面向紫外-可見光譜水質(zhì)監(jiān)測(cè)的浸入式可變光程光譜探頭設(shè)計(jì).pdf

1、水資源緊缺及水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，這對(duì)水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)提出了更高的要求。光譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)作為一種操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)快速、無二次污染的新型水質(zhì)測(cè)量方法技術(shù)，逐漸成為現(xiàn)代水質(zhì)檢（監(jiān)）測(cè)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。在光譜法水質(zhì)測(cè)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(duì)水質(zhì)參數(shù)測(cè)量精度發(fā)揮著不可替代的作用。特別是，為了確保測(cè)量的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，常使用原位測(cè)量方法。這樣，浸入式水質(zhì)光譜探頭的設(shè)計(jì)與制造，無疑成為了光譜法水質(zhì)測(cè)量的關(guān)

2、鍵技術(shù)之一。目前，光譜探頭主要被國(guó)外公司所壟斷，例如，美國(guó)Ocean Optics（海洋光學(xué)）和Hach（哈希）、奧地利S::CAN（是能）及荷蘭Avantes（愛萬提斯），等等。國(guó)內(nèi)，光譜探頭的研究還處于探索階段，在光譜探頭設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)微型化等，導(dǎo)致水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器的光譜探頭仍需大量從國(guó)外購(gòu)買，價(jià)格昂貴，難以推廣應(yīng)用。
　　本文在系

3、統(tǒng)分析光譜法水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，圍繞對(duì)水質(zhì)測(cè)量準(zhǔn)確性、重復(fù)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(cè)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(yùn)用光學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)，借助ZEMAX及TracePro光學(xué)仿真軟件完成整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(dá)82.69％，光路傳輸效率為44.20%，系統(tǒng)的分辨率為2nm，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸為