用于多参数水质监测的多激发-多发射荧光计的制作方法

    技术2024-12-03  12


    本发明涉及一种用于确定水质的技术;并且更具体地涉及一种用于基于检测水中存在的多个共存荧光物质来确定水质的技术。


    背景技术:

    1、本领域已知用于监测水的技术,包括监测污水和废水的存在。例如特别是当使用单个发射波长时,对受到污水影响的水的确认是一个复杂的过程,发现这种复杂的过程不能明确地确定存在的废水。鉴于此,业界需要有用于监测水的更好的方法。


    技术实现思路

    1、作为示例,本发明包括用于监测水质的新的且独特的技术。

    2、根据一些实施例,本发明可以包括例如呈荧光计形式的、用于监测水质的装置,其特征在于包含激发源的阵列、多个发射检测器的阵列和信号处理器或处理模块的组合。

    3、激发源阵列中的每个激发源可以被配置为例如相对于被监测的水而在相应的照射波长处提供相应的激发源光学信令。

    4、多个发射检测器的阵列可以被配置为检测从水中发射的多个发射波长,该多个发射波长包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的信息,该多个共存荧光物质在由从激发源阵列提供的相应照射波长照射时、以至少两个不同波长发射光辐射,并且多个发射检测器的阵列提供包含关于多个共存荧光物质的信息的多个发射检测器信令。

    5、信号处理器或处理模块可以被配置为接收多个发射检测器信令,并且基于接收到的多个发射检测器信令、使用接近同时识别技术来确定包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息的对应信令。

    6、所述装置可以包括以下附加特征中的一个或多个:激发源的阵列可以包括例如像激发led的激发源,并且照射波长可以是280纳米;以及多个发射检测器的阵列可以包括第一发射检测器和第二发射检测器,第一发射检测器被配置为检测340纳米处的光辐射以用于检测水中的峰值-t蛋白样(例如包括峰值t-色氨酸)的存在,第二发射检测器被配置成检测450纳米处的光辐射以检测水中的峰值a腐殖质/富里酸样的存在。

    7、多个发射检测器的阵列可以包括多个光电二极管和光学带通滤波器,其被配置为感测和过滤从水发射的多个发射波长,并且提供多个发射检测器信令。

    8、光学带通滤波器例如可以包括:第一光电二极管和光学带通滤波器,被配置为过滤340纳米处的光辐射以检测水中峰值-t蛋白样的存在;以及第二光电二极管和光学带通滤波器,被配置为过滤450纳米处的光辐射以检测水中峰值a腐殖质/富里酸样的存在。

    9、激发源的阵列可以包括多个激发源,诸如多个激发led,该多个激发源被配置为以多个照射波长提供多个激发源光学信令。

    10、多个发射检测器的阵列可以包括频谱集中在感兴趣的荧光发射波长的光学带通滤波器。

    11、多个发射检测器的阵列可以包括一个或多个光学纤维或聚焦透镜和光谱分析器的组合,以用于荧光捕获和荧光分析。

    12、多个激发源可以被配置为响应于合适的控制信令并且被配置为几乎同时提供多个激发源光信号,以产生多个照射波长并且检测多个发射波长。备选地,多个激发源可以被配置为响应于对应的合适的控制信令并且选择性地提供多个激发源光信号,以产生多个照射波长并且检测多个发射波长。换句话说,多个激发源和多个发射检测器的阵列可以被配置为响应于控制信令、并且近似同时地或选择性地提供多个激发源光信号,以产生激发波长或检测到的荧光发射的任何组合。

    13、荧光计可以配置在单个传感器主体中,或者形成单个传感器主体的一部分。单个传感器主体可以包括或者采取具有包围荧光计的防水壳体的探测器的形式。探测器可以包括端口;并且荧光计可以包括配置成插入探测器的端口中的电连接器。电连接器可以被配置成附接到例如包含传感器电子器件的印刷电路板(pcb)上。传感器电子器件可以包括信号处理器或处理模块。荧光计可以包括光机械头,该光机械头包含电光机械部件,该电光机械部件包括激发源的阵列和多个发射检测器的阵列。防水壳体可以包括窗口,该窗口被配置为允许在被监测的水中、在待被测量多种共存荧光物质与包含在探测器中的电光机械部件之间的光传输/相互作用。作为示例,窗口可以由蓝宝石以及多种其他窗口材料制成。

    14、作为示例,信号处理器或处理模块可以被配置为使用近似同时识别技术来提供对应信令以用于进一步处理,该对应信令包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息。作为示例,进一步处理可以包括或者采取这样的形式,即提供用于进一步处理被监测的水的控制信令;或者,进一步处理可以包括提供用于适应水监测过程本身的控制信令以用于监测水。作为进一步的示例,对应信令可以包括用于提供与识别有关的视觉显示、和/或音频/视觉警报等的信息。

    15、荧光计可以包括配置有电光机械部件的光机械头,该光机械头包括激发源的阵列和多个发射检测器的阵列。

    16、多个激发源可以围绕多个发射检测器的阵列周向地配置或布置。

    17、根据一些实施例,本发明可以包括采取信号处理器或处理模块的形式的设备,被配置为:

    18、接收由激发源的阵列提供的包含关于激发源信令的信息的信号、以及由多个发射检测器的阵列提供的多个发射检测器信令,每个激发源配置为以相应的照射波长提供相应的激发源光学信令,该多个发射检测器的阵列配置为检测从水中发射的多个发射波长,该多个发射波长包含关于存在于水中的多个共存的荧光物质的信息,当被从激发源阵列提供的相应的照射波长照射时、该多个共存的荧光物质以至少两个不同的波长发射光辐射,多个发射检测器信令包含关于多个共存的荧光物质的信息的信号;并且

