專利名稱：便攜式實(shí)時(shí)全光纖熒光光度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于地表水域中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水中礦物油濃度及其它有機(jī)物質(zhì)的便攜式實(shí)時(shí)全光纖熒光光度計(jì)。
隨著工業(yè)化的發(fā)展，海洋在石油的開采和運(yùn)輸，尤其是巨型油輪失事和海上鉆井引起的井噴事故中，使地表水質(zhì)受到大面積的污染，對(duì)水環(huán)境危害極大，為此首先需要對(duì)污染源進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速、連續(xù)的檢測(cè)，及時(shí)掌握水域礦物油污染發(fā)展實(shí)況。目前多采用取樣，然后實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量分析或采用水中熒光計(jì)，即將熒光激發(fā)脈沖氙燈及其電源和觸發(fā)器，激發(fā)光學(xué)透鏡系統(tǒng)、包括多個(gè)濾光片的熒光接收透鏡系統(tǒng)，必須輔以高壓的光電倍增管的接收光電轉(zhuǎn)換元件及信號(hào)處理工作電路和工作電源等相關(guān)電路組裝在防腐蝕的金屬密封機(jī)殼圓筒中作為水中探頭，通過多芯水下電纜傳送電源及熒光檢測(cè)電信號(hào)。此傳輸水下電纜與船甲板上的單片機(jī)控制機(jī)箱連接。雖然也可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，但是水中探頭體積大而重，水密封條件要求高；電源、信號(hào)傳輸電纜粗重，電磁干擾大，更換檢測(cè)有機(jī)不同物質(zhì)的濾光片及其它元件手續(xù)煩瑣，操作不便，且價(jià)格昂貴，廣泛推廣應(yīng)用受到一定程度的限制。
本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種便攜式實(shí)時(shí)全光纖熒光光度計(jì)。
本實(shí)用新型是對(duì)已有水中熒光計(jì)的改進(jìn)，主要將探測(cè)器的光電倍增管以低壓體積小的半導(dǎo)體硅光電二極管(PIN)代替，并專門設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)全光纖探頭，代替龐大的水中探頭，從而實(shí)現(xiàn)將已有水中探頭內(nèi)的全部相應(yīng)設(shè)置移至水上的機(jī)箱中。
顯然，本實(shí)用新型由于其探頭內(nèi)不包含其它任何光電部件，勿需嚴(yán)密的水密封。又以低壓半導(dǎo)體硅光電二極管作光電轉(zhuǎn)換元件，因此體積小、重量輕、攜帶操作方便，電絕緣性好，抗電磁干擾性強(qiáng)，靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬，耐高溫，抗振動(dòng)和沖擊，對(duì)傳統(tǒng)的水中熒光計(jì)起到擴(kuò)展、提高作用。在不少情況下能完成傳統(tǒng)水中熒光計(jì)所很難，甚至不能完成的任務(wù)，是海洋、油港、碼頭、海上石油開發(fā)平臺(tái)不同環(huán)境檢測(cè)水中礦物油的理想儀器，也可以方便地檢測(cè)水中其他熒光性有機(jī)污染物的濃度。本實(shí)用新型還具有生產(chǎn)制作簡單，操作簡便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。
下面通過附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)用新型的導(dǎo)光全光纖探頭結(jié)構(gòu)分介示意圖。
圖3本實(shí)用新型的導(dǎo)光測(cè)量光纖結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本實(shí)用新型的激發(fā)光纖剖面放大示意圖。
圖5本實(shí)用新型的接收光纖剖面放大示意圖。
圖6本實(shí)用新型的參考光纖剖面放大示意圖。
圖7本實(shí)用新型的檢測(cè)光纖剖面放大示意圖。
圖8本實(shí)用新型的面板結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型有熒光激發(fā)光學(xué)透鏡組9、觸發(fā)器12、脈沖氙燈11及其氙燈電源13構(gòu)成的熒光激發(fā)裝置，有熒光接收光學(xué)透鏡組8、探測(cè)器17構(gòu)成的熒光接收裝置，與相應(yīng)的測(cè)量探頭27，還有參考光學(xué)透鏡7、探測(cè)器16構(gòu)成的參考裝置以及相應(yīng)單片機(jī)15、鍵盤19、數(shù)碼顯示器20、指示器18和工作電源與開關(guān)A、B構(gòu)成的控制裝置，其特征在于探頭27是一個(gè)水下實(shí)時(shí)探測(cè)的全光纖探頭，其與水上部分的主機(jī)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(jīng)相應(yīng)的光纖耦合器——激發(fā)光纖耦合器、接收光纖耦合器與參考光纖耦合器連結(jié)，上述光纖耦合器分別含有相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)—激發(fā)光學(xué)透鏡組9，接收光學(xué)透鏡組8和參考光學(xué)透鏡7，且熒光接收裝置中接收熒光信號(hào)的探測(cè)器17是一只半導(dǎo)體硅光電二極管(PIN)，在參考裝置中也設(shè)置了一只型號(hào)參數(shù)相同或相近的探測(cè)器16也為硅光電二極管。接口14以備外接計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(gòu)成的導(dǎo)光檢測(cè)光纖和遮光探測(cè)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(gòu)成的水上檢測(cè)光纖束，另一端的其內(nèi)有上述入射光纖1和接收光纖2作為一束構(gòu)成水下檢測(cè)光纖4并固定在一個(gè)遮光探測(cè)腔體的探頭座(蓋)22的中心孔上，該遮光探測(cè)腔體6可以由探頭座22及其下的以墊圈23相間，長螺桿25固定的多個(gè)遮光帽24組成的百葉窗式的柱狀腔室，即三個(gè)長螺25桿穿過墊圈23和遮光帽24上的孔固結(jié)在探頭座22下面的內(nèi)螺孔內(nèi)。
