全光譜測(cè)量是一種通過(guò)檢測(cè)物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的吸收特性來(lái)獲取其成分信息的技術(shù)。
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一、測(cè)量原理
全光譜測(cè)量基于紫外-可見(jiàn)光吸收光譜法(UV-Vis spectrometry)。其核心原理是利用物質(zhì)對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收特性來(lái)定量或定性分析水中溶解的物質(zhì)。具體步驟如下:
1. 光源發(fā)射:光源(如閃爍氙燈或LED)發(fā)出覆蓋紫外到可見(jiàn)光波段(200-900nm)的光。
2. 光通過(guò)水樣:光束穿過(guò)待測(cè)水樣時(shí),水中的溶解物質(zhì)和懸浮顆粒會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的光。
3. 光譜檢測(cè):經(jīng)過(guò)水樣的光束被光譜儀接收,光譜儀通過(guò)檢測(cè)不同波長(zhǎng)光的強(qiáng)度變化,記錄完整的光譜信息。
4. 數(shù)據(jù)分析:通過(guò)分析光譜中的吸收特征(“光紋”),結(jié)合預(yù)設(shè)的水質(zhì)模型和算法,計(jì)算出水樣的多種參數(shù)(如COD、TOC、氨氮等)。
二、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
1. 光源選擇:通常使用閃爍氙燈或LED光源,因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┓€(wěn)定的全光譜光。
2. 光譜儀設(shè)計(jì):光譜儀是核心部件,可采用平場(chǎng)凹面全息光柵和MOS圖像探測(cè)器,能夠快速、高精度地記錄光譜。
3. 算法處理:利用化學(xué)計(jì)量學(xué)算法和AI算法,對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而實(shí)現(xiàn)多參數(shù)的同時(shí)測(cè)量。
4. 自動(dòng)校準(zhǔn)與補(bǔ)償:部分設(shè)備采用雙光束測(cè)量光路,通過(guò)參考通道和測(cè)量通道同時(shí)檢測(cè)光強(qiáng),消除光源不穩(wěn)定和光窗污染帶來(lái)的誤差。
三、 優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)
1. 多參數(shù)同步測(cè)量:可同時(shí)檢測(cè)多種水質(zhì)參數(shù),如COD、TOC、氨氮、總磷等。
2. 無(wú)需化學(xué)試劑:基于光學(xué)原理,無(wú)需添加化學(xué)試劑,避免二次污染,降低維護(hù)成本。
3. 快速測(cè)量:測(cè)量周期短,部分設(shè)備可在10秒內(nèi)完成測(cè)量。
4. 高精度與穩(wěn)定性:通過(guò)先進(jìn)的算法和硬件設(shè)計(jì),確保測(cè)量結(jié)果的高精度和穩(wěn)定性。
全光譜測(cè)量技術(shù)因其高效、環(huán)保和多參數(shù)檢測(cè)的特點(diǎn),已成為水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段。