一種在線螢光法溶解氧分析儀的製作方法
2023-10-04 22:45:59 2
專利名稱：一種在線螢光法溶解氧分析儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種在線螢光法溶解氧分析儀設計，可用於水體質量檢測，完成對水中溶解氧含量的靈活準確測量。
背景技術：
溶解氧作為ー項重要的水質指標，無論在水質評價還是在科學研究中，都具有重要作用。如何準確、連續快速測定溶解氧濃度一直是分析化學的重要課題。因此運用化學理論和手段進行溶解氧檢測的方法首先在化學領域出現，並將此類方法稱為化學 法。而隨著其它學科技術的不斷發展，各學科相互結合而衍生的儀器法由於其快速簡便等特點逐漸成為近年來溶解氧濃度檢測領域的熱點。目前傳統測量DO的方法主要有碘量法，電流法和電導法。傳統測量方法由於其固有結構和分析方法的特點，存在著很多缺陷。國內近年一些單位和研究機構已經開發研製出ー些小型溶解氧檢測儀(溶解氧儀)，這些溶解氧儀大多是基於電流測定法。而目前國際上溶解氧儀發展的主流，是採用螢光法的光纖溶解氧傳感器。螢光法溶解氧儀是基於物理學中特定物質對活性螢光的猝熄原理。螢光法測量DO有較高的測量精度和抗幹擾能力，採用其方法的溶解氧儀具有較好的重複性和穩定性。當前，國內研發螢光法溶解氧的廠家很少，並且產品質量都不理想，所以涉及到螢光法溶解氧採購的項目基本上都倚賴於進ロ品牌。但是由於進ロ品牌價格昂貴，國內很多用戶現在還是在用膜法溶解氧。基於螢光法溶氧儀的諸多優點，很容易受到國內用戶的認可，且溶解氧無論是在エ業生產、環境監測，還是汙水處理上又是ー個必不可少的監測參數，所以螢光法溶解氧在國內有很大的市場有待開發，並將對エ業生產、環境監測、汙水處理等領域起到保駕護航的作用。
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是能夠克服現有膜結構溶氧儀後期維護成本大，測量性能不穩定等不足。提高水中溶解氧含量的檢測精度，減少外界因素對水中溶解氧含量測量的幹擾，與傳統的溶解氧測量方法相比，該方法一年內無需校準，後期維護工作量較少，不受水體流速限制，測量結果穩定。本實用新型的技術解決方案為ー種在線螢光法溶解氧分析儀，包括探頭部分和控制器部分，其中探頭部分主要負責採集溶解氧濃度等模擬信號並將模擬信號轉化成為數位訊號並按照控制命令的要求進行相關的數據採集，而控制器部分主要完成對探頭獲取的數位訊號進行數據處理以及人機互動時探頭控制信號的通信。本實用新型與現有技術相比的優點在於採用了螢光法測量水中溶解氧的含量。與傳統的膜結構的溶氧儀相比，該方法一年內無需校準，後期維護工作量較少，不受水體流速限制，測量結果穩定。在此基礎上，將測量激發紅光時長、激發紅光與參考紅光的相位差以及激發紅光波長三種方法融合起來的螢光法測量水中溶解氧的含量，得到ー種比上述任何單ー測量方法精度更高，也更加穩定的新式組合溶解氧測量方法，很好彌補了三種方法在単獨測量時的不足。溶氧儀體積小、功耗低、成本低，且功能齊全、接ロ豐富，完全能滿足複雜條件下水中溶解氧含量檢測的要求。
說明書附圖圖I為探頭部分總體設計圖；圖2為控制器部分總體設計圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型ー種在線螢光法溶解氧分析儀，包括探頭部分和控制器部分，其中探頭部分主要負責採集溶解氧濃度等模擬信號並將模擬信號轉化成為數位訊號並按照控制命令的要求進行相關的數據採集，而控制器部分主要完成對探頭獲取的數位訊號進行數據處理以及人機互動時探頭控制信號的通信。本實用新型ー種在線螢光法溶解氧分析儀的分析方法如下(I)為了提高水中溶解氧含量的檢測精度，減少外界因素對水中溶解氧含量測量的幹擾，降低採用此方法的儀器儀表後期的維護成本。本法採用了螢光法測量水中溶解氧的含量，斷絕了測量儀表與被測物質的實際接觸，與傳統的溶解氧測量方法相比，該方法一年內無需校準，後期維護工作量較少，不受水體流速限制，測量結果穩定。(2)應數據處理速度的需求，溶氧儀的探頭部分採用了具有高速數據處理能力的16位的DSP晶片TMS320VC5402，並提供了一系列外圍設備，包括多通道的AD轉換模塊，具有採樣保持功能，滿足系統要求。(3)控制器主晶片採用M3062LFGPGP，主要完成和探頭電路以及其它外圍電路的通信以及相關的命令控制，並提供了一系列外圍設備，系統工作穩定。(4)在線溶氧儀提供了大量能與外界進行數據交換的數據接ロ結構，如RS232、RS485、USB等，方便將數據快速融入其他網絡。本實用新型體積小、功耗低、成本低，且功能齊全、接ロ豐富，完全能滿足複雜條件下水中溶解氧含量檢測的要求。