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全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统
| 专利名称： | 全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统 |
| 摘要： | 本申请属于水质检测领域，尤其涉及一种全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其包括水质检测装置和校准提醒装置，水质检测装置包括位于两端的宽谱光源和光谱仪，宽谱光源与光谱仪之间设置有第一窗口和第二窗口；校准提醒系统包括位于两端的激光器和光电探测器，第一窗口和第二窗口位于激光器和光电探测器之间，激光器出射光束与宽谱光源出射的光的光程不同。本申请通过引入辅助的激光，配合系统原有的宽谱光测量，对窗口表面的污染情况进行监测。当污染程度较轻时，可以根据监测结果，对基于宽谱光的水质检测结果数据进行修正，排除窗口污染带来的测量不准确，相当于对系统做了自动校准。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 四川;51 |
| 申请人： | 四川万江一泓环境科技有限责任公司 |
| 发明人： | 古艺苑;李康;李文驹;胥杨艳 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-04-17T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-07-05T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910306344.8 |
| 公开号： | CN109975222A |
| 代理机构： | 成都天嘉专利事务所(普通合伙) |
| 代理人： | 苏丹 |
| 分类号： | G01N21/31(2006.01);G;G01;G01N;G01N21 |
| 申请人地址： | 610000 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区天府大道北段1700号4栋1单元7层716 |
| 主权项： | 1.全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：包括水质检测装置和校准提醒装置，所述水质检测装置包括位于两端的宽谱光源和光谱仪，所述宽谱光源与光谱仪之间设置有第一窗口和第二窗口，所述宽谱光源出射的光依次穿过第一窗口和第二窗口；所述校准提醒系统包括位于两端的激光器和光电探测器，所述第一窗口和第二窗口位于所述激光器和光电探测器之间，所述激光器出射光束穿过第一窗口和第二窗口；所述激光器出射光束与宽谱光源出射的光的光程不同。 2.根据权利要求1所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：位于水质检测装置内第一窗口和第二窗口的光程为L1；位于校准提醒装置内第一窗口和第二窗口的光程为L2，且L2≠L1。 3.根据权利要求1所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：水质检测装置内第一窗口和第二窗口与校准提醒装置内第一窗口和第二窗口为两组独立的窗口。 4.根据权利要求1所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：激光辅助全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统的工作原理为： 步骤1，对系统进行校准，获取光电探测器及光谱仪响应度，计算其比值R； 步骤2，通过对已知吸光度的标样进行测量，获取系统的值B； 步骤3，对待测水样，通过光电探测器和光谱仪的输出，计算水样在激光器对应波长处的吸光度α； 步骤4，通过计算所得该波长处的吸光度α，计算窗口带来的光损耗a，并将该值与设定的阈值进行比对，以确定是否需要提醒进行窗口清洗； 步骤5，通过所得的光损耗a，利用光谱仪所得宽光谱数据，计算消除了窗口影响下的水质参数。 5.根据权利要求4所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于： 所述步骤1具体为： R为光电探测器和光谱仪对激光波长对应的光的响应度之比，仪器校准时获取。 6.根据权利要求4所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于： 所述步骤2具体为： 激光器激光器出射光束依次通过第一窗口、待测水样，第二窗口后，入射到探测器的激光的功率为： Plaser_out=Plaser*(1-a)2*exp(-α*L2) 公式1 其中Plaser为激光器出射光束功率，a为污染带来的光损耗比例，α为待测水对激光波长的吸光度，L2为校准提醒装置内的第一窗口到第二窗口之间的光程；其中a和α为未知量； 宽谱光源出射的光依次通过第一窗口、待测水样、第二窗口后，入射到光谱仪的宽谱光中与激光器出射光束同样波长的部分功率为： Plamp_out=Plamp*(1-a)2*exp(-α*L1) 公式2 激光器出射光束功率与宽谱光中与激光器出射光束同样波长的部分的功率之比通过公式1除以公式2得到，即： Plaser_out/Plamp_out=[Plaser*(1-a)2*exp(-α*L2)]/[Plamp*(1-a)2*exp(-α*L1)] =(Plaser/Plamp)*exp[-α*(L2-L1)] 公式3 光电探测器与光谱仪在对应波长的输出信号之比为A， A=R*Plaser_out/Plamp_out； 其中R为光电探测器和光谱仪对激光波长对应的光的响应度之比，将公式3左右两边同时乘以R，则 A=R*(Plaser/Plamp)*exp[-α*(L2-L1)] 公式4 令B=R*(Plaser/Plamp)，则公式4可以写为 A=B*exp[-α*(L2-L1)] 公式5 在该全光谱水质传感器进行校准时，可以采用已知吸光度α的水样进行测量，由于光程L1与L2都已知，A为测量输出，故可以精确获得该系统B的值。 7.根据权利要求4所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于： 所述步骤3具体为： 对实际水样进行测量时，只需要测量A的变化，即可以计算出此时水样对该波长的吸光度，为： α=(L2-L1)*ln(A/B) 公式6 通过公式6可以看出，该计算不受窗口对光吸收的影响，仅与水样自身的吸光度相关。 8. 根据权利要求4所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：所述步骤4具体为： 假设两个窗口带来的影响一致，第一窗口和第二窗口 的光损耗比例为： 公式7； 当水样的吸光度已知时，该值可以进行精确计算。 9.根据权利要求4所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于： 所述步骤5具体为： 使用该传感器时，在每次测量水质的同时计算a值，并为a值设置阈值，当a值超过设定的阈值范围时，表明由窗口污染带来的信号衰减太大，提示进行窗口清洗；通过该光损耗比例，可以对光谱仪测量得到的宽谱光数据进行处理，获得在消除了窗口带来的损耗的影响下的水质参数。 10.根据权利要求1-9任意一项所述的全光谱水质检测自动校准及窗口清洗提醒系统，其特征在于：所述校准提醒装置的提醒方式包括但不限于短信、警报。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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