[发明专利]一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测装置，其特征在于，包括上部壳体、下部壳体、光源、电源、准直透镜、光学拣选反射镜、温度传感器、中央微处理器、存储器和电机；所述上部壳体与下部壳体均为圆柱腔体结构，所述上部壳体与下部壳体之间通过轴承可旋转的连接，上部壳体与下部壳体的连接处之间相对的设有不同高度的凹槽；所述凹槽的上面板和下面板上均相对应的设有透光窗口；每个凹槽的下面板均能够随下部壳体做360°旋转；其中一个凹槽的下面板下方的下部壳体内从上到下依次设置有光学拣选反射镜、准直透镜和光源，所述光学拣选反射镜的一侧设有第一光电探测器；两个凹槽的上面板上方的上部壳体内分别设有第二光电探测器和第三光电探测器；当所述光源为紫外光时，所述第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器的输入端前方均设置有滤光器；当所述光源为全光谱光源时，所述第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器的输入端前方均设置有凹面全息光栅；所述温度传感器、中央微处理器、存储器、电源和电机均设置于上部壳体内；所述中央微处理器与温度传感器、存储器、电源、电机、第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器连接；所述电机传动轴与下部壳体连接，通过手动或控制电机实现下部壳体的360°旋转，所述中央微处理器用以处理光电探测器、温度传感器的信号，并内置有信号运算和浊度、温度矫正功能；同时负责判断监测装置本身状态，包括：电量、光路通畅情况、浓度变化、电机负载、存储器容量和温度；中央微处理器能够下达驱动电机、发送警报信号、进入节电模式、进入保护模式指令；所有记录下来的数据存储在存储器中。

2.根据权利要求1所述一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测装置，其特征在于，所述上部壳体和下部壳体之间设置有密封。

3.根据权利要求1所述一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测装置，其特征在于，所述下部壳体小于上部壳体。

4.根据权利要求1所述一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测装置，其特征在于，所述上部壳体的顶部设置有接口，中央微处理器通过所述接口与外部系统连接。

5.一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测方法，其特征在于，基于权利要求1所述水质监测装置，包括以下步骤：

(1)打开水质监测装置，装置中各模块初始化并自检，自检通过后根据接口情况判断当前处于编辑模式还是测量模式；编辑模式下温度传感器、光源和各光电探测器断电；

(2)测量模式下，打开光源，检测光谱信号的测量值和参考值，若判断光路被堵塞，则控制电机使下部壳体按先顺时针转动360°后逆时针转动360°的顺序往复旋转，直到光路疏通；

(3)通过内置于中央微处理器内的模型计算水质参数并进行浊度和温度矫正；

(4)判断水质的浓度范围，若不合适则通过电机控制使下部壳体转动180°后重新开始测量；若合适则存储当前监测信息至存储器。

6.根据权利要求5所述一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测方法，其特征在于，测量模式下由光源产生的光将首先通过准直透镜，然后通过光学拣选反射镜，一部分作为参考光射向第一光电探测器，并产生光电流，经过互阻放大器转化成电压后作为参考信号R输出到中央微处理器；另一部分通过旋转下部壳体实现两种不同长度光程的测量，射向第二光电探测器或第三光电探测器，并产生光电流，经过互阻放大器转化成电压后作为测量信号M输出到中央微处理器。

7.根据权利要求5所述一种基于光谱法的可变光程多参数水质监测方法，其特征在于，当使用短光程测量高浓度污染物时，下部壳体旋转至光源与高度较低的凹槽上的透光窗口相对应；当使用长光程测量低浓度污染物时，下部壳体旋转至光源与高度较高的凹槽上的透光窗口相对应。