專利名稱：油類污染物檢測方法及傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及檢測儀器，具體涉及油類污染物檢測方法及傳感器。
背景技術：
石油是目前世界上最主要的能源之一，在石油的生產、運輸、儲存和使用過程中，溢油事故時有發(fā)生，從而對海洋造成嚴重的污染。隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，環(huán)境污染問題也越來越嚴重。據統(tǒng)計，水面溢油是造成海洋環(huán)境污染的主要因素之一，溢油的預防與反應速度越來越引起人們的關注。
眾所周知，實時溢油檢測可以使相關部門及時反應，使污染在對野生生物及環(huán)境等產生廣泛的破壞之前對其進行控制，使油類溢出或滲漏所產生的污染最小化。目前，實時溢油檢測主要通過直接接觸式和可見光法、紅外光法以及紫外光法等幾種油類污染物檢測傳感器實現，但是，上述的油類污染物檢測傳感器存在如下的一些不足
(1)直接接觸式油類污染物檢測傳感器，由于直接布置在海水中，極易受海水中的生物污垢和碎片的影響，降低檢測精度和壽命；而可見光法油類污染物檢測傳感器對陽光的依賴性太強，只能應用于白天；紅外光法油類污染物檢測傳感器無法區(qū)分海面的浮游生物和溢油；紫外光法油類污染物檢測傳感器不僅無法區(qū)分海面浮游生物和溢油，太陽的閃光也對該傳感器有很大的影響；
(2)被動檢測，易受外界環(huán)境的影響；
(3)智能性不足，不能直接輸出數字信號。以上不足，導致油類污染物檢測傳感器維護工作量大、環(huán)境依賴性強和使用不便。有鑒于此，急需要對傳統(tǒng)的油類污染物檢測傳感器進行改進設計，在實現油類污染物的實時數字信號輸出的同時，減輕設備的維護工作量和對環(huán)境的依賴性。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是解決油類污染物檢測傳感器維護工作量大、環(huán)境依賴性強和使用不便的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種油類污染物檢測傳感器，包括紫外光發(fā)生裝置、熒光接收裝置和控制單元，所述控制單元間隔地發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號，所述紫外光發(fā)生裝置根據所述紫外光觸發(fā)脈沖信號相應地發(fā)出紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上，所述熒光接收裝置接收所述檢測區(qū)域反射的熒光并產生相應的檢測信號，所述控制單元根據所述檢測信號獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。在上述方案中，所述紫外光發(fā)生裝置包括電源模塊、光源裝置和輸出濾光器，所述電源模塊根據所述紫外光觸發(fā)脈沖信號驅動所述光源裝置發(fā)光，并經所述輸出濾光器過濾獲得波長為200nm 300nm的紫外光。在上述方案中，還包括導光筒和反光鏡，所述反光鏡固定設置在所述光源裝置的上方，所述導光筒固定設置在所述光源裝置的下方，所述輸出濾光器固定設置在所述導光筒的下方。在上述方案中，所述熒光接收裝置包括輸入濾光器和光電探測器，所述檢測區(qū)域的反射熒光經所述輸入濾光器過濾獲得波長為300nm 400nm的反射熒光，所述光電探測器探測所述波長為300nm 400nm的反射熒光并產生相應的所述檢測信號。在上述方案中，所述控制單元上設有串口和串口電路，所述判斷結果經所述串口電路轉換后輸出到所述串口。本發(fā)明還提供了一種油類污染物檢測方法，使用200nm 300nm的紫外光間隔地照射在檢測區(qū)域上；根據是否收到300nm 400nm的反射熒光獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。 本發(fā)明，通過紫外光發(fā)生裝置主動發(fā)出紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上，并通過熒光接收裝置接收檢測區(qū)域相應的反射熒光從而獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果，由于本發(fā)明基于光學原理，采用主動發(fā)光的方式進行檢測，因此，不論白天黑夜都可提供可靠的檢測；并且，由于與被檢測目標不接觸，不會受到生物污垢和碎片的影響，大大減輕了維護的工作量；檢測結果通過串口方式輸出數字信號，可以方便地集成到其他檢測系統(tǒng)中，從而拓展了該傳感器的使用范圍，減輕了集成系統(tǒng)的工作量。


