多光譜水質分析儀的製作方法
2023-05-31 04:53:26
專利名稱：多光譜水質分析儀的製作方法
技術領域：
多光譜水質分析儀技術領域[0001]本實用新型涉及一種多光譜新型水質分析儀，特別涉及一種基於MSP430的多光譜的新型水質分析儀。
背景技術：
[0002]目前，水產養殖行業的水質檢測大多採用化學分析和目測的檢測方式，操作繁瑣， 測量精度低，測量單一，便攜性能較差，而且容易化學試劑造成二次汙染。傳統的水產養殖的水質檢測工作主要以人工現場採樣、實驗室儀器分析為主。雖然在實驗室中分析手段完備，但實驗室檢測存在監測頻次低、採樣誤差大、監測數據分散、不能及時反映汙染變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業進行有效水環境管理的需求。[0003]養殖業大量推廣應用的水體化合物分析儀很少。市場中的國外產品佔有一定的分額，但由於價格昂貴，用戶也僅僅停留在科研部門等國家企事業單位，廣大的養殖戶可望而不可及，但是該水體化合物分析儀可以實現到室外現場進行測試，其操作簡便、高效、樣品用量少及一次性分析大批量水樣的功能，方便更多水產養殖的用戶接收並通過增加此類儀器的使用，科學養殖，提高養殖廠經濟效益。[0004]雖然現在目前公開的專利中出現一些單一或是多參數的水質分析儀器，但是即使是多參數的測量儀器，也沒有專一的檢測氨氮和亞硝酸鹽含量的水質檢測設備。實用新型內容[0005]本實用新型的目的在於提供一種可攜式多參數水質分析儀。其首先設計了一個可以將白色光源、待測水樣、色彩傳感器科學、合理布局的一個微型水體化合物樣品顏色採集裝置，如附圖3。然後設計了基於MSP430單片機的硬體電路及軟體系統，實現了對養殖業水質智能化的水質分析、檢測。其對使用者沒有專業要求，任何人只需閱讀簡單的說明書即可使用，重量只有600克左右，攜帶方便。其測量精度與需要專業人員在實驗室操作使用的分光光度計相同。[0006]本實用新型的技術方案為一種多光譜水質分析儀，所述的多光譜水質分析儀包括水質檢測部分、與水質檢測部分相接的水質分析部分以及電源模塊，所述的水質檢測部分包括暗箱，位於暗箱內的光源發生裝置、待測液體承裝容器以及色彩傳感器，光源發生裝置發出白光照過待測液體，將液體的顏色投到色彩傳感器上；所述的水質分析部分包括中央處理器模塊，與其相接的液晶顯示模塊、時鐘模塊、手持按鍵模塊以及存儲模塊，中央處理器模塊與色彩傳感器相接，接收色彩傳感器檢測的色譜值，並與實驗資料庫數據對比，將結果顯示在液晶屏上。[0007]優選的是所述的中央處理模塊為MSP430單片機處理器。[0008]優選的是所述的色彩傳感器為RGB色彩傳感器。[0009]優選的是所述的液晶顯示裝置為U8X64點陣的漢字圖形液晶屏。[0010]優選的是所述的手持按鍵模塊採用點觸式按鍵，包括五個按鍵向上、向下、後退、確定、存儲。[0011]優選的是所述的時鐘模塊採用DS1320作為時鐘電路。[0012]優選的是所述的存儲模塊為SD卡存儲模塊。[0013]優選的是所述的電源模塊採用鋰電池轉接AMS117系列穩壓器作為電源。[0014]優選的是所述的電源模塊配備有充電裝置。[0015]本實用新型的有益效果為首先研究了一套基於光譜理論和色彩傳感器的全新的水體化合物測量裝備。本實用新型的水質檢測部分的光源發生裝置通過白色光照過液體， 將液體的顏色投到色彩傳感器上，水質分析部分通過數據的採集以及對數據的處理，將其轉化為水質的參數，通過檢測反射過去的色譜值判斷試劑中化合物的含量值，不僅設備佔用空間小，儀器少，測定抗幹擾能力好，成本較低，測定儀計量精度較高。MSP430M618單片機處理器可以對採集的信息進行處理，包括整個電路的運行過程，顏色數據的讀取，液晶的顯示，按鍵的響應等。運用了集成電路技術，對該電路的結構性能進行了優化，使結構更加簡化，性能更加優越。採用U8X64點陣的漢字圖形液晶，可以顯示鍵盤操做的相關進程信息，較好的實現了人機信息的交換。採用SD卡來存儲測試水質參數的相關信息，實現了數據的隨時採集及存儲。電源模塊採用鋰電池轉接AMSl 117系列穩壓器作為電源，能夠使結構更加簡化，提高了便攜性能。另外配備了充電裝置，可以實現多次使用，較為方便。
