专利名称：测量水中成分及其浓度的变动光径测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置及测量方法，尤其涉及一种以紫外光-可见光-近红外线(UV-VIS-NIR)吸收光谱测量水质的装置及测量方法，该测量装置具有多个测量位置以产生多个光径，该测量方法可经由多次稀释来降低与去除悬浮颗粒浓度或浊度对于测量范围与结果所造成的干扰。
背景技术：
一般水体的化学需氧量的测量方法是以重铬酸钾(Potassium bichromate)法与电化学测量法较为普遍。重铬酸钾法必须额外添加化学药剂，而电化学测量法必须使用接触式电极，这些皆会影响反应时间与系统的稳定性，造成操作维护不易与测量质量不佳等问题。
此外，测量水体的悬浮固体浓度的市售仪器是采用光学测量，并以单一波长的吸光度进行分析。然而，单一波长的吸光度的分析无法适用于各种不同粒径的悬浮固体的测量。
重金属主要来自于传统产业、电镀业及印刷电路板(PCB)业，较常见的重金属种类分别为铜、镍、铁、锌、铬及镉等。重金属污染较其它有机物污染更具�：π允且蛭亟鹗艋蛘咂浣鹗艋衔锊灰资艿阶匀唤缰形锢�、化学或者生物作用使其浓度降低或者分解。在废水处理系统方面，废水中重金属浓度过高会毒化微生物造成处理系统无法发挥正常功能。因此，如何有效掌握水中重金属浓度来进一步提升处理成效、降低重金属污染物进入承受水体的总量，以维护承受水体的生态是为一个重要课题。
重金属测量研究主要可分为添加显色药剂、分析设备的改良与开发及生物芯片三种研究技术。在添加显色药剂方面，只能测量一种金属类别且其药品费用昂贵并有废液的产生与处理问题；在分析设备的改良与开发方面，其设备的建置费用高昂且分析水量大，并需事先以人工方式判断其浓度范围以便建立各重金属检量线，所需时间较长且人工测量误差较大；在生物芯片方面，目前仅对铜离子的测量较为准确，但无法同时获得多项重金属浓度的信息，且容易受到颗粒的干扰。
美国专利号5，244，634揭露利用具有特定官能基团的螯合树脂使水样通过开放式管柱螯合管柱层析，来侦测水样中的过渡元素或稀有元素。美国专利公开号2009/0263907A1揭露利用试剂比色法测量环境中水样(如废水、废液)中的重金属浓度。然而，此二项专利分别利用添加显色剂及螯合剂与重金属离子结合使水溶液产生颜色，再依据颜色深浅来做为浓度高低的判断，对环境造成二次污染。
目前废水处理方面，对于重金属的测量大多只能利用快速测量重金属的检知管或者利用原子吸收(Atomic Absorption,AA)光谱仪来进行测量,无法获得实时、准确、有效的监测信息，而满足控制的需求。因此，欲开发出一种重金属测量设备与方法，通过多次稀释与扫描可消除悬浮颗粒(Suspended Solid, SS)与化学需氧量(Chemical oxygen Demand,COD)浓度所产生的光谱干扰，来同步获得铜、镍、铁、锌及铬等重金属浓度。
过去在光学应用于水中成分的测量，如C0D、氨氮、重金属及SS方面，大都只能测量单一项目，其测量范围与准确性大多受限于水中浊度或SS，且其测量方法大多为单一波长或选择多个推估结果较好的波长，来进行水中成分的测量。在水中成分较多时，由于各成分间会互相干扰与竞争及遮蔽，此类的测量技术并无法获得较好的测量结果。本发明申请人鉴于现有技术中的不足，经过悉心试验与研究，并本着锲而不舍的精神，终于构思出本发明，能够克服现有技术的不足，以下为本发明的简要说明。
发明内容
