基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統，該基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統包括對無機物灰塵進行實時展現的光學子系統以及與光學子系統相連的用于測量無機物灰塵成份的數據檢測子系統。本實用新型專利技術提供了一種功耗低以及測量精度高的基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術涉及一種基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統，該基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統包括對無機物灰塵進行實時展現的光學子系統以及與光學子系統相連的用于測量無機物灰塵成份的數據檢測子系統。本技術提供了一種功耗低以及測量精度高的基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統。【專利說明】
本技術屬于環境在線監測
，涉及一種無機物灰塵成份在線測量系 統，尤其涉及一種基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統。 基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統 技術背景 隨著我國工業化的高速發展，城市人口和規模越來越大，城市的環境污染也越來 越嚴重，已經引起了廣泛關注，而在城市環境中，城市灰塵是一重要研究領域，在環境監測 領域，城市灰塵對環境的影響主要表現在以下兩個方面：首先，城市灰塵在風和過往機動車 輛產生的氣流擾動作用下，會再次懸浮進入空氣中成為氣溶膠的一部分，并隨空氣流動發 生遷移，從而對城市的大氣造成污染，城市大氣顆粒物在風力、水力及重力作用下，降落到 城市地表或表土，從而對土壤環境造成污染；其次，在風、機動車氣流擾動和雨水沖洗過程 中，城市灰塵又會通過路街下水道進入地表或地下水體系，使城市及周邊地區水體和沉積 物受到污染因此，城市灰塵是大城市地區各個污染源排放的污染物聚集的匯，又是造成都 市地區及周邊大氣、水體和沉積物再次污染的源，所以說，灰塵的最終污染對象是土壤、水 體、沉積物，一般灰塵中含有的有毒有害元素，對城市環境質量和人體健康產生較大危害， 尤其是通過手，口和其他途徑危害兒童健康。因此開展城市灰塵的研究和控制對大氣、土 壤、水體和沉積物等環境的保護均有重要意義。 目前，在環境監測領域，對于灰塵的成份分析只能通過現場取樣，然后通過實驗室 設備進行分析測量。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中存在的上述技術問題，本技術提供了一種功耗低以及測 量精度高的基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統。 本技術的技術解決方案是：本技術提供了一種基于光譜法的無機物灰塵 成份在線測量系統，其特殊之處在于：所述基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統包 括對無機物灰塵進行實時展現的光學子系統以及與光學子系統相連的用于測量無機物灰 塵成份的數據檢測子系統。 上述光學子系統包括包括光源、第一透鏡、濾光片、光纖稱合器、光纖探頭、第二透 鏡以及取樣鏡；所述第一透鏡以及濾光片依次設置在光源的出射光路上；所述光纖耦合器 設置在光源經第一透鏡以及濾光片后的出射光路上；所述光纖耦合器接入光纖探頭；所述 第二透鏡以及取樣鏡依次置于經光纖探頭后的出射光路上；所述數據檢測子系統與光纖耦 合器相連。 上述數據檢測子系統包括至少一個數據檢測單元；所述數據檢測單元包括第二濾 光片、快門、光電倍增探測器以及用于監測環境溫濕度的溫濕度傳感器；所述光纖耦合器依 次通過第二濾光片以及快門與光電倍增探測器相連。 上述數據檢測單元是多個時，所述多個數據檢測單元相互并聯；所述光纖耦合器 分別接入多個數據檢測單元。 上述光源是氣氣燈光源。 上述基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統還包括與數據檢測子系統相連 的用于控制光學子系統以及數據檢測子系統進行工作的控制子系統；所述控制子系統分別 與光學子系統以及數據檢測子系統相連。 上述控制子系統包括DSP處理芯片、電源以及A/D轉換器；所述電源接入DSP處理 芯片；所述光電倍增探測器以及溫濕度傳感器分別通過A/D轉換器接入DSP處理芯片；所 述快門接入DSP處理芯片。 