    19、基于接收到的信号,使用近似同时识别技术来确定包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息的对应信令。

    20、作为示例,信号处理器或信号处理器模块可以采取信号处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器的某种组合的形式,其中信号处理器和至少一个存储器被配置为使装置实现本发明的功能,例如,响应于接收到的信号、并且基于接收到的信号来确定对应信令。此外,这样的装置还可以包括上述的特征中的一个或多个特征。

    21、根据一些实施例,本发明可以包括一种方法,该方法包括以下步骤:

    22、在信号处理器或处理模块中接收由激发源阵列提供的包含关于激发源信令的信息的信号、以及由多个发射检测器的阵列提供的多个发射检测器信令,每个激发源配置为在相应的照射波长处提供相应的激发源光学信令,,该多个发射检测器的阵列配置为检测从水中发射的多个发射波长,该多个发射波长包含关于存在于所述水中的多个共存的荧光物质的信息,当被由激发源阵列提供的相应的照射波长照射时、多个共存的荧光物质以至少两个不同的波长发射光辐射,多个发射检测器信令包含关于所述多个共存的荧光物质的信息的信号;并且

    23、基于接收到的信号、使用近似同时识别技术在信号处理器或信号处理模块中确定包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息的对应信令。所述方法可以包括上面阐述的特征中的一个或者多个。

    24、根据一些实施例,本发明可以包括设备,该设备包括:

    25、接收装置,该接收装置用于在信号处理器或处理模块中接收由激发源的阵列提供的包含关于激发源的信息的信号、以及由多个发射检测器的阵列提供的多个发射检测器信令,每个激发源被配置为在相应的照射波长处提供相应的激发源光,该多个发射检测器的阵列配置为检测从水中发射的多个发射波长,该多个发射波长包含关于存在于水中的多个共存的荧光物质的信息,当被从激发源的阵列提供的相应的照射波长照射时、该多个共存的荧光物质以至少两个不同的波长发射光辐射,该多个发射检测器信令包含关于多个共存的荧光物质的信息的信号;以及

    26、确定装置,该确定装置用于基于接收到的信号、在信号处理器或处理模块中使用近似同时识别技术来确定包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息的对应信令。这样的装置还可以包括上述特征中的一个或多个特征。

    27、根据本发明的一些实施例,所述设备还可以采取具有用于执行前述方法的步骤的计算机可执行部件的计算机可读存储介质的形式。

    28、计算机可读存储介质还可以包括上述特征中的一个或多个特征。

    29、在申请本专利申请时,其他类似产品是已知的,例如由诸如turner designs和uvilux tryptophan fluorometer等公司制造。

    30、本发明与这些已知产品之间的相似之处可以包括:废水的基于荧光的光学感测,色氨酸的发射波长将仅与本文所述的发射波长中的一个重叠。

    31、本发明与这些已知产品之间的区别可以包括:根据本发明在此阐述的传感器具有以下关键优点和创新,即,利用双发射波长全部在单个感测体中进行有意义且增加信心的废水检测。


    技术特征:

    1.一种用于监测水质的荧光计(20),其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的荧光计(20),其中,

    3.根据权利要求2所述的荧光计(20),其中所述激发源包括激发led。

    4.根据权利要求1所述的荧光计(20),其中所述多个激发源和所述光谱分析器(46)被配置为接近同时地响应于控制信令。

    5.根据权利要求1所述的荧光计,其中所述探头包括端口;并且所述荧光计包括被配置成插入所述探头的所述端口中的电连接器。

    6.根据权利要求5所述的荧光计(20),其中所述电连接器被配置为附接到包含传感器电子器件的印刷电路板(24)上。

    7.根据权利要求6所述的荧光计(20),其中所述传感器电子器件包括所述信号处理器或处理模块(100)。

    8.根据权利要求6所述的荧光计(20),其中所述荧光计(20)包括光机械头(26、40),所述光机械头包含电光机械部件,所述电光机械部件包括所述激发源的阵列(42)和所述多个发射检测器的阵列。

    9.根据权利要求8所述的荧光计(20),其中所述防水壳体(15a)包括窗口(15c),所述窗口被配置成允许待测量的多个共存荧光物质与所述电光机械部件之间的光学传输/相互作用,其中所述窗口由蓝宝石制成。

    10.根据权利要求1所述的荧光计(20),其中所述荧光计(20)包括配置有电光机械部件的光机械头(26、40),所述电光机械部件包括所述激发源的阵列(42)和所述光谱分析器(46)。


    技术总结
    本发明提供了一种用于监测水质的荧光计,该荧光计具有激发源的阵列、多个发射探测器的阵列和信号处理器。在激发源的阵列中,每个激发源以相应的照射波长提供相应的激发源光学信令。多个发射检测器的阵列检测从水发射的多个发射波长,该多个发射波长包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的信息,该多个共存荧光物质在被由激发源的阵列提供的相应照射波长照射时、以至少两个不同波长发射光辐射,并且多个发射检测器的阵列提供包含关于多个共存荧光物质的信息的多个发射检测器信令。信号处理器接收多个发射检测器信令,并且基于接收到的多个发射检测器信令、使用接近同时识别技术来确定包含关于存在于水中的多个共存荧光物质的识别的信息的对应信令。

    技术研发人员:K·R·弗拉纳根,C·J·帕拉西斯
    受保护的技术使用者:YSI公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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