为了构思出消除SS与COD浓度所产生的光谱干扰，并且期望能同步测量多种水中成分的浓度，本发明根据Beer-Lambert原理，以不添加额外药剂并以光学频谱分析技术为基�。⒂τ霉馄咨柰被竦盟懈髦种亟鹗襞ǘ鹊牟饬糠椒ㄓ肷璞福ü瞬饬考际跤肱尾饬可璞缸鑫亟鹗羰凳奔嗖庀低�。因此，本发明提供一种测量装置，包括槽体，所述槽体包括可透光且相对应配置的第一侧面及第二侧面，所述第一侧面及所述第二侧面在空间上延伸交会成夹角，且所述槽体容纳水体；支撑部，具有与所述槽体连接的至少一个支撑架；载具，包括与所述支撑部链结的至少一个移动装置，以便固定并上下移动所述支撑部；第一光源，配置于所述槽体外且朝向所述第一侧面发射第一光线；以及第一测量元件，配置于所述槽体外且朝向所述第二侧面，以便接收来自所述第一光源且依序穿过所述第一侧面、所述水体及所述第二侧面的所述第一光线，以测量所述水体。较佳地，所述测量装置中所述槽体还包括第三侧面，所述第三侧面具有透光性且分别与所述第一侧面及所述第二侧面相连接，所述测量装置还包括配置于所述槽体外且朝向所述第三侧面的第二测量元件，所述第二测量元件测量所述水体中的所述第一光线，以测量所述水体。较佳地，所述测量装置中所述槽体还包括第四侧面，所述第四侧面具有透光性且与所述第三侧面平行配置，所述测量装置还包括配置于所述槽体外且朝向所述第四侧面的第二光源，当所述第一光线未射出时，第三测量元件设置于所述第三侧面外，以接收来自所述第二光源且依序穿过所述第四侧面、所述水体及所述第三侧面的第二光线，以测量所述水体的水位高度、悬浮粒子浓度和悬浮粒子沉淀速度中的至少一种。较佳地，所述测量装置中所述槽体还包括相互平行配置的第五侧面及第六侧面，所述第五侧面与所述第一侧面相连接，所述第六侧面与所述第二侧面相连接，所述夹角位于所述第五侧面与所述第六侧面之间的空间，且当所述槽体移动至使所述第一光源朝向所述第五侧面时，所述第一测量元件接收来自所述第一光源且依序穿过所述第五侧面、所述水体及所述第六侧面的所述第一光线，以测量所述水体。所述测量装置中的移动装置可为链条齿轮组或者其它能使支撑部与载具作相对位置运动的装置。本发明另提出一种测量装置，包括:底座；以及槽体，其设置于所述底座上，用以盛装待测流体样本，并包括沿着长度方向变动截面积的区段。较佳地，所述测量装置中所述区段的截面积是沿着长度方向线性地变动，以产生多个测量位置。
较佳地，所述测量装置中所述槽体是亚克力或石英的透光材质且呈倒三角体，使所述测量装置具有多个光径长度，且所述倒三角体的底部连接长方体区域，所述长方体区域具有透光性且具有最小光径。
较佳地，所述测量装置中所述底座是支架，与所述槽体具有连结处，使所述槽体可从所述连结处向上延伸。
较佳地，所述测量装置还包括空气槽，设置于所述槽体上方；不反光的黑色槽体，设置于在所述空气槽上方，所述空气槽与所述不反光的黑色槽体用以进行光源强度与光感应器的校正；以及超音波震荡片，设置于所述倒三角体的外壁，可透过不同频率来清洗所述槽体以及与混合所述待测流体样本。
较佳地，所述测量装置还包括载具，所述载具包括与所述支架链结的至少一个移动装置，以便固定所述测量装置并上下移动。
本发明另提出一种测量装置，包括:底座；以及槽体，其设置于所述底座上，用以盛装待测流体样本，并建构至少两条光径以供测量经所述至少两条光径的所述待测流体样本的性质，所述性质是吸光值。
本发明另提出一种待测流体样本的测量方法，包括下列步骤:(a)稀释所述待测流体样本；(b)以光纤光源扫描所述待测流体样本；(c)以紫外光-可见光-近红外线光谱设备测量所述待测流体样本的光谱强度变化以获得吸光值；(d)判断所述吸光值是否落于误差容限内，若为否，则将所述待测流体样本稀释至更高的稀释倍数；以及(e)重复步骤(C)及(d)，直到所述吸光值落于所述误差容限内。
较佳地，所述测量方法可用于测量所述水体中重金属浓度、悬浮颗粒浓度、有机物浓度、化学需氧量及其组合。
图1为本发明的水样槽结构图2(a)及图2(b)分别为本发明的载具的立体示意图及背面透视图3为本发明的水样槽与载具结合的示意图4(a)至图4(c)为利用本发明的测量装置测量水体的光学分析示意图5 (a)、图5 (b)及图5 (c)为铜重金属光学频谱数据库建置结果；
图6 (a)、图6 (b)及图6 (c)为镍重金属光学频谱数据库建置结果；
图7(a)、图7(b)及图7(c)为铬重金属光学频谱数据库建置结果；
图8为铬及铜重金属混合水样光谱扫描；
图9为铬及镍重金属混合水样光谱扫描；
图10为电镀业实厂废水水样光谱扫描；
图11为印刷电路板实厂废水水样光谱扫描。
主要元件符号说明
100 水样槽300 测量装置
110 槽体310 水样槽
111 第一侧面 320 载具
112 第二侧面 321 移动装置
113第三侧面 322 光纤光源114第四侧面 323 光纤传感器组件115第五侧面 325 矩阵式光传感器116第六侧面 326 面光源120支撑部 400 槽体121支撑架 401 低水位122不反光的黑色槽体402 高水位123空气槽403 水位高度124超音波震荡片411 第一侧面125排水口412 第二侧面200载具413 第三侧面201第一面414 第四侧面202第二面415 第五侧面203第三面416 第六侧面 204第四面421 光纤光源205光纤光源422 光纤传感器组件206光纤传感器组件423 光纤传感器组件207光纤传感器组件424 面光源208面光源425 矩阵式光传感器209矩阵式光传感器430 UV-VIS-NIR光线210移动装置431 可见光线221清水口222废水口
具体实施例方式本发明将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟悉本技术领域的人员可以据以完成本发明，然而本发明的实施例并非可由下列实施例而被限制其实施型态，熟悉本技术领域的人员仍可依据已揭露的实施例的精神推演出其它实施例，该等实施例皆当属于本发明的范围。本发明的测量装置包括水样槽及承载水样槽的载具。请参阅图1，其为本发明的水样槽结构图。在图1中，水样槽100包括槽体110，该槽体110可容纳水体且包括可透光且相对应配置的第一侧面111及第二侧面112，该第一侧面111及该第二侧面112在空间上延伸交会成夹角，形成倒三角体槽体，使依序穿过该槽体110的第一侧面111、该水体及该槽体110的第二侧面112的光线在槽体110中具有多个光径。该槽体110还包括第三侧面113(面向读者眼睛的一侧)以及第四侧面114(远离读者眼睛的一侧)，该第三侧面113具有透光性且分别与该第一侧面111及该第二侧面112相连接，而该第四侧面114也具有透光性且分别与该第一侧面111及该第二侧面112相连接，并与该第三侧面113平行配置。该槽体110还包括第五侧面115及第六侧面116，该第五侧面115与该第一侧面111相连接，该第六侧面116与该第二侧面112相连接，该夹角落于或者超出该第五侧面115与该第六侧面116之间的空间(在本实施例为“超出”)，该第五侧面115、该第六侧面116与底部围成长方体空间，且该槽体110具光线穿过第五侧面115及第六侧面116之间的最小光径，在本实施例中为0.8公分。该水样槽100还包括支撑部120，具有与该槽体110连接的至少一个支撑架121。该槽体110还包括排水口 125，设置于该长方体空间的该第三侧面113，以将清水或废水从该槽体110中排出。该水样槽100还包括位于槽体110上方的不反光的黑色槽体122与空气槽123，以进行光源强度与光感应器的校正。水样槽100还具有设置于槽体110中该第一侧面111与该第二侧面112外壁(例如在图1所示的设置于第一侧面111上)的超音波震荡片124，当槽体110承载水体时，该超音波震荡片124可通过发射不同频率的波来进行槽体110的清洗与水样的混合。