[0016]圖1為本實用新型結構框圖[0017]圖2為本實用新型C語言編程流程圖[0018]圖3為本實用新型的外觀圖具體實施方式
[0019]
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
[0020]一種多光譜水質分析儀，所述的多光譜水質分析儀包括水質檢測部分、與水質檢測部分相接的水質分析部分以及電源模塊，所述的水質檢測部分包括暗箱，位於暗箱內的光源發生裝置、待測液體承裝容器以及色彩傳感器，光源發生裝置發出白光照過待測液體， 將液體的顏色投到色彩傳感器上；所述的水質分析部分包括中央處理器模塊，與其相接的液晶顯示模塊、時鐘模塊、手持按鍵模塊以及存儲模塊，中央處理器模塊與色彩傳感器相接，接收色彩傳感器檢測的色譜值，並與實驗資料庫數據對比，將結果顯示在液晶屏上。[0021]所述的中央處理模塊為MSP430M618單片機處理器，具有較高的性價比、豐富的片內外設。用戶可以預先設置好通道順序及參數，並用序列標誌指明序列的結束位置，這一結構可以大大降低採樣控制軟體的成本。[0022]所述的色彩傳感器為RGB色彩傳感器，此款傳感器可編程彩色光到頻率的轉換器。它把可配置的矽光電二極體與電流頻率轉換器集成在一個單一的CMOS電路上，同時在單一晶片上集成了紅綠藍(RGB)三種濾光器。輸出信號是數字量，可以驅動標準的TTL或 CMOS邏輯輸入，因此可直接與微處理器或其他邏輯電路相連接。由於輸出的是數字量，並且能夠實現每個彩色信道10位以上的轉換精度，因而不再需要A/D轉換電路，使電路變得更簡單。[0023]所述的液晶顯示裝置為U8X64點陣的漢字圖形液晶屏。該模塊用來顯示傳感器採集的信息經過中央控制晶片處理之後轉化為水質的參數。而且可以顯示鍵盤操做的相關進程信息，較好的實現了人機信息的交換。[0024]所述的手持按鍵模塊採用點觸式按鍵，包括五個按鍵向上、向下、後退、確定、存儲。使用較為方便，便於用戶操作。[0025]所述的時鐘模塊採用DS1320作為時鐘電路。採用串行且可以關斷數據傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，並且可以關閉充電功能，工作電壓寬達2. 5-5. 5V，採用三線接口與CPU同步通信，並可採用突發方式一次傳輸多個字節的時鐘信號或RAM數據， 採用普通32768Khz晶振。時間保存在DS1302自帶的RAM中，不需要單獨的EEPR0M。[0026]所述的存儲模塊為SD卡存儲模塊。該模塊用來存儲測試水質參數的相關信息，實現了數據的隨時採集及存儲。[0027]所述的電源模塊採用鋰電池轉接AMS117系列穩壓器作為電源。能夠使結構更加簡化，提高了便攜性能，而且由於低功耗，可以實現戶外隨時檢測。另外配備了充電裝置，可以實現多次使用，較為方便。[0028]如圖2所示，本實用新型的工作流程如下首先進行系統的初始化，將系統自檢， 此時進行液晶屏初始化，然後操作按鍵，按鍵以單片機中斷模式工作。當調至測量界面時， 色彩傳感器對數據進行採集，顏色數據時鐘數據讀取數據。通過MSP430單片機處理器對採集數據的內部處理，參照實驗資料庫，將結果與水質參數對應之後，顯示在液晶屏上。當進行下一次測量時，系統恢復到初始狀態，然後再重複執行。[0029]如圖1所示，本實用新型的工作原理如下通過白色光照過液體，將液體的顏色投到色彩傳感器上，檢測反射過去的色譜值判斷試劑中化合物的含量值。通過RGB彩色傳感器識別調配後的化合物的RGB顏色參數，經過MSP430單片機處理器對採集數據的內部處理，參照實驗資料庫，將結果與水質參數對應之後，顯示在液晶屏上，最終實現水體中化合物的含量的測量。