专利名称：快速检测化肥各成分含量的仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及化肥成份的检测技术，具体地说是指快速检测化肥各成份含量的仪器。
背景技术：
虽然涉农企业在不断地提高农资产品的科技含量和生产质量，但仍有些产品令老百姓深感不满意；虽然政府加大了打击假冒伪劣产品的力度，但坑农害农的假种子假农药、假肥料等现象仍屡禁不绝，各类涉农投诉案件不断。农资特别是化肥质量的优劣，直接关系农业生产安全和收成。化肥中总氮、有效磷、钾和氯离子含量是化肥比较主要的质量指标，前三者的质量主要体现在实际养分含量低于标示量，而氯离子超标则会导致烂根，最终可能是相应的农产品绝收，重金属铅含量超标会导致农产品的该指标不合格，将严重影响农产品的销售和出口，并危害消费者的身体健康。
因此开发可现场快速检测化肥质量的高科技装备，在当前显得尤为重要。目前现场和基层应用主要是采用国标方法，采用重量法检测或采用分光光度计检测，偶尔也有采用将化肥用复杂方法处理后用土壤检测仪器进行检测，但这些标示“土壤检测仪”或“土壤化肥检测仪”的仪器均主要针对土壤样品，即无机成分和水溶性成分，氮的检测则只针对硝态氮，而对于有机成分，如尿素态氮，和枸溶性成分，即部分有效磷，则无法适用或不准确。
国内尚未研制出便携、快速、低成本的专门针对化肥样品进行快速测定的仪器。另外根据目前的调查，国内、国际市场上也没有检测化肥相关指标的便携式速测仪出现，其主要原因是，发达国家的化肥因产品监督检测较为严格，而基本无须再在流通领域进行检测，而国内的化肥质量问题被有意无意地掩盖，只是近年来才被陆续曝光，尚未引起专业机构足够的重视。在很多测定化肥质量的方法中，必须加热、消化或烘干，这些方式均不适应现场要求。而且这些样品处理和检测过程不但操作上要求要有专业人员执行，而且测定的周期较长。
相关法规的滞后，以及检测技术、检测装备的落后等历史原因，导致相关职能部门的执法监督水平跟不上消费的要求，因而有必要从我国的国情出发有针对性开发质量优异、成本较低、科技含量高、方便现场使用的化肥质量检测装备。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可对多样品、多成份的化肥进行现场快速检测的仪器。
本实用新型采用如下技术方案快速检测化肥各成份含量的仪器，包括单片机及与单片机相连的辅助电路部分、光路部分、数据输入输出部分，该光路部分包括光源稳压控制电路、单色光光源、多通道比色池、光电池组和信号调理电路；单色光光源、多通道比色池和光电池组位于同一光路上，比色池位于单色光光源、光电池组二者之间；光源稳压控制电路的输入端与单片机及其辅助电路相连，电压输出端与单色光光源相连，信号调理电路的信号输入端与光电池组相连，信号输出端与单片机相连。单片机及辅助电路部分用于计算与控制；数据输入输出部分用于与输入输出设备连接，以实现人机交互；单色光光源产生固定波长的单色光，照射比色池中的已显色反应液，光电池组用于检测透过反应液的单色光的光强度，并将光强度信号转换成电信号送入信号调理电路；信号调理电路将电信号进行放大整形后输出到单片机和辅助电路，进行计算处理后将结果输送至数据输入输出部分。
前述快速检测化肥各成份含量的仪器，其单色光光源为一组单波长的发光二极管。不同的单色光对应于不同的检测指标。
前述快速检测化肥各成份含量的仪器，其单色光光源也可为至少一个全波长的发光二极管，在该发光二极管与多通道比色池之间设有一组活动的滤光片，该滤光片组连接有调节不同波长滤光片的调节旋钮。
前述快速检测化肥各成份含量的仪器，其辅助电路包括与单片机相连的电源控制电路、实时时钟电路、数据存储电路和系统监控电路。
前述快速检测化肥各成份含量的仪器，其数据输入输出部分包括RS232/USB接口模块和GPRS/GSM接口模块。
由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优点一，可以对多样品、多成份的化肥同时进行检测，具有前处理方便、操作简单、检测快速的优点；二，具有结构简单、体积小、便携的特点，可随身携带至现场对化肥进行检测，方便工作人员随身携带使用；三，可通过与计算机连接进行数据采集和整理、存档，还可通过无线方式将检测结果实时传输到数据中心或上级主管部门的数据库。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施例下面参照图1说明本实用新型的具体实施例。
