的活塞、與活塞末端連接的活塞手 柄(32)、注射泵頭(28)及插裝於注射泵頭(28)內並能做往復移動的絲杆(29) 及與絲杆(29)末端連接的第三步進電機(25)，絲杆(29)與活塞手柄(32) 連接並能帶動活塞手柄(32)做往復移動。
7、 根據權利要求5或6所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於第二三通 電磁閥(39)的a端還通過第二二通電磁閥(40)與廢水抽取裝置連接，廢水 抽取裝置包括與第二二通電磁閥(40)連接的廢水池(17)及與廢水池(17) 連接的出廢水低壓泵(18)，該廢水池(17)還通過第三二通電磁閥(15)與長 光程液芯樣品池(3)連接。
8、 根據權利要求7所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於該長光程液芯 樣品池採用兩端安裝有光液耦合器的液芯波導。
9、 根據權利要求8所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於該水體抽取裝 置包括進水體低壓泵(10)、設於進水體低壓泵(10)進水口的粗過濾網(12)、設於進水體低壓泵(10)出水口的細過濾網(7)及設於粗過濾網(12)外側的防生物附著的清潔裝置(11)。
10、 根據權利要求9所述的在線高光譜監測儀，其特徵在於該自動進樣控制單元包括用於驅動三個步進電機轉動的步進電機驅動模塊(U2)，用於驅動 第一、第二三通電磁閥(37、 39)及第一、第二二通電磁閥(38、 40)動作的 第一驅動器(U3)，用於驅動水體低壓泵(10)、清潔裝置(11)、第三二通電磁 閥(15)及出廢水低壓泵(18)動作的第二驅動器(U4)，連接步進電機驅動模 塊(U2)、第一驅動器(U3)及第二驅動器(U4)的處理器(Ul)。
全文摘要
本發明公開了一種水體痕量元素的在線高光譜監測儀，其包括水體抽取裝置，用於抽取來自水體的樣品溶液；自動進樣裝置(6)，用於自動抽取來自水體抽取裝置的樣品溶液並進行混合反應形成待測溶液；長光程液芯樣品池(3)，接收來自自動進樣裝置(6)的待測溶液；光源(4)，將輸出光通過設於長光程液芯樣品池(3)上的入光口入射至樣品池中；光纖光譜儀(2)，接收由長光程液芯樣品池(3)出光口出射的光信號並進行採集與處理；自動進樣控制單元(5)，用於控制自動進樣裝置(6)抽取與混合樣品溶液的動作；監測主控單元(1)，用於協調自動進樣裝置(6)與光纖光譜儀(2)之間的工作過程，並對光纖光譜儀(2)的採集結果進行存儲及處理。本發明能有效減少物耗和人工，提高了分析的可靠性和準確性。
文檔編號G01N21/00GK101477034SQ200910036608
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月13日 優先權日2009年1月13日
發明者盧桂新, 孫兆華, 曹文熙, 彩 李, 楊躍忠, 柯天存, 郭超英 申請人:中國科學院南海海洋研究所