[发明专利]一种自适应磷光氧浓度测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种自适应磷光氧浓度测量装置及其测量方法，属于磷光法测量氧浓度技术领域。本发明解决了现有室温磷光法无法实现连续的0‑100％范围内氧测量，以及光漂白影响测量精度的问题。本发明通过设置多个不同灵敏度的氧探针，使得设备工作时无需人工干预和更换氧探针，同时结合测量方法中增加的光漂白校正算法，根据测量的氧浓度数值和已知的校正系数，可以对磷光强度作出实时校正，在以磷光强度作为关系参量的情况下，光漂白校正的加入可以减小测氧误差，而测量过程中氧探针的自适应调整，可以实现0‑100％范围氧的测量，使传感器可以应用于氧浓度大幅度变化的环境，同时提高测量精度并延长传感器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种自适应磷光氧浓度测量装置及其测量方法，属于磷光法测量氧浓度技术领域。

背景技术

氧气是地球赖以生存的重要物质之一，环境中氧含量影响着生物体的生命活动，因此对环境中氧气浓度的监测十分重要。现有氧测量技术主要包括winkler滴定法、电化学检测方法及室温磷光法，其中winkler滴定法只适用于溶解氧的测量，电化学传感器通常带有一系列交叉敏感气体，这些气体会影响氧气的测量，而室温磷光法具有抗电磁干扰、无氧消耗等优点。

但是现有室温磷光法存在单一探针无法响应0-100％范围氧的变化及存在光漂白影响测量精度的问题，针对0-100％范围氧的测量，现有室温磷光法解决方案是根据测量范围更换不同氧探头，这使得该方法不适用浓度大幅度变化的环境内的氧监测。针对光漂白，现有方法一般通过在探针内加入还原试剂以减缓光漂白，但该方法的测量精度仍会随着时间的推移而逐渐下降。

综上，为了监测环境内的氧的大幅度变化，并保证氧测量精度，提供一种自适应磷光氧浓度测量装置及其测量方法是十分必要的。

发明内容

本发明为了解决现有室温磷光法无法实现连续的0-100％范围内氧测量，以及光漂白影响测量精度的问题，提供一种自适应磷光氧浓度测量装置及其测量方法。

本发明的技术方法：

本发明的目的之一是提供一种自适应磷光氧浓度测量装置，该装置包括光学检测模块和控制/信号处理模块，光学检测模块是分隔为上腔、中腔和下腔的长方体暗盒；上腔顶部设置5个LED灯1，每个LED灯1的下方依次对应设置一个凸透镜2和一个分光镜3，相邻分光镜3放置角度不同，上腔侧壁设有第一探测器4，且在第一探测器4的窗口设有短波通滤光片5；上腔与中腔采用挡光密封板6分隔，且在挡光密封板6上与LED灯1对应位置为透明隔板7，该透明隔板具有可见光高透特性。中腔内与上腔LED灯1对应位置设置氧探针8，相邻氧探针8灵敏度和放置角度不同，且每个氧探针8的下方依次设有长波通滤光片9和凸透镜2，中腔相对的两个侧壁上分别开有进气孔14和出气孔15；中腔与下腔采用透明密封挡板11分隔，下腔底部设有第二探测器12，且在第二探测器12的窗口设有带通滤光片13；

控制/信号处理模块包括电信号处理模组、电源模组和微处理单元，电源模组通过电控开关与电信号处理模组、微处理单元和LED连接并供电，电信号处理模组与第一探测器和第二探测器连接，微处理单元按照设定的测量程序控制电控开关，并处理从电信号处理模组处得到的数据，给出氧浓度测量结果。

进一步限定，上腔内从近进气孔14端开始分光镜3与竖直线的夹角依次为55°、60°、65°、75°和80°。

进一步限定，出气孔15与第一探测器4位于长方暗盒的同一内侧壁上。

进一步限定，进气孔14和出气孔15均设有滤网。

进一步限定，5个LED灯1的功率相同，且发光波长均为405nm。

进一步限定，中腔内从近进气孔14端开始氧探针8与竖直线的夹角依次为126°、108°、90°、72°和54°。