请参阅图2(a)及图2(b)，其分别为本发明的载具的立体示意图及背面透视图。以下将合并参照图2(a)及图2(b)进行说明。载具200包括与该支撑架121链结的至少一个移动装置210，以便固定并上下移动该支撑架121。该载具200是长方体，具有第一面201、第二面202、第三面203及第四面204，其中该第一面201、该第二面202、该第三面203、该第四面204分别对应于该槽体110的该第一侧面111、该第二侧面112、该第三侧面113、该第四侧面114，且该第一面201上配置光纤光源205，可发射第一光线，该第一光线是紫外光-可见光-近红外线(UV-VIS-NIR)光线。该第二面202及该第三面203上各设置光纤传感器组件206、207，可接收由该光纤光源205发射出的该紫外光-可见光-近红外线(UV-VIS-NIR)光线。该第三面203上还设置矩阵式光传感器209，该第四面204上设置面光源208，该面光源208可发射可见光线并由该矩阵式光传感器209接收。清水口 221及废水口 222设置于该载具200的上方，以将清水或废水注入该槽体110中。
请参阅图3，其为本发明的水样槽与载具结合的示意图。在图3的测量装置300中，水样槽310的支撑架(图3未示)与载具320的移动装置321链结成一体，便于固定该水样槽310并上下移动。
在测量水体时，当水样槽310的槽体440中的水体为低水位401时，如图4(a)所示，该光纤光源421发射出的UV-VIS-NIR光线430依序穿过槽体400的第五侧面415及第六侧面416，并由光纤传感器组件422、423接收该光线430。当水样槽的槽体400中的水体为高水位402时，如图4 (b)所示，该移动装置321移动让水样槽相对于载具向下移动，使该光纤光源421发射出的该UV-VIS-NIR光线430依序穿过槽体400的第一侧面411及第二侧面412，并由光纤传感器组件422、423接收该光线430。水样槽中的水位高度403由矩阵式光传感器425测量，如图4 (c)图所示，该载具320上的面光源424所发射出可见光线431依序穿过槽体330的第四侧面414及第三侧面413，再由该矩阵式光传感器425接收该可见光线431，以判断槽体330中水位的高度403。当槽体的透光度不佳时，槽体330外壁的超音波震荡片124可通过不同频率来进行水样槽的清洗。
本发明是利用UV-VIS-NIR分光光度计测量水中重金属物质与其浓度，主要是利用光学频谱分析技术的灵敏、准确、快速、无干扰、可微量取样及全系统分析的多种优点。依照吸收光谱特性及Beer-Lambert定律的基础,可定性及定量出水质中的成分及浓度。尤其，废水中溶解性物质在水中以分子形态存在，不同的分子型态、官能基或发色基团(Chromophores)会造成不同吸收光谱，因此可利用光谱特定吸收波长来鉴别有机物及其结构，达到废水成分定性的目的。以有机物而言，吸收峰多在红外光区及紫外光区，红外光区的吸收与其键结的共振有关，而紫外光区的吸收则与其官能基有关。