面向紫外-可見光譜水質(zhì)監(jiān)測的浸入式可變光程光譜探頭設計.pdf

1、水資源緊缺及水環(huán)境污染日趨嚴重，這對水質(zhì)檢測技術(shù)提出了更高的要求。光譜法水質(zhì)檢測技術(shù)作為一種操作簡便、檢測快速、無二次污染的新型水質(zhì)測量方法技術(shù)，逐漸成為現(xiàn)代水質(zhì)檢（監(jiān)）測技術(shù)的研究熱點。在光譜法水質(zhì)測量系統(tǒng)中，由光源、光路、樣品池等所組成的光譜探頭，既是其重要的組成部分，又對水質(zhì)參數(shù)測量精度發(fā)揮著不可替代的作用。特別是，為了確保測量的實時性、準確性，常使用原位測量方法。這樣，浸入式水質(zhì)光譜探頭的設計與制造，無疑成為了光譜法水質(zhì)測量的關(guān)

2、鍵技術(shù)之一。目前，光譜探頭主要被國外公司所壟斷，例如，美國Ocean Optics（海洋光學）和Hach（哈希）、奧地利S::CAN（是能）及荷蘭Avantes（愛萬提斯），等等。國內(nèi)，光譜探頭的研究還處于探索階段，在光譜探頭設計中，仍然存在諸多問題。例如，光源與光纖的耦合效率低，雜散光干擾大，紫外光透過率受材料性能限制，光譜探頭無法實現(xiàn)微型化等，導致水質(zhì)監(jiān)測儀器的光譜探頭仍需大量從國外購買，價格昂貴，難以推廣應用。
　　本文在系

3、統(tǒng)分析光譜法水質(zhì)檢測技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎上，圍繞對水質(zhì)測量準確性、重復性、穩(wěn)定性起著至關(guān)重要作用的光譜探頭存在的問題，提出了集光源、光路系統(tǒng)、光電探測系統(tǒng)為一體的浸入式可變光程光譜探頭結(jié)構(gòu)方案。基于此，運用光學基礎理論知識，借助ZEMAX及TracePro光學仿真軟件完成整個系統(tǒng)設計、優(yōu)化及性能分析等研究工作。研究結(jié)果表明，光源的聚光效率可達82.69％，光路傳輸效率為44.20%，系統(tǒng)的分辨率為2nm，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸為