本实用新型涉及水质分析仪器技术领域，具体涉及基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块及分析仪。
背景技术：
水质检测仪器是为水污染监测与治理提供及时、准确、全面的科学依据的必备装备，是制定切实可行的污染防治规划和水资源环境保护的重要前提和基础，对于水资源环境的安全监测与保护具有极为重要的科学意义。目前，我国已经面临如何实现重点水域水质与重大水污染事件实时监测的巨大挑战，迫切需要尽快实现对重点水域水质的多参数、网络化在线监测与预警，因此，我国环境水质检测具有强大而广阔的市场需求，但是我国在线水质检测技术起步较晚，目前人工采样、实验室分析、化学滴定法仍是主要技术手段之一，但国内仪器产品技术比较落后，具有体积大、功耗高、检测复杂、排放量大、维护周期短、检测分析时间长、测量精度低、干扰较大等缺点，难以满足我国目前水质在线监测技术要求。为此，研制具有我国完全自主知识产权的高端在线水质检测仪器，对于打破国外技术垄断，实现自主产业创新，以满足我国现代水污染监测与治理的迫切需求和提升我国水污染监测与预警装备技术水平具有重要的科学意义和巨大的市场需求。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块及分析仪，体积小、检测速度快、测量精度高、维护周期间隔长、寿命长、不受氯离子干扰、无需试剂。
本实用新型采取的技术方案如下：
基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，所述在线水质分析模块包括电源模块、光源模块、液路模块、检测池模块、超声波清洗模块、紫外-可见光谱仪模块、主控与分析模块及外壳；
所述电源模块用于为各个模块提供所需电源电压；
所述光源模块用于驱动脉冲氙灯光源产生紫外与可见光源；
所述液路模块用于液体样品的进样、排样及清洗；
所述检测池模块用于检测采集的液体样品；
所述超声波清洗模块用于定时周期性清洗检测池模块；
所述紫外-可见光谱仪模块用于分析氙灯光源光束经过检测池模块后的背景能量光谱与样品能量光谱；
所述主控与分析模块用于控制各个模块、分析与处理能量光谱数据；
所述电源模块、光源模块、液路模块、检测池模块、超声波清洗模块、紫外-可见光谱仪模块及主控与分析模块均安装在外壳内，清洗液和液体样品先后经液路模块进入检测池模块，光源模块产生的光源照射在检测池模块内的液体样品上，然后所述光源通过紫外-可见光谱仪模块分别探测得到背景分光能量光谱和样品分光能量光谱，并将光谱数据传输给主控与分析模块处理得到液体样品中ntu浓度及cod浓度。
进一步地，所述外壳为u型，包括前面板、后面板和底板，所述电源模块的输入接口设置在后面板上；液路模块的进样口、排样口及清洗口设置在后面板上；所述主控与分析模块的通信接口设置在后面板上，向外界传输检测分析数据。
进一步地，所述液路模块包括蠕动泵、蠕动泵驱动电路、电磁切换阀、进样管路、排样管路及清洗管路；
蠕动泵驱动板驱动蠕动泵通过进样管路采集液体样品，经过检测池模块后连接电磁切换阀入口，电磁切换阀出口分别与排样管路、清洗管路相连。
进一步地，所述进样管路、排样管路及清洗管路采用特氟龙软管。
进一步地，所述检测池模块包括透镜压环、聚焦透镜、熔石英玻璃管及检测分析池固定腔；
聚焦透镜通过透镜压环固定在检测池固定腔内，并与脉冲氙灯光源保持同光轴，熔石英玻璃管通过检测分析池固定腔中心并从检测分析池固定腔两端伸出，熔石英玻璃管与聚焦透镜光轴方向垂直。
进一步地，所述超声波清洗模块包括超声波阵子与超声波驱动电路，所述超声波驱动电路通过线路与主控与分析模块连接，超声波阵子套装在从检测分析池固定腔伸出的熔石英玻璃管管壁上。
进一步地，所述紫外-可见光谱仪模块包括狭缝、光谱仪，狭缝不大于50um*1mm，狭缝固定在光谱仪入光口，并且与聚焦镜透镜保持同光轴；光源经过熔石英玻璃管后由光谱仪分光，光谱仪探测分光光谱能量后，将数据传输给主控与分析模块。
进一步地，所述光谱仪具备自动搜素寻峰校准功能和浊度与色度补偿功能。