考慮到消光效果，作為另一實(shí)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(gè)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(shè)有吊環(huán)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(yīng)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(yīng)光纖排布端面可根據(jù)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(cè)光束的中心位置上，如圖3-圖7。
當(dāng)本實(shí)用新型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)水域測(cè)量工作時(shí)，只需將上述探頭旋入機(jī)箱上的相應(yīng)光纜探測(cè)端上并緊固，另一端置于水中然后接通24V直流電源，按下24V電源開關(guān)和5V電源開關(guān)，啟動(dòng)單片機(jī)鍵盤上的相關(guān)琴鍵，本實(shí)用新型即可便捷實(shí)時(shí)地進(jìn)行工作。
權(quán)利要求1.便攜式實(shí)時(shí)全光纖熒光光度計(jì)，它有熒光激發(fā)光學(xué)透鏡組(9)、觸發(fā)器(12)、脈沖氙燈(11)及其氙燈電源(13)構(gòu)成的熒光激發(fā)裝置，有熒光接收光學(xué)透鏡組(8)、探測(cè)器(17)構(gòu)成的熒光接收裝置，與相應(yīng)的測(cè)量探頭(27)，還有參考光學(xué)透鏡(7)、探測(cè)器(16)構(gòu)成的參考裝置以及相應(yīng)單片機(jī)(15)、鍵盤(19)、數(shù)碼顯示器(20)、指示器(18)和工作電源與開關(guān)A、B構(gòu)成的控制裝置，其特征在于探頭(27)是一個(gè)水下實(shí)時(shí)探測(cè)的全光纖探頭，其與水上部分的主機(jī)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(jīng)相應(yīng)的光纖耦合器——激發(fā)光纖耦合器、接收光纖耦合器與參考光纖耦合器連結(jié)，上述光纖耦合器分別含有相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)——激發(fā)光學(xué)透鏡組(9)，接收光學(xué)透鏡組(8)和參考光學(xué)透鏡(7)，且熒光接收裝置中接收熒光信號(hào)的探測(cè)器(19)是一只半導(dǎo)體硅光電二極管(PIN)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光光度計(jì)，其特征在于上述探頭(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(gòu)成的導(dǎo)光檢測(cè)光纖和遮光探測(cè)腔體(6)兩部分固定連接組成，該遮光探測(cè)腔體(6)可以由探頭座(22)及其下的以墊圈(23)相間，長螺桿(25)固定的多個(gè)遮光帽(24)組成的百葉窗式的柱狀腔室，即三個(gè)長螺(25)桿穿過墊圈(23)和遮光帽(24)上的孔固結(jié)在探頭座(22)下面的內(nèi)螺孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光光度計(jì)，其特征在于上述探頭(27)還可在百葉窗式的柱狀腔室的下端再固定一個(gè)牛角狀腔體—牛角彎光陷阱(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光光度計(jì)，其特征在于上述入射光纖(1)，接收光纖(2)和參考光纖(3)選取可透過相應(yīng)光波段的光纖材料如石英玻璃，玻璃或塑料組成的光纜。
專利摘要便攜式實(shí)時(shí)全光纖熒光光度計(jì),它有熒光激發(fā)裝置,熒光接收裝置,參考裝置與包括探頭,探測(cè)器相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),單片機(jī)控制裝置與電源,其特征是探頭是一個(gè)不含任何其它光電部件的水下實(shí)時(shí)探測(cè)的全光纖探頭,即由導(dǎo)光測(cè)量光纖和遮光探測(cè)腔體組成,且探測(cè)器采用低壓硅光電二極管,其特點(diǎn)是體積小、重量輕、攜帶操作方便,電絕緣性好,抗電磁干擾性強(qiáng),靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬,且價(jià)格低廉,是海洋環(huán)境檢測(cè)水中礦物油的理想儀器。
文檔編號(hào)G01N21/64GK2502265SQ0126216
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月12日
發(fā)明者夏達(dá)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(qǐng)人:國家海洋局第一海洋研究所, 燕山大學(xué)