一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法及装置

摘要

本发明为一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法及装置，属于水质检测技术领域，将全光谱水质检测中窗口误差校正的测量分为第一次测量和第二次测量，将两次测量数据求差，计算出待测溶液浓度。本发明能够消除窗口污染对于全光谱水质检测中数据测量的误差，提高全光谱水质检测的准确度。

说明书

技术领域

本发明属于水质检测技术领域，特别涉及一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法及装置。

背景技术

全光谱水质检测仪与传统的化学试剂测量水质的方法相比，具有检测速度快、没有二次污染等特点，被越来越多的应用在水质监测中。在全光谱水质检测仪利用光谱吸收度测量来检验水质的过程中，光路与待测水质接触的窗口会由于窗口表面附着的微粒和微生物等物质，会对光谱吸收度产生影响，进而会造成测量误差。现有的全光谱水质检测仪一般具有自动清洗功能以维持水质检测的精度，自动清洗功能一般数小时或数天运行一次，但是在自动清洗的间隔时间内，与待测水质接触的窗口表面仍然具有一定数量的微粒和微生物等物质，水质检测仪的测量精度仍会受到影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法及装置，能够有效解决上述问题，能够不受窗口污染的影响，精确测量待测溶液浓度，

一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法，包括如下步骤：

步骤一：在第一窗口的第一测量位置测量并记录吸收度A

A

公式1中，K为吸收系数，指单位浓度物质在单位光程长度时的吸光度，C为待测溶液浓度,L

步骤二：将第一窗口沿光路方向移动到第二测量位置测量并记录吸收度A2，A

A

公式2中，L

步骤三：将公式2和公式3做差进行计算后得到公式3：

A

步骤四：将公式3运算，求取待测溶液浓度C的值。

一种全光谱水质检测窗口误差校正装置，所述误差校正装置包括光源部、接收部和连接部；所述光源部依靠所述连接部与所述接收部伸缩连接；

所述光源部包括第一窗口和光源；

所述接收部包括第二窗口和光谱仪；

所述光源、第一窗口、第二窗口以及光谱仪共线；所述第一窗口与所述第二窗口设置于所述光源与所述光谱仪之间。

优选的，所述连接部包括不透光的空腔；所述空腔一端与所述光源部连通；所述空腔一端与所述连接部连通；所述连接部能够伸缩。

优选的，所述误差校正装置还包括伸缩机构；所述伸缩机构与所述光源部或所述接收部固定连接。

优选的，所述伸缩机构为气缸或液压缸。

优选的，所述误差校正装置还包括滑轨；所述光源部或接收部滑动固定于所述滑轨上。

有益效果：一种全光谱水质检测中窗口误差校正的测量方法，利用第一窗口与第二窗口光程的变化，消除窗口污染对于全光谱水质检测中数据测量的误差，提高全光谱水质检测的准确度。一种全光谱水质检测窗口误差校正装置，依靠连接部对于光源部与接收部的伸缩连接作用，调节第一窗口与第二窗口的间距，调节第一窗口与第二窗口之间的光程，进而利用光程的变化，消除窗口污染对于全光谱水质检测中数据测量的误差。

附图说明

图1为本发明误差校正测量过程示意图；

图2为本发明误差校正装置的结构示意图。

图中，1、伸缩机构；2、光源部；21、第一窗口；22、光源；3、接收部；31、第二窗口；32、光谱仪；4、连接部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，此描述仅用于解释本发明的具体实施方式，而不能以任何形式理解成是对本发明的限制，具体实施方式如下：

本发明的测量原理：

根据朗伯-比尔定律，一束平行单色光通过含有吸光物质的稀溶液时，吸光度：

A＝KCL

其中K为吸收系数，指单位浓度物质在单位光程长度时的吸光度，L是光程，也就是光通过吸收池的距离，C为待测溶液浓度。

通过公式可以看到，溶液对光的吸收程度与吸光物质的浓度成正比，全光谱水质检测仪通过对测量光谱范围内全光谱中光的吸收度计算出待测溶液中特定成分的浓度，例如COD(化学需氧量)等，这是现有光谱法测量水质的基本方法。

现有的测量方法存在技术偏见，普遍认为只要光路与待测水质接触的窗口保持足够清洁，就能够实现检测的准确性，并且清洁程度越高，检测的准确性越高。另外，现有全光谱水质检测仪的参比光路由设备内部经过，不会受到窗口污染的影响，但是参比光路中的参比光束只能校正光源的光强度变化，无法修正由窗口污染造成的测量误差。

如图1所示，本发明误差校正的测量方法如下：

首先在第一窗口的第一测量位置测定并记录吸收度。此时的吸收度A1可以表示为公式1：

A

其中L

然后将第一窗口沿光轴方向移动到第二测量位置测量并记录吸收度A

A

其中L

将公式2和公式3做差进行计算后得到公式3：

A

对公式3进行计算能够得出待测溶液浓度C。通过公式3可以看出，本发明通过移动观测窗口的位置，动态补偿掉窗口污染对测量结果的影响。经过做差进行计算能够消除由于窗口污染造成的吸收度测量偏差θ，可以求得不受窗口污染影响的待测溶液浓度C。

如图2所示，一种全光谱水质检测窗口误差校正装置包括伸缩机构1、光源部2、接收部3，光源部2与接收部3之间通过连接部4密封连接，连接部4的长度可以调节，使得光源部2与接收部3的间距能够调整。连接部4为具有空腔的不透光封闭结构，光路能够在连接部4的空腔中不受阻挡地通过，不易受其他外部光源的干扰。连接部4采用防水材质，待测水质不能进入连接部4。连接部4可以选用黑色橡胶管、伸缩塑料管等。伸缩机构1移动端与光源部2固定连接，为光源部2提供移动的动力。伸缩机构1优选为气缸或液压缸，其他能够以相同距离往复移动的机构，如曲柄连杆机构同样能够作为伸缩机构1使用。光源部2包括置于其空腔中的第一窗口21、光源22。接收部3包括置于其空腔中的第二窗口31、光谱仪32。光源22设置于第一窗口21的左侧，光谱仪32设置于第二窗口31的右侧。第一窗口21与第二窗口31相对应设置，且第一窗口21、光源22、第二窗口31以及光谱仪32共线，使得由光源22发射的测量光线能够同时通过第一窗口21与第二窗口31并传导至光谱仪32。第一窗口21与第二窗口31之间为待测水质检测区域。

在一些实施例中，一种全光谱水质检测窗口误差校正装置还包括沿光源22发射的测量光路方向设置的滑轨(图中未示出)，光源部2固定于所述滑轨上，能够对光源部2进行限位，保证移动方向，减少移动时的阻力。

在一些实施例中，光源部2位置固定，接收部3与伸缩机构1固定连接，接收部3固定于滑轨上，使得第一窗口21与第二窗口31之间的间距能够调节，能够利用光程的变化，动态补偿掉窗口污染对于全光谱水质检测中的测量结果影响。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。