基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析仪，包括上述的任一基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，还包括显示报警模块，显控与报警模块包括显示屏与报警状态灯，均固定在外壳上，用于仪器界面浓度显示与监控仪器，超过设定cod浓度阈值时报警状态灯亮。
有益效果：
1、本实用新型通过紫外-可见光谱仪模块测试液体样品后直接分析出cod、ntu浓度值，ntu浓度由可见光能量光谱得到，能够消除浊度、色度对cod浓度的影响，测量精度高；全程无试剂不造成污染，测试速度快，免维护；光源模块使用脉冲氙灯，使用寿命长；内置超声波自动清洗模块，实现水质分析模块长时间稳定运行测试，免维护；仪器内置紫外～可见光谱仪，具有分辨率高、检测速度快的特点。
2、本实用新型液路模块内置液路电磁切换阀，交叉干扰低，测量精度高，而且由于设置了不同的进样管路、排样管路、清洗管路及相应的接口，结合主控与分析模块内置的校零校标控制算法，能够实现水质分析模块连通清洗口时的自动校零、以及连接进样口时的自动校标。
3、本实用新型进样管路、排样管路及清洗管路采用特氟龙软管，具有耐腐蚀，耐酸碱功能，使用寿命长。
4、本实用新型光源模块的高压脉冲驱动电路通过线路与脉冲氙灯光源连接，提供1000v脉冲高压，使脉冲氙灯光谱背景能量波动在0.5％以内，稳定性好。
5、本实用新型光谱仪内置自动搜素寻峰校准功能，使客户不同安装现场，即使光谱仪峰位偏移，也可实现自动校准光谱仪，达到快速安装与测试目的；其次，光谱仪内置浊度与色度补偿功能，实现仪器精准测量污水内cod与ntu浓度。
附图说明
图1为本实用新型的内部结构俯视图；
图2为本实用新型内部结构右视图；
图3为本实用新型内部结构左视图；
图4为本实用新型内部结构前视图；
图5为本实用新型内部结构后视图；
图6为本实用新型光源模块爆炸物图；
图7为本实用新型检测池模块爆炸物图；
图8为本实用新型紫外-可见光谱仪模块爆炸物图；
其中，1-电源模块，2-光源模块，3-液路模块，4-检测池模块，5-超声波清洗模块，6-紫外-可见光谱仪模块，7-主控与分析模块，9-u型外壳，101-电源输入接口，102-电源变换器，103-电源支架，201-高压驱动外壳，202-高压脉冲驱动电路，203-脉冲氙灯光源，204-光源模块支架，301-蠕动泵，302-蠕动泵驱动电路，303-电磁切换阀，304-进样口，305-排样口，306-清洗口，401-透镜压环，402-聚焦透镜，403-熔石英玻璃管，404-检测分析池固定腔，501-超声波阵子，502-超声波驱动电路，601-狭缝，602-光谱仪，701-通信接口，702-主控板电路，703-主控板固定支架，801-显示屏，802-报警状态灯。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
本实施例提供了一种基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，包括电源模块1、光源模块2、液路模块3、检测池模块4、超声波清洗模块5、紫外-可见光谱仪模块6、主控与分析模块7及u型外壳9。
u型外壳9包括前面板、后面板和底板。采用铁板并且表面喷漆，具有防腐蚀、防锈蚀功能。
电源模块1包括电源输入接口101、电源变换器102及电源支架103，主要用于将输入ac220v(50hz)电源转化仪器内部各个模块所需dc电源电压，额定功耗30w。电源输入接口101安装在u型外壳9后面板，电源输入接口101通过线路与电源变换器102连接，电源变换器102通过电源支架103固定在u型外壳9底板。
如图6所示，光源模块2包括高压驱动外壳201、高压脉冲驱动电路202、脉冲氙灯光源203及光源模块支架204，用于驱动产生水质分析模块所需稳定紫外与可见光源。高压脉冲驱动电路202通过两根光纤与主控与分析模块7的主控板电路702连接，用于脉冲信号传输，高压脉冲驱动电路202通过线路与脉冲氙灯光源203连接，提供1000v脉冲高压，使脉冲氙灯光谱背景能量波动在0.5％以内，稳定性好，脉冲氙灯光源203提供200nm～1100nm宽光谱光源。