圖I為本發(fā)明的結構框圖。
具體實施例方式油類等有機物在紫外光的照射下，會產生熒光。根據大量的實驗發(fā)現，石油等油類物質在波長為200nm 300nm的紫外光的照射下，會產生300nm 400nm的熒光，峰值在360nm附近，而水，路面，水泥等物質則不會產生上述反射熒光的現象?；谏鲜鲈?，本發(fā)明提供了一種油類污染物檢測方法，使用200nm 300nm的紫外光間隔地照射在檢測區(qū)域上；根據是否收到300nm 400nm的反射熒光獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。本發(fā)明還提供了一種油類污染物檢測傳感器，設置在檢測區(qū)域的上方，與被測目標不接觸，利用紫外光發(fā)生裝置周期性地主動發(fā)出紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的水面、路面等檢測區(qū)域上，并通過熒光接收裝置接收檢測區(qū)域相應的反射熒光獲知所述檢測區(qū)域是否存在油類的污染，特別是針對水面上可能存在的浮油進行檢測。下面結合附圖對本發(fā)明作出詳細的說明。如圖I所示，本發(fā)明提供的油類污染物檢測傳感器，包括紫外光發(fā)生裝置、熒光接收裝置和控制單元三大部分。控制單元可以為單片機、DSP或FPGA/CPLD的最小系統(tǒng)，或最小系統(tǒng)添加部分外設而成，具有高精度A/D轉換器和一定的運算、控制能力，控制單元間隔地發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號。紫外光發(fā)生裝置包括電源模塊11、觸發(fā)槽12、光源裝置13、導光筒14和輸出濾光器15。光源裝置13可以采用脈沖氙燈，插裝在觸發(fā)槽12上，觸發(fā)槽12與光源裝置13的引腳一一對應，使用時將光源裝置13的引腳插入觸發(fā)槽12中即可，光源裝置13的內部設有一個反光鏡，反光鏡可以增加光源的輸出強度，導光筒14固定設置在光源裝置13的下方，輸出濾光器15固定設置在導光筒14的下方。電源模塊11分別將+12V直流電源和控制單元23發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號轉換形成300 1000V的主電源和140V以上的觸發(fā)電壓，觸發(fā)槽12集成了高壓轉換器、分壓電阻和電容等部件，接收來自電源模塊11輸出的主電源和觸發(fā)電壓，轉換為直接驅動光源裝置13的高壓驅動信號，使光源裝置13產生高壓弧光放電發(fā)光，輸出的光線經過反光鏡反射沿導光筒14被輸出濾光器15過濾輸出波長為200nm 300nm的紫外光，照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上，輸出濾光器15為帶通濾光器，只允許一定波長的光線通過。熒光接收裝置包括輸入濾光器21和光電探測器22，光電探測器22是一種用來探 測光或其他電磁輻射能量的裝置，它把輻射能量轉換成電流或電壓，并從外部電路測量這些電流、電壓值，通過測量這些輸出響應，反過來可以測定相應的入射光強度或輻射強度；如果光電探測器22為光電倍增管，則其內部包括濾波、限幅、幅值轉換等電路，經過光電探測器22處理后的信號送A/D轉換器進行采樣；如果光電探測器22為光電二極管，除了上述的濾波、限幅和幅值轉換等電路外，還應該包括放大電路。波長為200nm 300nm的紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上之后，如果該檢測區(qū)域內有石油等污染物，貝1J會激發(fā)出波長為300nm 400nm的反射突光反射到輸入濾光器21,輸入濾光器21也為帶通濾光器，只允許波長為300nm 400nm的反射熒光通過，這在一定程度上減少了環(huán)境因素的影響，光電探測器22實時檢測是否收到波長為300nm 400nm的反射熒光，如果收至IJ，則產生相應的檢測信號傳送給控制單元，從而獲得檢測區(qū)域內是否有溢油的判斷結果。