便携式多源光谱融合水质分析仪的研制1.pdfVIP

第30卷，第9期 光谱学与光谱分析 201 and 0年9月 SpectroscopySpectralAnalysis September，2010 便携式多源光谱融合水质分析仪的研制 穆海洋1’2，李艳君弘，单战虎1，吴铁军1 1．浙江大学T业控制技术国家鼋点实验室．浙江杭州310027 2．浙江大学城市学院智能系统重点实验室，浙江杭州310015 摘要采用光谱信息融合理论，研制了一种新硝便携式多参数水质分析仪，自行设计了仪器的分析方法、 硬件结构、内部工作原理及软件功能。可作为一种无须化学试剂、体积小、快速、易于野外现场作业的绿色 水质检测工具。通过对少虽水质样品的光谱测鼍分析，快速检测了总有机碳(TOC)、化学需氧最(COD)等6 类水质有机污染物指标。实际测睦结果表明，本仪器采用的基于多源光潜信息融合的水质分析方法测量精 度显著优于目前市场上普遍采用的常规紫外吸收光谱法。 关键词便携式仪表；水质分析仪；多源光谱；信息融合 中图分类号：X832文献标识码：A DOI：10．3964／j．issn．1000-0593(2010)09—2586—05 分析已有很多研究成果L}6。，技术相对成熟；而二维荧光光 引 言 谱分析技术由于灵敏度高、重复性好及町以实时监测等优 点，成为水质有机物综合指标分析的一个新的研究热 传统的水质分析方法为现场采集样品后带同实验审分 点[7-10]。但f1前这两种方法均有不足之处，如紫外吸收光谱 析，具有中间环节较多，易造成二次污染，历时较长的缺点。 受无机悬浮物的千扰很大，H只适用于组分变化不大的水 便携式水质分析仪可在室外现场进行测试．操作简便、分析 样；荧光光谱存在猝灭、自吸收、内滤光等不稳定因素，还 快速高效、样品用馈少。为尽早发现水质的异常变化，及时 含有水的拉曼散射和瑞利散射等十扰【lu；因此均难以满足 追踪污染源，辅助决策者做出下一步工作部署提供了有利条 环境监测对分析精度要求口益增高的需要。但另一方面，两 件[J]。近年来，国外便携式仪器开始进入我国市场，如基于 种光谱又存在一定的相关住和目I补性。 化学法的美国HACH公司的DREI。系列便携式实验箱【2j 等，但闪其仪器及专用试剂价格昂贵，大多数用户难以接 (1)悬浮物或某些种类的有机物会在同样波长的紫外吸 收光谱卜产牛强度十分近似的吸收峰，但会产生不同的荧光 受，因此研究和开发新的便携式水质检测技术是必然的发展 趋势。 光谱，阒此参考荧光光游可以提高水质分析的分辨度。 本文研究开发的一种基于多源光谱融合的便携式多参数 (2)高浓度下荧光具有不稳定性，易受环境影响，而紫 水质分析仪，是一种无须化学试剂的绿色检测工具。通过对 外吸光度光谱对高浓度物质的的测最比埘低浓度物质的测量 少壤水质样品的紫外吸收光谱和三维荧光光谱的测最分析， 效果好fl“，所以这方面紫外光谱叮以起弥补作用。 可现场快速检测总有机碳T(℃、化学需氧量COD、牛化需 信息融合已在多个领域内得到应用和发展，但对不同光 谱进行融合建模分析的应用还很少。本文充分利用紫外和荧