一种用于光学水质检测的电动光路切换装置

技术领域

本发明涉及一种用于光学水质检测的电动光路切换装置，属于水质监测领域。

背景技术

在水质监测领域中，光学水质检测方法具有无需人工干预、检测速度快、准确性高、无二次污染等优势，因此被广泛应用于河、湖、水库等水资源环境在线水质监测。

主流的光学水质检测方法采用光谱分析技术，通过对比光线经过水样前后的光谱变化提取水样特征，经分析计算转化为水中物质浓度；基于以上原理，该检测技术通常需包含测量光路和参比光路两套光路系统，测量光路用于获取光线经过被测水体后形成的光谱，参比光路用于获取光线经过标准液体后形成的光谱，基于两组光谱间的差异即可计算得到水质测量结果。然而由于硬件生产过程的局限，两组光路因使用的硬件不同而存在不同程度的系统误差，从而影响了水质检测结果的准确性。因此，如何尽力减小光路系统误差，成为工程研究的重要课题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于光学水质检测的电动光路切换装置，将测量光路和参比光路所需硬件合并，减少因光路硬件差异导致的系统误差，降低生产成本和维护工作量。

本发明的一种用于光学水质检测的电动光路切换装置包含测量舱、光路生成组件、光路切换组件三部分。所述测量舱装载有待测样本液和参比标准液，为光学水质测量提供稳定适宜的测量场所；光路生成组件用于在测量舱内产生稳定的光路；光路切换组件经电力驱动光路生成组件移动，通过控制光路发生位置实现测量光路和参比光路间的切换。

优选的，所述的测量舱采用双层结构，上层为参比层，安装参比标准液比色皿，下层为样本层，盛放测量样本液；测量舱在参比层和样本层侧壁均开有UV光路窗和荧光光路窗；UV光路窗为相向侧壁上一对同轴准直圆孔，用于接入UV光路；荧光光路窗为单个圆孔，轴线与UV光路窗轴线垂直，用于接入荧光光路；样本层各光路窗均采用透明石英玻璃密封。

优选的，所述的光路生成组件包含探头基座、UV探头、荧光探头、光纤接口；探头基座成U形构造包围测量舱，UV探头固定于探头基座两臂，与测量舱UV光路窗沿竖直径向线对齐；荧光探头固定于探头基座横梁，与测量舱荧光光路窗沿竖直径向线对齐；光纤接口一端与UV探头或荧光探头连接，另一端通过光纤与外部其他光学设备连接。

优选的，所述的光路切换组件包含步进电机、导杆和直线轴承；步进电机与导杆固定于安装基座，步进电机的旋转轴轴套和直线轴承均固定于光路生成组件中的探头基座横梁，步进电机的螺纹旋转轴从轴套中穿过，导杆从直线轴承穿过；步进电机由计算机程序控制改变运转状态和方向，经由螺纹旋转轴带动光路生成组件上下移动，使光路生成组件的光学探头与测量舱参比层或样本层光路窗对齐，实现电动光路切换；直线轴承沿导杆上下滑动，用于保证位移的稳定性和定位的准确性。

附图说明

图 1 是本发明第一实施例的右视图；

图 2 是本发明第一实施例的右剖视图；

图 3 是本发明第一实施例在测量光路位置的透视图；

图 4 是本发明第一实施例在参比光路位置的透视图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1-图4所示，本发明是一种光学水质检测的电动光路切换装置，其包含测量舱1、光路生成组件、光路切换组件三部分。

所述的测量舱1为双层结构，上层为参比层，安装参比标准液比色皿2，下层为样本层，盛放测量样本液；测量舱在参比层和样本层侧壁均开有UV光路窗3和荧光光路窗4；UV光路窗3为相向侧壁上一对同轴准直圆孔，用于接入UV光路；荧光光路窗4为单个圆孔，轴线与UV光路窗轴线垂直，用于接入荧光光路；样本层各光路窗均采用透明石英玻璃密封。

所述的光路生成组件包含探头基座5、UV探头6、荧光探头7、光纤接口8；探头基座5成U形构造包围测量舱1，UV探头6固定于探头基座5两臂，与测量舱1UV光路窗3沿竖直径向线对齐；荧光探头7固定于探头基座5横梁，与测量舱1荧光光路窗4沿竖直径向线对齐；光纤接口8一端与UV探头6或荧光探头7连接，另一端通过光纤与外部其他光学设备连接。

所述的光路切换组件包含步进电机9、导杆10和直线轴承11；步进电机与导杆固定于安装基座12，步进电机的旋转轴轴套13和导杆直线轴承11均固定于光路生成组件中的探头基座5横梁，步进电机的螺纹旋转轴14从轴套13中穿过，导杆10从直线轴承11穿过。

水质检测流程开始后，步进电机9由计算机程序控制改变运转状态和方向，由电力驱动螺纹旋转轴14转动，带动光路生成组件上下移动，直线轴承11沿导杆10上下滑动；当光路生成组件向上移动到测量舱1参比层，UV探头6与参比层UV光路窗3轴线对齐，荧光探头7与参比层荧光光路窗4轴线对齐，形成参比光路；当光路生成组件向下移动到测量舱1样本层，UV探头6与样本层UV光路窗3轴线对齐，荧光探头7与样本层荧光光路窗4轴线对齐，形成测量光路；由此实现光路切换。

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。比如：光路切换的位置由两处改成三处或其它数量；光路切换装置的驱动方式；参比标准液比色皿的安装位置；直线轴承改成其它形式等等。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。