本發(fā)明的控制單元23上設有串口和串口電路，判斷結果經串口電路轉換后輸出到串口，以方便系統(tǒng)集成或通過串口進行遠程傳送。另外，也可以通過串口對控制單元23進行設置，例如對脈沖氙燈的觸發(fā)脈沖的觸發(fā)頻率和次數進行控制。本發(fā)明可以在出廠時設置默認參數，例如，串口設置為9600波特率，8位數據，無校驗位，I個停止位；工作周期設置為I分鐘；觸發(fā)脈沖頻率為60HZ ;每次發(fā)送10個觸發(fā)脈沖；除非用戶通過串口改變這些參數，否則一直以默認參數進行工作。經過用戶修改后的參數會存儲在控制單元自帶的EEPROM中，在每次上電后從EEPROM中調取存儲的數據，經校驗無誤后以用戶設定參數進行工作，否則仍以默認參數進行工作。本發(fā)明安裝在檢測區(qū)域的上方，與檢測目標不接觸，因此，不會受到生物污垢和碎片的影響，大大減輕了維護的工作量。本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本發(fā)明的啟示下作出的結構變化，凡是與本發(fā)明具有相同或相近的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.光接收裝置和控制單元，所述控制單元間隔地發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號，所述紫外光發(fā)生裝置根據所述紫外光觸發(fā)脈沖信號相應地發(fā)出紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上，所述熒光接收裝置接收所述檢測區(qū)域相應的反射熒光并產生相應的檢測信號，所述控制單元根據所述檢測信號獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。
2.如權利要求I所述的油類污染物檢測傳感器，其特征在于，所述紫外光發(fā)生裝置包括電源模塊、光源裝置和輸出濾光器，所述電源模塊根據所述紫外光觸發(fā)脈沖信號驅動所述光源裝置發(fā)光，并經所述輸出濾光器過濾獲得波長為200nm 300nm的紫外光。
3.如權利要求2所述的油類污染物檢測傳感器，其特征在于，還包括導光筒和反光鏡，所述反光鏡固定設置在所述光源裝置的上方，所述導光筒固定設置在所述光源裝置的下方，所述輸出濾光器固定設置在所述導光筒的下方。
4.如權利要求I所述的油類污染物檢測傳感器，其特征在于，所述熒光接收裝置包括輸入濾光器和光電探測器，所述檢測區(qū)域的反射熒光經所述輸入濾光器過濾獲得波長為300nm 400nm的反射突光,所述光電探測器探測所述波長為300nm 400nm的反射突光并產生相應的所述檢測信號。
5.如權利要求I所述的油類污染物檢測傳感器，其特征在于，所述控制單元上設有串口和串口電路，所述判斷結果經所述串口電路轉換后輸出到所述串口。
6.油類污染物檢測方法，其特征在于， 使用200nm 300nm的紫外光間隔地照射在檢測區(qū)域上； 根據是否收到300nm 400nm的反射熒光獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油類污染物檢測方法及傳感器，所述傳感器包括紫外光發(fā)生裝置、熒光接收裝置和控制單元，所述控制單元間隔地發(fā)出紫外光觸發(fā)脈沖信號，所述紫外光發(fā)生裝置根據所述紫外光觸發(fā)脈沖信號相應地發(fā)出紫外光照射在油類污染物檢測傳感器下方的檢測區(qū)域上，所述熒光接收裝置接收所述檢測區(qū)域反射的熒光并產生相應的檢測信號，所述控制單元根據所述檢測信號獲得所述檢測區(qū)域是否溢油的判斷結果。本發(fā)明，采用主動發(fā)光的方式進行檢測，不論白天黑夜都可提供可靠的檢測；而且，由于與被檢測目標不接觸，不會受到生物污垢和碎片的影響，大大減輕了維護的工作量；并且，可以輸出串行數字信號，方便了系統(tǒng)集成和遠程傳輸。
文檔編號G01N21/64GK102692402SQ20121020791
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者于敬東 申請人:煙臺森科特智能儀器有限公司