若要由可见光区段定性有机物则需要使有机化合物发色，有机化合物的分子具有许多潜在发色基团，当发色基团与助色团(Auxochrome)结合时，两者分别变成电子接收者及电子供给者，使其吸收波长向长波长移动或增加吸收强度，并可于可见光区产生波峰而定性其所含成分。另外，关于废水定量的原理是根据Beer-Lambert定理,如公式I,当同一成分的浓度愈高，所造成的吸光值也愈高，因此可利用吸收频谱的吸光值，达到废水浓度定量的目的。A = abc 公式 I其中A为吸光值，a为莫耳吸光系数，b为光径长度，c为溶液浓度。本发明依据上述提及的分析原理建立一种实时测量水中成分及其浓度的技术，主要将实施内容分为三部分，分别为水中成分光谱数据库建立、多成分定性定量算法的建立以及实验室与实厂的验证。其实施策略与方法分述如下:1.水中成分光谱数据库建立金属在自然界中，不管是以化合物、离子状态存在，皆很难通过生物的降解而从自然界中移除，当金属经由食物链进入生物体的组织器官中，对其生殖能力及神经中枢系统等造成永久性的破坏。依行业类别的不同，使用的金属也不相同，如染整业会使用铜作为染料或是固色剂，印刷电路板业则常有因蚀刻酸洗产生铜，电镀工业为增加镀件的耐蚀性，以镀铬增加其硬度。故本发明依废水中常见的铜、铬、镍及铁作为重金属离子光谱数据库的对象，配制多种浓度并扫描其吸收光谱，可建立重金属的光谱特性，以界定其成分的吸收波段、特征波长及吸光系数，做为后续多成分定性定量算法的基础。2.多成分定性定量算法多成分演算的分析程序，其为利用全波段扫描的吸收光谱，经过数据前处理及噪声剔除，再根据所建置的光谱特性数据库不同成分的吸收光谱特性，依序定性及定量出废水水质成分。多成分算法的分析程序主要分为吸收光谱数据前处理、多成分定性算法及多成分定量算法三个部分:第一部分:吸收光谱数据前处理。在进入多成分定性及定量分析演算程序之前，对于扫描水质所得的吸收光谱需订定其数据分析的范围值，选取较有意义的光谱数据(即各成分的吸收波段)，做为后续算法计算的依据。第二部分:多成分定性算法。针对不同成分其吸收波段也不同，而多成分定性分析法分析即为利用全波段扫描的吸收光谱，比对所建置的水质光谱特性数据，由长波长至短波长依序检视其吸光值以推估水样中存在的成分。另外，再利用多个不同稀释水样的光谱扫描信息(190 IlOOnm的吸光值)与所推估成分的浓度，通过类神经网络学习后建立各波长分别相对于水中成分的权重，通过各波长权重值大小来筛选出各成分的特征波长，通过光谱数据库与其权重的筛�。磁卸嫌爰鹚械拇嬖诔煞�。第三部分:多成分定量算法。各水样的光谱图为水中各成分吸收UV-VIS-NIR光的综合结果，由于水中各成分对于光的吸收能力不同，造成遮蔽作用且成分间会有干扰与竞争，因此，利用传统方式建立特征波长的吸光系数来推估水中成分浓度的效果不佳。故本发明测量装置是利用类神经网络来建立水中成分及其浓度的测量技术。由于各工厂所使用的原物料与其产生废水的组成成分变异不大，因此，利用本装置进行扫描多批废水，通过不同光径与稀释倍数的程序所获得的光谱信息，再与人工检测所获得水中成分的浓度，利用类神经网络进行学习与训练及推估，来建立光谱信息与水中各个成分的关系，进而开发水中多成分测量的技术。3.实验室与实厂的验证实验室与实厂验证程序包括两部分:第一部分:水中各个成分吸收光谱与吸收系数的建立。将废水水样稀释多种倍数并进行UV-VIS-NIR光谱扫描与重金属、悬浮颗粒及COD的测量。扣除水中悬浮颗粒与有机物所产生UV-VIS-NIR吸收光谱的干扰，来获得废水中各个成分的吸收光谱与吸光值。根据已知水中各个成分浓度与吸光值，以类神经网络来计算各个成分于UV-VIS-NIR波段的权重。第二部分:多种水中成分浓度同步求解方法的建立。