如图1、图2、图3、图5所示，液路模块3包括蠕动泵301、蠕动泵驱动电路302、电磁切换阀303、进样管路、排样管路及清洗管路，用于系统校准、进样、排样、清洗等功能。进样管路、排样管路及清洗管路采用特氟龙橡胶软管。在u型外壳9后面板设有进样口304、排样口305、清洗口306分别连接进样管路、排样管路及清洗管路。蠕动泵301、蠕动泵驱动电路302与电磁切换阀303固定在u型外壳9底板。仪器蠕动泵驱动板302驱动蠕动泵301通过进样口304采集液体样品，后通过进样管路经过检测池模块4的熔石英玻璃管403一端，熔石英玻璃管403另一端通过排样管路连接电磁切换阀303入口，电磁切换阀303出口通过排样管路及清洗管路分别与排样口305与清洗口306相连。在主控与分析模块7内置的校零校标控制算法的控制下，连接清洗口306时可实现自动校零、连接进样口304时可实现自动校标。
如图7所示，检测池模块4包括透镜压环401、聚焦透镜402、熔石英玻璃管403及检测分析池固定腔404，用于检测采集的液体样品。聚焦透镜402材质为熔石英材质，焦距为16.5mm。熔石英玻璃管403内径4mm，外径6mm，长度100mm。聚焦透镜402通过透镜压环401固定在检测池固定腔内404，并与脉冲氙灯光源203保持同一光轴，熔石英玻璃管403通过检测分析池固定腔404中心并从检测分析池固定腔404两端伸出，熔石英玻璃管403与聚焦透镜402光轴方向保持垂直，检测分析池固定腔404固定在u型外壳9底板。
如图1、图2所示，超声波清洗模块5包括超声波阵子501与超声波驱动电路502，用于定时周期性清洗检测池模块4的熔石英玻璃管403。超声波阵子501的输入电压为ac220v，超声波驱动电路502通过线路与主控与分析模块7连接，使超声波阵子501产生周期32hz的振动频率。超声波阵子501套装在从检测分析池固定腔404伸出的熔石英玻璃管403管壁上，并固定在u型外壳9底板，实现定时周期清洗熔石英玻璃管403。
如图8所示，紫外-可见光谱仪模块6包括狭缝601、光谱仪602，用于分析脉冲氙灯光源203产生的光束经过熔石英玻璃管403内背景能量光谱(熔石英玻璃管403内流通清洗液时)与样品能量光谱。狭缝601固定在光谱仪602入光口，狭缝601材质为304不锈钢，大小为50um*1mm，并且与聚焦镜透镜402保持同光轴。光谱仪602分辨率为2nm，闪耀波长254nm，固定在u型外壳9底板，脉冲氙灯光源203产生的光束通过光谱仪602进行分光，光谱仪602探测分光光谱能量后，并将数据传输给主控与分析模块7。光谱仪602具备自动搜素寻峰校准功能和浊度与色度补偿功能。
如图1、图2、图5所示，主控与分析模块7主要包括rs485通信接口701、主控板电路702与主控板固定支架703，用于控制分析模块内部各个模块状态、分析与处理数据、与数据通信。主控板电路702与主控板固定支架703相连接并固定在u型外壳9底板。
此外，基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块不仅可以作为一个独立模块外接显示或控制终端单独使用，还可以增加显控与报警模块构成分析仪。
如图4所示，显控与报警模块包括显示屏801与报警状态灯802，用于仪器界面浓度显示与监控仪器。显示屏801与报警状态灯802分别固定在u型外壳9前面板，超过设定cod浓度阈值时报警状态灯802亮。
熔石英玻璃管403内流通清洗液时，紫外-可见光谱仪模块6探测得到脉冲氙灯光源203产生的光束经过熔石英玻璃管403内的背景分光能量光谱，并将数据传输给主控与分析模块7；
液体样品经液路模块3进入检测池模块4，光源模块2中脉冲氙灯光源203产生的光束经聚焦透镜402聚焦准直后照射在熔石英玻璃管403中的液体样品上，然后该光束通过紫外-可见光谱仪模块6中的光谱仪602进行分光，探测得到样品分光能量光谱，并将数据传输给主控与分析模块7处理得到液体样品中ntu浓度及cod浓度，(ntu指散射浊度，cod指被氧化的还原性物质的量)，背景分光能量光谱与样品分光能量光谱做差并可采用现有化学计量补偿算法处理，ntu浓度由可见光能量光谱得到。应用分析仪时，浓度可显示在显示屏801上，超过设定cod浓度阈值时报警状态灯802亮。
