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    水环境在线监测技术及仪器

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      1、课题来源和背景   本课题来源于安徽省科技厅科技攻关-重大科学仪器项目立项,旨在解决我国当前对水质监测以人工监测为主,效率低下,不能对水污染事故进行及时监测和控制的现状。   2、技术原理及性能指标   本项目采用的是基于分子吸收光谱分析的现代水质监测技术,其理论基础和设计基准是基于朗伯比尔定律。本系统主要分为四个部分:探头系统,光学系统,信号采集与处理系统,控制系统。其中,光学系统以微型光谱仪为核心,主要由光源,聚焦准直、微型光谱仪等组成。   性能指标:范围:200nm~850nm;分辨率:1.5nm;波长准确性:0.47nm;波长重复性:0.25nm。   3、技术的创造性与先进性   (1)提出基于微型光栅光谱仪的水质分析方法,利用在紫外-可见光频段连续宽光谱分析,通过工艺选型以及特殊结构设计实现了具有微小型、低功耗、多参数、高性能等特性的水质监测系统。本项目基于微小光谱系统构建监测系统以及优化电子电路,并通过特殊的光机结构设计,有效抑制了系统杂散光、温度漂移等因素对测量的影响,提高了光谱探测的灵敏度和准确性。   (2)设计了不同结构的在线浸入式探头,可以根据待测水质区域的不同选择最佳的探头结构,结合特殊设计的探头以及宽光谱分析技术,可有效实现水质分析过程中单个探头的多参数检测,解决了用不同检测方法实现多参数水质检测的技术难题。   (3)基于光谱检测双波长光强比值不变性,提出了光谱信号系统误差处理新方法,系统研究水质多参数吸收光谱的多特征波长,运用多波长光谱分析消除了浊度背景干扰,提高了水质检测准确度,形成了多参数水质检测仪器信号处理系统。   本项目的检测分析无需构建前期水质参数样品前处理反应体系,因此避免了前处理反应引起的系统误差。实验研究表明,在水质分析系统进行光谱检测时,在不同时刻,任意两个波长处光强的比值不随时间改变。基于光谱检测双波长光强比值不变性,针对由光学检测系统引起的光谱信号测量系统误差,提出了光谱曲线校正动态消除系统误差的方法。   4、技术的成熟度、适用范围和安全性   该成果核心技术已经经过论证,相对比较成熟,风险性较小,可广泛应用于饮用水、水源地、地下水、河流、近海、湖泊等地水质监测和水质安全预报警,此外还可应用于工业循环水、饮料、食品、制药、化工等行业废水水质监测和过程控制等。   5、应用情况及存在的问题   产品由上海理工大学等单位应用于相关水质检测的研究工作,用户反馈本产品光谱范围广、分辨率高、波长准确性和重复性好,综合性能优于市场同类产品。   随着行业的发展和客户技术需求的进一步提高,越来越多的客户不但要求设备在检测精度方面满足其需求,而且对产品的智能化程度也提出了更高的需求。未来公司将在该项目产品的基础上,加入智能化处理技术。