步骤1:将工厂废水以不同稀释倍数进行稀释并进行连续多次UV-VIS-NIR吸收光谱扫描。步骤2:再将水样稀释以过滤测量水中SS浓度并进行UV-VIS-NIR吸收光谱扫描。步骤3:将工厂制程所需使用的原物料与废水中可能存在的成分进行水质分析。步骤4:利用多个不同稀释过滤水样的光谱扫描信息，并通过类神经网络学习后的权重值与光谱分析技术，来建立水中存在成分的特征波长。步骤5:分析多个不同稀释原水的光谱扫描信息，来测量SS的特性与其影响的吸收光谱波段。步骤6:累积一定数量的水样水质与光谱信息，再通过类神经网络进行建立UV-VIS-NIR吸收光谱与推估成份浓度的模式。步骤7:若模式推估结果不好，则重复步骤I的程序，累积足够信息量来提升类神经网络的学习与推估模式的能力。步骤8:当工厂制程改变或通过定期采样分析结果来调整与修正其推估模式，以维持模式的测量有效性。操作程序:1.进清水程序:进水量每次固定0.1-lOOmL。2.暗电流校正程序。3.光源空气校正程序:判断光源的强度。4.光源强度校正程序:所测量到的光源强度做为光源原始强度值，并进行基线的测量，判断测量设备的稳定度。5.排清水程序:排掉清水，准备进行废水的光谱测量。6.进废水程序:每次测量废水量固定加入0.1-lOOmL。7.UV-VIS-NIR测量程序:在进行稀释程序时，先找到适合稀释倍数(吸光值<仪器侦测最大值)再进行沉淀程序。若吸光值大于仪器侦测最大值，可分别将水样槽上下移动，使光径长度改变，或是再加入清水稀释于同一点测量吸光值，使最终吸光值小于仪器侦测最大值。再依此稀释倍数做多个光径长度或是往下再做多个稀释倍数及其沉淀的UV-VIS-NIR光谱测量。其中稀释的水量是利用矩阵式光学传感器(如CCD或CMOS的摄影机)来获得稀释水量与水位，槽体移动的最高位置也是通过矩阵式光学传感器测量来判定(不同稀释倍数有不同水位高度；换言之槽体移动与水位高度有关)。8.排水程序。9.清洗程序:让槽体注入清水并上下移动一次并同时进行光谱扫描，测量各个光径的光源强度值，当光源强度值小于95 %的原始光源强度则重新清洗，直至光源强度值大于95%的原始光源强度才停止清洗程序。实施例1将含有铜重金属的待测液体配制成浓度为50ppm，将该浓度为50ppm的含铜待测液体置于水样槽的槽体中，先由波长范围为190 400nm、400 700nm、700 IlOOnm进行UV-VIS-NIR光谱测量，接着分别将50ppm的含铜待测液体稀释成25ppm、10ppm、5ppm及lppm，再分别依上述波长范围进行UV-VIS-NIR光谱测量，结果如图5(a)、5(b)及5(c)所
/Jn ο铜重金属光学频谱数据库建置结果:将铜重金属依上述步骤进行多个浓度(lppm、5ppm、10ppm、25ppm及50ppm)的测量,结果如图5(c)所示，当光径长度为5公分时，测得吸收波峰会落于800nm及805nm位置。实施例2将含有镍重金属的待测液体配制成浓度为50ppm，将该浓度为50ppm的含镍待测液体置于水样槽的槽体中，先由波长范围为190 400nm、400 700nm、700 IlOOnm进行UV-VIS-NIR光谱测量，接着分别将50ppm的含镍待测液体稀释成25ppm、10ppm、5ppm及lppm，再分别依上述波长范围进行UV-VIS-NIR光谱测量，结果如图6 (a)、6(b)及6 (c)所
