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原文传递用于多参数水质测量的光学硝酸盐传感器

专利名称：	用于多参数水质测量的光学硝酸盐传感器
摘要：	光学硝酸盐传感器其特征为信号处理器或信号处理模块，被配置为：接收信令，该信令包含关于测量(M)并且还关于参考样本(R)的信息，所述测量(M)是水中所溶解的硝酸盐对UV光的UV吸光率的测量(M)，所述UV光由UV LED所生成、中心在229nm处并且穿过在传感器主体的规定区域内的有限体积的水，所述参考样本(R)是不穿过所述有限体积的水的所述UV光的部分的参考样本(R)；以及基于所接收的信令来确定对应信令，该信令包含关于在水中所溶解的硝酸盐的浓度信息。
专利类型：	发明专利
申请人：	YSI公司
发明人：	C·J·帕拉西斯;M·A·罗乔
专利状态：	有效
申请日期：	2017-03-07T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-14T00:00:00+0800
申请号：	CN202310964262.9
公开号：	CN117054361A
代理机构：	北京市金杜律师事务所
代理人：	成城
分类号：	G01N21/33;G01N21/59;G01N21/03;G01N33/18;G01J3/42;G;G01;G01N;G01J;G01N21;G01N33;G01J3;G01N21/33;G01N21/59;G01N21/03;G01N33/18;G01J3/42
申请人地址：	美国俄亥俄州
主权项：	1.一种光学硝酸盐传感器，包括：传感器主体，所述传感器主体包括规定区域，所述规定区域包括用于包含水的采样腔室；深UV LED，被配置在所述采样腔室的一侧并且被配置为产生以229nm为中心的UV光，所述UV光穿过在所述传感器主体的所述规定区域内有限体积的水；光电二极管和互阻抗放大器组合，被配置在所述采样腔室的另一侧并且被配置为感测在所述有限体积的水中溶解的硝酸盐浓度对以229nm为中心的UV光的UV光学吸收的样本部分的电流测量，并提供互阻抗放大器电压信令，所述互阻抗放大器电压信令包含关于所感测的所述硝酸盐浓度的UV光学吸收的样本部分的互阻抗放大器电压测量的信息；参考光电二极管和互阻抗放大器的组合，被配置为感测中心在229nm处而不穿过有限体积的水的UV光的参考部分，并提供参考互阻抗电压放大器信令，所述参考互阻抗电压放大器信令包含关于不穿过所述传感器主体的规定区域内的有限体积的水的UV光的参考部分的参考互阻抗电压放大器电压测量的信息；信号处理器或信号处理模块，被配置为：接收所述互阻抗放大器电压信令和所述参考互阻抗电压放大器信令；以及基于所接收的所述互阻抗放大器电压信令和所述参考互阻抗电压放大器信令，来确定包含关于在所述水中所溶解的硝酸盐浓度的信息的对应信令，所述信息依赖于所述互阻抗放大器电压测量和所述参考互阻抗电压放大器电压测量之间的对数关系。 2.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为基于以下方程来确定所述UV吸光率的所述测量：吸光率＝-log(光学透射率)＝-log(M/a R)，其中M表示所述互阻抗放大器电压测量，R表示所述参考互阻抗电压放大器电压测量，以及a是能够针对电增益归一化进行调整的比例常数。 3.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光电二极管和互阻抗放大器组合包括：光电二极管，被配置为感测所述UV光并且提供包含关于所测量的光电流的信息的光电二极管信令，所述UV光由中心在229nm处的深UV LED生成、穿过在所述传感器主体的规定区域内的有限体积的水；以及互阻抗放大器，被配置为接收所述光电二极管信令并且将所测量的光电流转换成所测量的电压。 4.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述参考光电二极管和互阻抗放大器的组合包括：参考光电二极管，被配置为感测不穿过所述有限体积的水的所述UV光的部分并且提供包含关于所述参考光电流的信息的参考光电二极管信令；以及参考互阻抗放大器，被配置为接收所述参考光电二极管信令并且将所述参考光电流转换成参考电压。 5.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述UV光沿变化的路径长度穿过所述有限体积的水，所述变化的路径长度取决于所确定的所述硝酸盐浓度的感兴趣的浓度范围。 6.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器包括所述传感器主体，所述传感器主体被配置有所述UV光所穿过的在所述规定区域内的所述有限体积的水的路径长度。 7.