上述控制子系統還包括GPRS模塊以及與GPRS模塊相連的監控設備；所述GPRS模 塊接入DSP芯片。 本技術的優點是： 本技術所提供的基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統，該系統置在于 待測環境，由紫外光源發出近紫外光，照射在取樣鏡上，使取樣鏡上的灰塵產生熒光，熒光 反射到探測器上，探測器完成對物質特征譜線熒光強度的測量，根據物質特定波段測量特 征譜線的強度計算出其物質成份含量，測量結果經過控制系統的GPRS模塊傳輸到控制中 心。采用熒光光譜法，利用光譜分析來確定物質成份的含量，實現了灰塵特定成份的在線測 量，把光譜分析技術應用于環境在線監測領域中，成本低，低功耗，測量精度較高，具備預警 提示功能。本技術提出了一種基于光譜法的灰塵在線測量系統，是通過測量灰塵的光 譜，來分析得到灰塵的物質成份，從而對環境監測和環境治理提供一定依據。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本技術所提供無機物灰塵成份在線測量系統的結構示意圖； 圖2是本技術所采用的探測器光學示意圖； 圖3是本技術所采用的控制系統的結構框圖； 其中： 1-光源；2-第一透鏡；3-濾光片；4-光纖稱合器；5-光纖探頭；6-第二透鏡；7-取 樣鏡；8-光電倍增探測器；9-DSP處理芯片；10-A/D轉換器；11-GPRS模塊；12-監控設備； 13-電源；14-溫濕度傳感器。 【具體實施方式】 本技術提供了一種基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統，該系統包括 對無機物灰塵進行實時展現的光學子系統以及與光學子系統相連的用于測量無機物灰塵 成份的數據檢測子系統。 參見圖2,光學子系統包括包括光源1、第一透鏡2、濾光片3、光纖稱合器4、光纖探 頭5、第二透鏡6以及取樣鏡7 ;第一透鏡2以及濾光片3依次設置在光源1的出射光路上； 光纖耦合器4設置在光源1經第一透鏡2以及濾光片3后的出射光路上；光纖耦合器4接 入光纖探頭5 ;第二透鏡6以及取樣鏡7依次置于經光纖探頭5后的出射光路上；數據檢測 子系統與光纖稱合器4相連。 數據檢測子系統包括至少一個數據檢測單元；數據檢測單元包括第二濾光片3、 快門、光電倍增探測器8以及用于監測環境溫濕度的溫濕度傳感器14 ;光纖耦合器4依次 通過第二濾光片3以及快門與光電倍增探測器8相連。 數據檢測單元是多個時，多個數據檢測單元相互并聯；光纖耦合器4分別接入多 個數據檢測單元。 光源1是氣氣燈光源1。 基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統還包括與數據檢測子系統相連的用 于控制光學子系統以及數據檢測子系統進行工作的控制子系統；控制子系統分別與光學子 系統以及數據檢測子系統相連。 控制子系統包括DSP處理芯片、電源13以及A/D轉換器10 ;電源13接入DSP處 理芯片9 ;光電倍增探測器8以及溫濕度傳感器14分別通過A/D轉換器10接入DSP處理 芯片；快門接入DSP處理芯片9。 控制子系統還包括GPRS模塊11以及與GPRS模塊11相連的監控設備12 ;GPRS模 塊11接入DSP芯片。 如圖1所示，本技術采用熒光光譜測量技術來測量無機物灰塵的物質成份。 將本技術的取樣鏡置于待測環境，以保證取樣鏡上單位面積的灰塵與待環境中累積的 灰塵成分一致。本技術的工作流程是：紫外光源發出近紫外光，照射在取樣鏡上，使取 樣鏡上的灰塵產生熒光，熒光反射到探測器上，探測器完成對物質特征譜線熒光強度的測 量，根據物質特定波段測量特征譜線的強度計算出其物質成份含量，測量結果經本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統，其特征在于：所述基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統包括對無機物灰塵進行實時展現的光學子系統以及與光學子系統相連的用于測量無機物灰塵成份的數據檢測子系統；?所述基于光譜法的無機物灰塵成份在線測量系統還包括與數據檢測子系統相連的用于控制光學子系統以及數據檢測子系統進行工作的控制子系統；所述控制子系統分別與光學子系統以及數據檢測子系統相連；?所述控制子系統包括DSP處理芯片、電源以及A/D轉換器；所述電源接入DSP處理芯片；所述A/D轉換器接入DSP處理芯片。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹世康，李東堅，董曉娜，王拯洲，王江楓，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：新型
國別省市：陜西;61