面向紫外光譜水質(zhì)分析系統(tǒng)的雙光程差分結(jié)構(gòu)探頭設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、我國不僅是一個嚴(yán)重缺水的國家,而且水資源的總量十分有限,水污染也很嚴(yán)重,甚至到了觸目驚心的地步。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國淡水域普遍受到污染,全國3/4的江河呈現(xiàn)不同程度的富營養(yǎng)化;大部分城市水體污染嚴(yán)重,對我國128個南北分布城市的地下水進(jìn)行調(diào)查顯示,125個城市的地下水受到了不同程度的污染。
　　水是生命之源。水體(質(zhì))的優(yōu)劣與人類健康密切相關(guān),水質(zhì)檢測則是確保水環(huán)境的必備工作之一。傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測技術(shù)主要是采用化學(xué)方法對水質(zhì)進(jìn)行檢測,一般是

2、依靠人工現(xiàn)場采取水樣,利用實(shí)驗(yàn)室儀器對其進(jìn)行測試分析。實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行水質(zhì)檢測,雖然所需儀器俱全、工作環(huán)境穩(wěn)定,但是實(shí)驗(yàn)室檢測存在周期長、監(jiān)測頻率低、采樣誤差大以及造成二次污染等諸多缺點(diǎn)。目前,國內(nèi)外水質(zhì)檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢正向無需樣品前處理、便攜式、實(shí)時在線和微型化的方向發(fā)展?；诖?本文開展了面向紫外光譜水質(zhì)分析系統(tǒng)的雙光程差分結(jié)構(gòu)探頭設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研究工作。
　　本文研制的紫外光譜水質(zhì)探頭(探頭)采用雙光束差分結(jié)構(gòu),具有開放性的凹形

3、樣品池,可實(shí)現(xiàn)侵入式、在線實(shí)時測量。探頭系統(tǒng)的光程采用可調(diào)式,兩組樣品池的光程可實(shí)現(xiàn)0-50mm長度自由調(diào)節(jié),避免了光譜測定法(雙波長測定法)中不易選擇次波長的缺點(diǎn)。采用雙光束結(jié)構(gòu),通過參考通道的測量結(jié)果,以此實(shí)現(xiàn)對溫度、水流等因素的補(bǔ)償,進(jìn)而達(dá)到提高檢測精度的目的。
　　文中,針對紫外光譜水質(zhì)探頭(探頭)結(jié)構(gòu),采用Zemax光學(xué)軟件分析工具,進(jìn)行了探頭各元件的仿真設(shè)計(jì)和像差評定分析。與此同時,利用 Tracepro光學(xué)軟件分析工

4、具,開展了探頭各元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體系統(tǒng)結(jié)果分析評估。借助于上述軟件分析工具,從不同角度進(jìn)行了探頭的模擬仿真分析,從理論上證明了本論文方案設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。在此基礎(chǔ)上,采用蒸餾水進(jìn)行實(shí)際測試,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的探頭具有紫外光譜水質(zhì)檢測的功能。利用8種不同濃度的硝酸鹽氮溶液在主波長和次波長處的吸光度,采用雙波長測試法得到硝酸鹽氮溶液在不同濃度下的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的探頭的線性度和靈敏度,并將結(jié)果與愛萬提斯探頭(探頭)測量結(jié)果進(jìn)行了比對。