採用了螢光法測量水中溶解氧的含量。該方法一年內無需校準，後期維護工作量較少，不受水體流速限制，測量結果穩定。採用了將測量激發紅光時長、激發紅光與參考紅光的相位差以及激發紅光波長三種方法融合起來的螢光法測量水中溶解氧的含量。從而得到ー種比上述任何單ー測量方法精度更高，也更加穩定的新式組合溶解氧測量方法，很好彌補了三種方法在単獨測量時的不足。三種測量方法的融合方法為為了提高水中溶解氧含量的檢測精度，減少外界因素對水中溶解氧含量測量的幹擾，降低採用此方法的儀器儀表後期的維護成本。本法採用了螢光法測量水中溶解氧的含量，斷絕了測量儀表與被測物質的實際接觸，與傳統的溶解氧測量方法相比，該方法一年內無需校準，後期維護工作量較少，不受水體流速限制，測量結果穩定。溶氧儀的具體組成和作用為[0022]溶氧儀主要包括探頭部分和控制器部分，其中探頭部分主要負責採集溶解氧濃度等模擬信號並將模擬信號轉化成為數位訊號並按照控制命令的要求進行相關的數據採集，而控制器部分主要完成對探頭獲取的數位訊號進行數據處理以及人機互動時探頭控制信號的通信。探頭部分總體設計為探頭部分電路主要完成信號的採集及其轉化，將轉化後的信號(模擬、數字)進行 數據處理後送到控制器中，與此同時，接收控制器部分發送過來的控制命令信息。探頭電路採用用具有高速數據處理能力的16位的DSP晶片TMS320VC5402。探頭部分主要包括電源電路、時鐘信號電路、數據採集電路以及通信接ロ電路四個部分(如圖I所示)，其中電源電路主要負責為探頭提供持續可靠的電源供應；時鐘信號電路主要負責為探頭電路提供準確的時鐘信息；數據採集模塊是探頭部分的重點；主要負責完成探頭的數據採集；通信模塊主要負責與控制器部分進行數據交換。探頭部分的具體電路主要包括晶振/頻率產生器，電源初始化電路，JTAG仿真連接電路，電源供應部分，夕卜圍EEPR0M、與外部電路的通信，分壓電路，光信號測量電路和熱信號測量電路。控制器部分總體設計為控制器部分主晶片採用M3062LFGPGP，完成和探頭電路以及其它外圍電路的通信以及相關的命令控制。電路主要包括電源電路、控制器保護電路、數據通信電路、時鐘電路和擴展電路幾個部分(如圖2所示)。其中電源電路包括電源供電電路和電壓轉換電路，主要完成控制器部分所需要的電壓供給，滿足控制器部分相關元器件的工作所需電壓；控制器保護電路主要包括繼電器保護電路、復位電路、防幹擾電路、溫度檢測電路和探針檢測電路等幾個部分，主要負責控制器電路的電路可靠性保證，保護控制器部分電路能夠正常的工作；數據通信電路包括串ロ通信電路、紅外數據連接通信電路和網絡連接電路，數據通信電路主要完成控制器部分與探頭部分和與第三方軟體之間的數據通信；外圍電路主要包括顯示電路，鍵盤電路，模擬轉換輸出電路等，主要完成控制器部分電路的功能擴展等。
權利要求1.ー種在線螢光法溶解氧分析儀，其特徵在於包括探頭部分和控制器部分，其中探頭部分主要負責採集溶解氧濃度等模擬信號並將模擬信號轉化成為數位訊號並按照控制命令的要求進行相關的數據採集，而控制器部分主要完成對探頭獲取的數位訊號進行數據處理以及人機互動時探頭控制信號的通信。
2.根據權利要求I所述的ー種在線螢光法溶解氧分析儀，其特徵在於所述探頭部分主要包括電源電路、時鐘信號電路、數據採集電路以及通信接ロ電路四個部分，其中電源電路為探頭提供持續可靠的電源供應；時鐘信號電路為探頭電路提供準確的時鐘信息；數據採集模塊完成探頭的數據採集；通信模塊與控制器部分進行數據交換。
3.根據權利要求I所述的ー種在線螢光法溶解氧分析儀，其特徵在於所述控制器部分主晶片採用型號為M3062LFGPGP的控制晶片。
專利摘要本實用新型為一種在線螢光法溶解氧分析儀，在線螢光法溶解氧分析儀包括主控制和探頭兩部分。其中探頭採用具有高速數據處理能力的16位的DSP晶片TMS320VC5402，主要完成數據採集和數據處理。控制器部分主晶片採用M3062FCNGP，主要完成和探頭電路以及其它外圍電路的通信以及相關的命令控制。與此同時，在線溶氧儀提供了大量能與外界進行數據交換的數據接口結構，如RS232、RS485、USB等，方便將數據快速融入其他網絡。本實用新型體積小、功耗低、成本低，且功能齊全、接口豐富，完全能滿足複雜條件下水中溶解氧含量檢測的要求。
文檔編號G01N21/64GK202404027SQ201120549638
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者劉丙聖, 劉明初, 宋坤, 徐元, 陳熙源, 黃浩乾 申請人:東南大學, 南京傑思爾設備工程有限公司