/Jn ο镍重金属光学频谱数据库建置结果:将镍重金属依上述步骤进行多个浓度(lppm、5ppm、10ppm、25ppm及50ppm)的测量,结果如图6(b)及图6(c)所示，当光径长度为5公分时，测得吸收波峰会落于390nm位置及705nm与710nm位置之间。实施例3将含有铬重金属的待测液体配制成浓度为50ppm，将该浓度为50ppm的含铬待测液体置于水样槽的槽体中，先由波长范围为190 400nm、400 700nm、700 IlOOnm进行UV-VIS-NIR光谱测量，接着分别将50ppm的含铬待测液体稀释成25ppm、10ppm、5ppm及lppm，再分别依上述波长范围进行UV-VIS-NIR光谱测量，结果如图7(a)、7(b)及7 (c)所
/Jn ο铬重金属光学频谱数据库建置结果:将铬重金属依上述步骤进行多个浓度(lppm、5ppm、10ppm、25ppm及50ppm)的测量,结果如图7(b)及图7(c)所示，当光径长度为5公分时，测得吸收波峰会落于410nm及575nm位置。实施例4铬及铜重金属混合水样光谱扫描:如图8所示，发现在波长410nm与575nm的位置，有两个吸收波峰存在，因此可判断此水样含有重金属铬的存在，且在波长650nm以后其吸光值随着波长的增加有逐渐升高的趋势，可判断此水样也有重金属铜的存在。实施例5铬及镍重金属混合水样光谱扫描:如图9所示，发现在波长410nm与575nm的位置，有两个吸收波峰存在，可判断此水样含有重金属铬的存在，同时在波长390nm的位置存在一个吸收波峰，可分析水样中含有重金属镍的存在，但在波长690nm以后其吸光值随着波长的增加有逐渐递减的趋势，因此可判断此水样没有重金属铜的存在。
因此，所属技术领域的普通技术人员可依本发明，可有效的降低与去除悬浮颗粒浓度或浊度对于测量范围与结果所造成的干扰，且本发明的测量装置及方法不需添加额外的药剂，对环境不会造成二次污染，具有显著的市场价值。
实施例6
电镀工厂废水水样光谱扫描:如图10所示，从经过多倍稀释的废水的光谱扫描结果中发现，分别在275nm与375nm的位置有两个吸收波峰，透过光谱数据库可分析水样中含有醛类与重金属锌的存在，其它波段则无较大的吸收波峰，因此，可判定无其它成分存在。
实施例7
印刷电路板工厂废水水样光谱扫描:如图11所示，从经过多倍稀释的废水的光谱扫描结果中发现，分别在280nm、400nm及SOOnm的位置有三个吸收波峰，透过光谱数据库可分析水样中含有醛类与重金属锌与铜的存在，其它波段则无较大的吸收波峰，因此，可判定无其它成分的存在。
本发明时属难能的创新发明，深具产业价值，故依法提出申请。此外，本发明可以由本领域技术人员做任何修改，但不脱离权利要求所要保护的范围。
参考文献(通过引用并入本文)
US Pat.N0.5，244，634(1991 年 11 月 29 日)
US Pat.N0.2009/0263907A1 (2007 年 8 月 27 日)。
权利要求
1.一种测量装置，包括: 槽体，所述槽体包括可透光且相对应配置的第一侧面及第二侧面，所述第一侧面及所述第二侧面在空间上延伸交会成夹角，且所述槽体容纳水体； 支撑部，具有与所述槽体连接的至少一个支撑架； 载具，包括与所述支撑部链结的至少一个移动装置，以便固定并上下移动所述支撑部; 第一光源，配置于所述槽体外且朝向所述第一侧面发射第一光线；以及 第一测量元件，配置于所述槽体外且朝向所述第二侧面，以便接收来自所述第一光源且依序穿过所述第一侧面、所述水体及所述第二侧面的所述第一光线，以测量所述水体。
2.如权利要求1所述的测量装置，其中所述槽体还包括第三侧面，所述第三侧面具有透光性且分别与所述第一侧面及所述第二侧面相连接，所述测量装置还包括配置于所述槽体外且朝向所述第三侧面的第二测量元件，所述第二测量元件测量所述水体中的所述第一光线，以测量所述水体。