本实施例提供一种快速检测化肥各成份含量的仪器。参照图1，该仪器包括单片机1及与单片机1相连的辅助电路部分2、光路部分3、数据输入输出部分4。该光路部分3包括光源稳压控制电路31、单色光光源32、滤光片组33及与其相连的可用于调节不同波长滤光片的调节旋钮37、多通道比色池34、光电池组35和信号调理电路36。
单色光光源32、滤光片组33、多通道比色池34和光电池组35依次位于同一光路上。光源稳压控制电路31的输入端与单片机1相连，电压输出端与单色光光源32相连，光源稳压控制电路31受单片机1控制，为单色光光源32提供恒定的电压，并控制单色光光源32的开关。单色光光源32产生固定波长的单色光，照射比色池34中的已显色反应液，光电池组35作为光接收器，用于接收并检测透过反应液的单色光的光强度，并将光强度信号转换成电信号送入信号调理电路36。
信号调理电路36的信号输入端与光电池组35相连，信号输出端与单片机1相连。单片机1及辅助电路部分2用于计算与控制，该辅助电路部分2包括与单片机1相连的电源控制电路21、实时时钟电路22、数据存储电路23和系统监控电路24。电源控制电路21为整台仪器提供稳定可靠的电源，实时时钟电路22用于系统计时，数据存储电路23用于将采集的数据存储在EEPROM中，系统监控电路24用于监控系统的运行状态。信号调理电路36将光电池组35产生电信号进行放大整形后输出到单片机1，进行计算处理后将结果输送至数据输入输出部分4。
数据输入输出部分4主要包括RS232/USB接口模块41和GPRS/GSM接口模块42，用于与打印机、显示器、键盘、全球卫星定位系统、GSM无线网络等输入输出设备或传输网络连接，以实现人机交互和进一步的数据收集、整理和分析。
在本实施例中，单色光光源32为至少一个全波长的发光二极管，通过调节旋钮37选择不同的滤光片，从而得到不同滤长的单色光。然而，很容易想到的是，该单色光光源32也可采用一组单波长的发光二极管，而不需要滤光片组33。
该仪器的工作原理是利用化肥中各成分与相应试剂在常温下分别发生特异反应，生成某种颜色的产物，反应结果的颜色深浅与化肥中的各成分含量成正比，利用适当波长的单色光测定其吸光值，然后与单片机1内置的标准工作曲线对比，从而得出各成分的大致含量。
固态光源虽然因发散角大、辐射能量低、光谱曲线不易匹配等原因阻碍了其在分析仪器上的采用，但根据光度计检测原理，在各个样品浓度点所测出的吸光度是个相对值，在每次测量时，只要把空白、样品点一并测出，利用其差值绘制标准曲线就可消除固态光源的缺陷，因此本实施例采用固定波长或全波长的超高亮度发光二极管这一固态光源。
光电探测元件采用了高灵敏度的光电池组35，其响应波长范围为300至1050nm，光照特性为线性，频率响应特性在0至100kHz。在电路方面采用光致电压即零偏置工作模式，这种电路虽然工作频率响应特性较差，长波段灵敏度较低，但在恒定的光照下，为了光灵敏度和线性度，光电池被应用到最大限度，且仪器各个通道的光源波长都处在中短波，从而提高仪器的精密度。同时高灵敏度的光电池频带宽，在使用光谱带宽内的检测灵敏度高，线性范围宽，噪声低或暗电流小、温漂小，同时与之对应的电路简单，故障率低、寿命长，能满足车载使用要求的抗震性。同时可配套12位的AD转换芯片，以满足模数转换方面要求。
其仪器控制软件利用芯片供应商提供的开发软件Silicon Laboratories IDE，设计功能强大的、已包括标准工作曲线的仪器控制软件，其控制界面友好、智能化程度高。由于本仪器的控制系统较为庞大，采用C语言和汇编语言混合编程，设计出满足仪器功能需要又方便检测人员使用的界面。其界面采用菜单化管理，人机对话一目了然。只要在样品预处理完毕，本仪器马上就可检测出相应浓度，从速度与精度方面来看，都比同类仪器高一个等级。由于系统控制复杂，所包括的功能较多，又要保存大量的测试数据，采用了64K Flash的大容量单片机。这样控制程序所占用四十几K的内存，又可保存112页各个项目数据，以备需要查看。
