申请/专利权人：中国海洋大学

申请日：2022-03-04

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN114460022B

主分类号：G01N21/31

分类号：G01N21/31;G01N21/01

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2022.05.27#实质审查的生效;2022.05.10#公开

摘要：本发明涉及一种拖曳式高光谱吸光度传感器系统及其校正方法，该传感器包括光源模块、吸收池和光谱接收模块。光源采用成本低、无需预热、波长范围大和光能利用率高的LED光源，LED光源发光波长范围覆盖340‑980nm，内部有温度传感器监测LED光源的温度，光准直后到光纤集束器，聚束通过一条光纤传输，光线混光输出以后准直和整形通过吸收池，光被吸收后进入光谱接收模块，光谱接收模块内部经过反射镜反射到凹面全息光栅，凹面全息光栅分光到线阵探测器上，最后数据经过单片机处理以及校正显示在电脑。本发明整个设备可以通过拖曳系统挂在本发明实用性强，具有小型化、高光谱、高精度的特点，对水体的监测意义重大。

主权项：1.一种拖曳式高光谱吸光度传感器系统，其特征在于，该系统包括光源模块、吸收池、光谱接收模块、单片机和电脑；所述吸收池的一端设置有光源模块，所述吸收池的另一端设置有光谱接收模块，光源模块和光谱接收模块均与单片机相连接，单片机与电脑相连接；所述光源模块用于发射多通道信号，在每个光路通道中，依次设置有LED光源、第一准直透镜、光纤耦合器和输入光纤，LED光源的发射光经过第一准直透镜准直后，再经过光纤耦合器将光耦合到输入光纤中；所有光路通道中的输入光纤均与光纤集束器的同一端相连接，光纤集束器的另一端与输出光纤相连接；通过光纤集束器将输入光纤的光束汇聚到一起，再由输出光纤输出，然后经过第二准直透镜的准直，入射到吸收池中；所述光谱接收模块用于接收多通道信号，光谱接收模块包括沿光路依次设置的第三准直透镜、聚焦透镜、衍射光栅、反射镜、凹面全息光栅和线阵探测器；吸收池的透射光经过第三准直透镜的准直和聚焦透镜的聚焦，先通过衍射光栅色散分成不同波长的光线，通过反射镜把不同波长的光线反射到凹面全息光栅上，通过凹面全息光栅的分光作用，将各个波段的光线分开入射到线阵探测器上，然后再把线阵探测器上的光谱数据传输到单片机进行处理中，单片机将处理好的光谱数据传输到电脑中进行显示；光源模块还设置有总支撑体、光源支撑体和光路通道支撑体；光源支撑体用于固定LED光源；光路通道支撑体用于为每个光源提供独立的光路通道；光源支撑体设置在总支撑体上，光路通道支撑体固定在总支撑体上，且光路通道支撑体与光源支撑体配合安装；所述光路通道支撑体为圆柱形，并且以圆柱的圆心为中心呈环形阵列开设若干个圆柱形光路通道；每个圆柱形光路通道中依次设置有第一准直透镜和光纤耦合器；LED光源呈圆周均匀分布在光源支撑体上，且LED光源在光源支撑体的位置与光路通道支撑体上光路通道的位置一一对应；所述系统的吸光度校正方法，具体步骤包括：（1）将高光谱吸光度传感器放置在纯水中，将光源打开，线阵探测器测得强度信号为I，将光源关闭，线阵探测器测得强度信号为ID，ID表示由环境光引起的光强；则最终的光强测量值I入如式（Ⅰ）所示：I入=I-ID（Ⅰ）；（2）将高光谱吸光度传感器放置在浓度为c的待测液体中，将光源打开，线阵探测器测得强度信号为I*，将光源关闭，线阵探测器测得强度信号为，表示由环境光引起的光强；则最终的光强测量值I出如式（Ⅱ）所示： ；则待测液体的吸光度值；（3）测量不同稀释比例待测液体的吸光度值，然后进行线性拟合，得到吸光度A与待测液体稀释后的浓度C之间的校正关系式，如式（III）所示：A=KC+B（III），式（III）中，K为通过线性拟合得到的校正系数，B为线性拟合得到的常数；（4）将待测液体的浓度c代入式（III），计算得到矫正后的吸光度A*=Kc+B。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国海洋大学 一种拖曳式高光谱吸光度传感器系统及其校正方法

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