[0030]如圖3所示，本實用新型的外形圖該外形上左半部分為色彩傳感器部分，為圓柱桶裝結構，內部裝有待測液體的透明試管，上右半部分主要是液晶顯示屏幕，下半部分為手持部分，手持部分有五個按鍵，即為按鍵模塊裡的五個按鍵。[0031]本實用新型的優點在於無需培訓，任何地方，任何地點都可以輕鬆測量；中文液晶顯示；不需要其他設備，方便簡潔；快速準確，測量結構可靠；體積小，重量輕，攜帶方便； 檢測費用低。[0032]本實用新型的適用範圍水產養殖(工廠化與農業化水產養殖)水體檢測 』實驗室用儀器設備；汙水處理水質檢測；工農業給排水檢測；生活用水檢測。[0033]實驗證明，本實用新型具有創新技術，該儀器能夠自動完成水樣化合物測定顯示、 存儲全過程的檢測儀器。該新型水質分析儀結構簡單，誤差小，測量精確。方便水產養殖的用戶使用，讓用戶做到科學養殖，提高養殖廠經濟效益。
權利要求1.一種多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的多光譜水質分析儀包括水質檢測部分、與水質檢測部分相接的水質分析部分以及電源模塊，所述的水質檢測部分包括暗箱，位於暗箱內的光源發生裝置、待測液體承裝容器以及色彩傳感器，光源發生裝置發出白光照過待測液體，將液體的顏色投到色彩傳感器上；所述的水質分析部分包括中央處理器模塊， 與其相接的液晶顯示模塊、時鐘模塊、手持按鍵模塊以及存儲模塊，中央處理器模塊與色彩傳感器相接，接收色彩傳感器檢測的色譜值，並與實驗資料庫數據對比，將結果顯示在液晶屏上。
2.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的中央處理模塊為 MSP430單片機處理器。
3.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的色彩傳感器為RGB色彩傳感器。
4.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的液晶顯示裝置為 128X64點陣的漢字圖形液晶屏。
5.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的手持按鍵模塊採用點觸式按鍵，包括五個按鍵向上、向下、後退、確定、存儲。
6.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的時鐘模塊採用DS1320 作為時鐘電路。
7.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的存儲模塊為SD卡存儲模塊。
8.如權利要求1所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的電源模塊採用鋰電池轉接AMSl 17系列穩壓器作為電源。
9.如權利要求8所述的多光譜水質分析儀，其特徵在於所述的電源模塊配備有充電直ο
專利摘要本實用新型涉及一種多光譜水質分析儀，包括水質檢測部分、水質分析部分以及電源模塊，水質檢測部分包括暗箱，位於暗箱內的光源發生裝置、待測液體承裝容器以及色彩傳感器，光源發生裝置發出白光照過待測液體，將液體的顏色投到色彩傳感器上；水質分析部分包括中央處理器模塊，與其相接的液晶顯示模塊、時鐘模塊、手持按鍵模塊以及存儲模塊，中央處理器模塊與色彩傳感器相接，接收色彩傳感器檢測的色譜值，並與實驗資料庫數據對比，將結果顯示在液晶屏上。光源發生裝置通過白色光照過液體，將液體的顏色投到色彩傳感器上，水質分析部分通過數據的採集以及對數據的處理，將其轉化為水質的參數，通過檢測反射過去的色譜值判斷試劑中化合物的含量值，不僅設備佔用空間小，儀器少，測定抗幹擾能力好，成本較低，測定儀計量精度較高。
文檔編號G01N21/25GK202256140SQ201120351880
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月20日 優先權日2011年9月20日
發明者趙麗清 申請人:青島農業大學