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述在线水质分析模块包括电源模块、光源模块、液路模块、检测池模块、超声波清洗模块、紫外-可见光谱仪模块、主控与分析模块及外壳；
所述电源模块用于为各个模块提供所需电源电压；
所述光源模块用于驱动脉冲氙灯光源产生紫外与可见光源；
所述液路模块用于液体样品的进样、排样及清洗；
所述检测池模块用于检测采集的液体样品；
所述超声波清洗模块用于定时周期性清洗检测池模块；
所述紫外-可见光谱仪模块用于分析氙灯光源光束经过检测池模块后的背景能量光谱与样品能量光谱；
所述主控与分析模块用于控制各个模块、分析与处理能量光谱数据；
所述电源模块、光源模块、液路模块、检测池模块、超声波清洗模块、紫外-可见光谱仪模块及主控与分析模块均安装在外壳内，清洗液和液体样品先后经液路模块进入检测池模块，光源模块产生的光源照射在检测池模块内的液体样品上，然后所述光源通过紫外-可见光谱仪模块分别探测得到背景分光能量光谱和样品分光能量光谱，并将光谱数据传输给主控与分析模块处理得到液体样品中ntu浓度及cod浓度。
2.如权利要求1所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述外壳为u型，包括前面板、后面板和底板，所述电源模块的输入接口设置在后面板上；液路模块的进样口、排样口及清洗口设置在后面板上；所述主控与分析模块的通信接口设置在后面板上，向外界传输检测分析数据。
3.如权利要求1所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述液路模块包括蠕动泵、蠕动泵驱动电路、电磁切换阀、进样管路、排样管路及清洗管路；
蠕动泵驱动板驱动蠕动泵通过进样管路采集液体样品，经过检测池模块后连接电磁切换阀入口，电磁切换阀出口分别与排样管路、清洗管路相连。
4.如权利要求3所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述进样管路、排样管路及清洗管路采用特氟龙软管。
5.如权利要求1所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述检测池模块包括透镜压环、聚焦透镜、熔石英玻璃管及检测分析池固定腔；
聚焦透镜通过透镜压环固定在检测池固定腔内，并与脉冲氙灯光源保持同光轴，熔石英玻璃管通过检测分析池固定腔中心并从检测分析池固定腔两端伸出，熔石英玻璃管与聚焦透镜光轴方向垂直。
6.如权利要求5所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述超声波清洗模块包括超声波阵子与超声波驱动电路，所述超声波驱动电路通过线路与主控与分析模块连接，超声波阵子套装在从检测分析池固定腔伸出的熔石英玻璃管管壁上。
7.如权利要求5所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述紫外-可见光谱仪模块包括狭缝、光谱仪，狭缝不大于50um*1mm，狭缝固定在光谱仪入光口，并且与聚焦镜透镜保持同光轴；光源经过熔石英玻璃管后由光谱仪分光，光谱仪探测分光光谱能量后，将数据传输给主控与分析模块。
8.如权利要求7所述的基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，其特征在于，所述光谱仪具备自动搜素寻峰校准功能和浊度与色度补偿功能。
9.基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析仪，其特征在于，包括如权利要求1-7所述的任一基于紫外-可见全光谱cod在线水质分析模块，还包括显示报警模块，显控与报警模块包括显示屏与报警状态灯，均固定在外壳上，用于仪器界面浓度显示与监控仪器，超过设定cod浓度阈值时报警状态灯亮。
技术总结