3.如权利要求2所述的测量装置，其中所述槽体还包括第四侧面，所述第四侧面具有透光性且与所述第三侧面平行配置，所述测量装置还包括配置于所述槽体外且朝向所述第四侧面的第二光源，当所述第一光线未射出时，第三测量元件设置于所述第三侧面外，以接收来自所述第二光源且依序穿过所述第四侧面、所述水体及所述第三侧面的第二光线，以测量所述水体的水位高度、悬浮粒子浓度和悬浮粒子沉淀速度中的至少一种。
4.如权利要求1所述的测量装置，其中所述槽体还包括相互平行配置的第五侧面及第六侧面，所述第五侧面与所述第一侧面相连接，所述第六侧面与所述第二侧面相连接，所述夹角位于所述第五侧面与所述第六侧面之间的空间，且当所述槽体移动至使所述第一光源朝向所述第五侧面时，所述第一测量元件接收来自所述第一光源且依序穿过所述第五侧面、所述水体及所述第六侧面的所述第一光线，以测量所述水体。
5.一种测量装置，包括: 底座；以及 槽体，其设置于所述底座上，用以盛装待测流体样本，并包括沿着长度方向变动截面积的区段。
6.如权利要求5所述的测量装置，其中所述区段的截面积沿着长度方向线性地变动。
7.如权利要求5所述的测量装置，其中所述槽体是透光材质且呈倒三角体，使所述测量装置具有多个光径长度，且所述倒三角体的底部连接长方体区域，所述长方体区域具有透光性且具有最小光径。
8.如权利要求7所述的测量装置，还包括: 空气槽，设置于所述槽体上方； 不反光的黑色槽体，设置于在所述空气槽上方，所述空气槽与所述不反光的黑色槽体用以进行光源强度与光感应器的校正；以及 超音波震荡片，设置于所述倒三角体的外壁，可通过不同频率来清洗所述槽体以及与所述待测流体样本混合。
9.如权利要求5所述的测量装置还包括载具，所述载具包括与所述支架链结的至少一个移动装置，以便固定所述测量装置并上下移动。
10.一种测量装置，包括: 底座；以及 槽体，其设置于所述底座上，用以盛装待测流体样本，并建构至少两条光径以供测量经所述至少两条光径的所述待测流体样本的性质。
11.一种待测流体样本的测量方法，包括下列步骤: (a)稀释所述待测流体样本； (b)以光纤光源扫描所述待测流体样本； (C)以紫外光-可见光-近红外线光谱设备测量所述待测流体样本的光谱强度变化以获得吸光值； (d)判断所述吸光值是否落于误差容限内，若为否，则将所述待测流体样本稀释至更高的稀释倍数；以及 (e)重复步骤(C)及(d)，直到所述吸光值落于所述误差容限内。
12.如权利要求11所述的方法用于测量所述水体中的重金属浓度、悬浮颗粒浓度、有机物浓度、化学需 氧量及其组合。
全文摘要
本发明提出一种测量水中成分及其浓度的变动光径测量装置及方法。本发明的测量装置具有多个测量位置以产生多个光径长度与多种稀释倍数，通过多个光径长度可提升测量浓度的范围与测量准确性，并通过不同稀释倍数来降低与去除悬浮颗粒浓度或浊度对于测量范围与结果所造成的干扰，进一步测量出水中成分的特征波长。再利用光谱数据库的信息来判断水中可能存在的成分(定性分析)，并应用紫外光-可见光-近红外线(UV-VIS-NIR)吸收光谱频谱分析技术同步获得水中各个成分的浓度(定量分析)。
文档编号G01N21/31GK103185700SQ201210143569
公开日2013年7月3日 申请日期2012年5月8日 优先权日2011年12月29日
发明者廖述良, 陈建谷, 王欣怡, 林泱瑜, 朱振华, 詹志中 申请人:中央大学, 财团法人工业技术研究院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