根据权利要求6所述的光学硝酸盐传感器，其中所述传感器主体包括单元间隔器，所述单元间隔器被配置在所述路径长度的一部分内。 8.根据权利要求5所述的光学硝酸盐传感器，其中所述传感器主体包括可变单元，所述可变单元被配置为利用用于确定在所述水中所溶解的高硝酸盐浓度的第一路径长度来适配，或者利用用于确定在所述水中所溶解的低硝酸盐浓度的第二路径长度来适配，其中包括所述第一路径比所述第二路径更短。 9.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述信号处理器或信号处理模块被配置为提供包含关于在所述水中所溶解的硝酸盐浓度的信息的所述对应信令。 10.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器包括石英管，以及所述传感器主体的所述规定区域形成所述石英管的一部分。 11.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述传感器主体包括探测器，所述探测器具有用于包含所述水的所述采样腔室。 12.根据权利要求11所述的光学硝酸盐传感器，其中所述采样腔室是具有第一子腔室和第二子腔室的两部分构造。 13.根据权利要求12所述的光学硝酸盐传感器，其中所述第一子腔室包括第一子腔室延伸部；所述第二子腔室包括第二子腔室延伸部；以及所述第一子腔室延伸部和所述第二子腔室延伸部被配置为形成用于高浓度测量的第一路径或用于低浓度测量的第二路径。 14.根据权利要求13所述的光学硝酸盐传感器，其中用于所述高浓度测量的所述第一路径比用于所述低浓度测量的所述第二路径更短。 15.根据权利要求13所述的光学硝酸盐传感器，其中所述第一子腔室延伸部和所述第二子腔室延伸部被耦合在一起、并且在其间配置有O形环密封件。 16.根据权利要求15所述的光学硝酸盐传感器，其中所述第一子腔室延伸部和所述第二子腔室延伸部被可滑动地耦合在一起。 17.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中滤光器和测量光电二极管的组合被配置在所述采样腔室的另一侧。 18.根据权利要求17所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器包括一个或多个光管，每个光管被配置为将光引导到所述采样腔室或从所述采样腔室引导光。 19.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器包括光电二极管替换模块，所述光电二极管替换模块具有插头、二极管壳体、以及被布置在所述二极管壳体中的测量二极管。 20.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器包括LED替换模块，所述LED替换模块具有深UV LED、所述光电二极管、所述互阻抗放大器、所述参考光电二极管和所述参考互阻抗放大器。 21.根据权利要求1所述的光学硝酸盐传感器，其中所述光学硝酸盐传感器被配置为提供多参数水质监测。 22.一种用于确定硝酸盐的浓度的方法，包括以下步骤：用深UV LED产生以229nm为中心的UV光，所述UV光穿过在传感器主体的规定区域内有限体积的水；将光电二极管和互阻抗放大器组合配置为感测在所述有限体积的水中溶解的硝酸盐浓度对以229nm为中心的UV光的UV光学吸收的样本部分的电流测量，并提供互阻抗放大器电压信令，所述互阻抗放大器电压信令包含关于所感测的所述硝酸盐浓度的UV光学吸收的样本部分的互阻抗放大器电压测量的信息；将参考光电二极管和互阻抗放大器的组合配置为感测中心在229nm处而不穿过有限体积的水的UV光的参考部分，并提供参考互阻抗电压放大器信令，所述参考互阻抗电压放大器信令包含关于不穿过所述传感器主体的规定区域内的有限体积的水的UV光的参考部分的参考互阻抗电压放大器电压测量的信息在信号处理器或处理模块中接收所述互阻抗放大器电压信令和所述参考互阻抗电压放大器信令；以及基于所接收的所述互阻抗放大器电压信令和所述参考互阻抗电压放大器信令，在所述信号处理器或处理模块中确定包含关于在所述水中所溶解的硝酸盐的浓度的信息的对应信令，所述信息依赖于所述互阻抗放大器电压测量和所述参考互阻抗电压放大器电压测量之间的对数关系。 23.根据权利要求22所述的方法，其中所述方法包括从所述信号处理器或信号处理模块提供包含关于在所述水中所溶解的硝酸盐的浓度的信息的所述对应信令。 24.根据权利要求22所述的方法，其中所述方法包括利用所述信号处理器或信号处理模块基于以下方程来确定所述UV吸光率的所述测量：吸光率＝-log(光学透射率)＝-log(M/a R)，其中M表示所述互阻抗放大器电压测量，R表示所述参考互阻抗电压放大器电压测量，以及a是能够针对电增益归一化进行调整的比例常数。
所属类别：	发明专利