配套的计算机数据处理软件利用供应商提供的无线模块接口，用Delphi和汇编语言混合开发出数据无线传输软件及数据处理软件，可通过远程接收或与仪器连接接收数据，以便测试数据交流、汇兑，综合分析给出更全面的评价结论。
软件系统主要有打开文件、保存文件、打印当前、预览当前、打印全部、预览全部、打开串口、数据接受、退出、保存项目、浏览项目等控键；还要让用户输入监测单位、监测时间、监测地点、检测人员、受检食品产地或来源、受检食品名称、成批食品数量、抽样数量、初步处理方式、抽样人、检测人、抽样时间、抽样地点等相关信息；而检测项目、受检食品种类、检测项目浓度由通信模块接收到的数据关联相应的数据库赋值。编程尽量考虑到用户使用软件的方便性，如在主界面把上次填写的监测单位、监测地点、监测人员、抽样人、检测人等一般不常改变的信息自动填写到窗体上；检测依据国家标准、国家限量标准等根据所接收的检测项目信息而改变，减少用户的输入工作量。软件形成自己的文件格式，以便以后导入“化肥质量预警系统”的数据库。充分考虑到系统的扩充性与兼容性。
该仪器专门针对化肥安全检测技术的现状进行设计，利用光学分析原理对化肥中各成分进行快速检测，实现仪器的数字化、智能化以及适于非专业人员的现场快速测定。该仪器具有结构简单、浓度直读、人机界面友好、体积小、交直流两用和操作方便的特点，它能同时进行化肥中总氮、有效磷、钾和氯离子含量，且具有数据存储、查询、结果打印、传输等功能。本仪器适用于工商部门、质量监督部门、农业部门、化肥生产单位等对化肥进行快速检测。仪器的分析方法大多采用自主研发的快速检测方法，检测结果与国家标准方法具有很好的相关性，但检测成本和速度明显优于国标方法和其他仪器方法。
上述仅为本实用新型的一个具体实施例，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
权利要求1.快速检测化肥各成份含量的仪器，其特征在于包括单片机及与单片机相连的辅助电路部分、光路部分、数据输入输出部分，该光路部分包括光源稳压控制电路、单色光光源、多通道比色池、光电池组和信号调理电路；单色光光源、多通道比色池和光电池组位于同一光路上，比色池位于单色光光源、光电池组二者之间；光源稳压控制电路的输入端与单片机及其辅助电路相连，电压输出端与单色光光源相连，信号调理电路的信号输入端与光电池组相连，信号输出端与单片机相连。
2.如权利要求1所述的快速检测化肥各成份含量的仪器，其特征在于所述的单色光光源为一组单波长的发光二极管。
3.如权利要求1所述的快速检测化肥各成份含量的仪器，其特征在于所述的单色光光源为至少一个全波长的发光二极管，在该发光二极管与多通道比色池之间设有一组活动的滤光片，该滤光片组连接有调节不同波长滤光片的调节旋钮。
4.如权利要求1所述的快速检测化肥各成份含量的仪器，其特征在于所述的辅助电路包括与单片机相连的电源控制电路、实时时钟电路、数据存储电路和系统监控电路。
5.如权利要求1所述的快速检测化肥各成份含量的仪器，其特征在于所述的数据输入输出部分包括RS232/USB接口模块和GPRS/GSM接口模块。
专利摘要快速检测化肥各成分含量的仪器，包括单片机及与单片机相连的辅助电路部分、光路部分、数据输入输出部分，该光路部分包括光源稳压控制电路、单色光光源、多通道比色池、光电池组和信号调理电路；单色光光源、多通道比色池和光电池组位于同一光路上，比色池位于单色光光源、光电池组二者之间；光源稳压控制电路的输入端与单片机及其辅助电路相连，电压输出端与单色光光源相连，信号调理电路的信号输入端与光电池组相连，信号输出端与单片机相连。该仪器可对多样品、多成分的化肥同时进行检测，具有前处理方便、操作简单、检测快速的优点；且具有结构简单、体积小、便携的特点，可随身携带至现场对化肥进行检测，方便工作人员随身携带使用。
文档编号G01N21/78GK2909242SQ20062008507
公开日2007年6月6日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者汤新华 申请人:汤新华