专利名称：一种在线荧光法溶解氧分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种在线荧光法溶解氧分析仪设计，可用于水体质量检测，完成对水中溶解氧含量的灵活准确测量。
背景技术：
溶解氧作为ー项重要的水质指标，无论在水质评价还是在科学研究中，都具有重要作用。如何准确、连续快速測定溶解氧浓度一直是分析化学的重要课题。因此运用化学理论和手段进行溶解氧检测的方法首先在化学领域出现，并将此类方法称为化学 法。而随着其它学科技术的不断发展，各学科相互结合而衍生的仪器法由于其快速简便等特点逐渐成为近年来溶解氧浓度检测领域的热点。目前传统测量DO的方法主要有碘量法，电流法和电导法。传统测量方法由于其固有结构和分析方法的特点，存在着很多缺陷。国内近年一些单位和研究机构已经开发研制出ー些小型溶解氧检测仪(溶解氧仪)，这些溶解氧仪大多是基于电流测定法。而目前国际上溶解氧仪发展的主流，是采用荧光法的光纤溶解氧传感器。荧光法溶解氧仪是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理。荧光法測量DO有较高的測量精度和抗干扰能力，采用其方法的溶解氧仪具有较好的重复性和稳定性。当前，国内研发荧光法溶解氧的厂家很少，并且产品质量都不理想，所以涉及到荧光法溶解氧采购的项目基本上都倚赖于进ロ品牌。但是由于进ロ品牌价格昂贵，国内很多用户现在还是在用膜法溶解氧。基于荧光法溶氧仪的诸多优点，很容易受到国内用户的认可，且溶解氧无论是在エ业生产、环境监测，还是污水处理上又是ー个必不可少的监测參数，所以荧光法溶解氧在国内有很大的市场有待开发，并将对エ业生产、环境监测、污水处理等领域起到保驾护航的作用。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是能够克服现有膜结构溶氧仪后期维护成本大，测量性能不稳定等不足。提高水中溶解氧含量的检测精度，減少外界因素对水中溶解氧含量测量的干扰，与传统的溶解氧测量方法相比，该方法一年内无需校准，后期维护工作量较少，不受水体流速限制，測量结果稳定。本实用新型的技术解决方案为ー种在线荧光法溶解氧分析仪，包括探头部分和控制器部分，其中探头部分主要负责采集溶解氧浓度等模拟信号并将模拟信号转化成为数字信号并按照控制命令的要求进行相关的数据采集，而控制器部分主要完成对探头获取的数字信号进行数据处理以及人机交互时探头控制信号的通信。本实用新型与现有技术相比的优点在于采用了荧光法測量水中溶解氧的含量。与传统的膜结构的溶氧仪相比，该方法一年内无需校准，后期维护工作量较少，不受水体流速限制，測量结果稳定。在此基础上，将测量激发红光时长、激发红光与參考红光的相位差以及激发红光波长三种方法融合起来的荧光法測量水中溶解氧的含量，得到ー种比上述任何单ー测量方法精度更高，也更加稳定的新式组合溶解氧测量方法，很好弥补了三种方法在単独测量时的不足。溶氧仪体积小、功耗低、成本低，且功能齐全、接ロ丰富，完全能满足复杂条件下水中溶解氧含量检测的要求。
说明书附图图I为探头部分总体设计图；图2为控制器部分总体设计图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型ー种在线荧光法溶解氧分析仪，包括探头部分和控制器部分，其中探头部分主要负责采集溶解氧浓度等模拟信号并将模拟信号转化成为数字信号并按照控制命令的要求进行相关的数据采集，而控制器部分主要完成对探头获取的数字信号进行数据处理以及人机交互时探头控制信号的通信。本实用新型ー种在线荧光法溶解氧分析仪的分析方法如下(I)为了提高水中溶解氧含量的检测精度，減少外界因素对水中溶解氧含量測量的干扰，降低采用此方法的仪器仪表后期的维护成本。本法采用了荧光法測量水中溶解氧的含量，断绝了测量仪表与被测物质的实际接触，与传统的溶解氧测量方法相比，该方法一年内无需校准，后期维护工作量较少，不受水体流速限制，測量结果稳定。(2)应数据处理速度的需求，溶氧仪的探头部分采用了具有高速数据处理能力的16位的DSP芯片TMS320VC5402，并提供了一系列外围设备，包括多通道的AD转换模块，具有采样保持功能，满足系统要求。(3)控制器主芯片采用M3062LFGPGP，主要完成和探头电路以及其它外围电路的通信以及相关的命令控制，并提供了一系列外围设备，系统工作稳定。(4)在线溶氧仪提供了大量能与外界进行数据交换的数据接ロ结构，如RS232、RS485、USB等，方便将数据快速融入其他网络。本实用新型体积小、功耗低、成本低，且功能齐全、接ロ丰富，完全能满足复杂条件下水中溶解氧含量检测的要求。采用了荧光法測量水中溶解氧的含量。该方法一年内无需校准，后期维护工作量较少，不受水体流速限制，測量结果稳定。采用了将测量激发红光时长、激发红光与參考红光的相位差以及激发红光波长三种方法融合起来的荧光法測量水中溶解氧的含量。从而得到ー种比上述任何单ー测量方法精度更高，也更加稳定的新式组合溶解氧测量方法，很好弥补了三种方法在単独测量时的不足。三种测量方法的融合方法为为了提高水中溶解氧含量的检测精度，减少外界因素对水中溶解氧含量测量的干扰，降低采用此方法的仪器仪表后期的维护成本。本法采用了荧光法測量水中溶解氧的含量，断绝了测量仪表与被测物质的实际接触，与传统的溶解氧测量方法相比，该方法一年内无需校准，后期维护工作量较少，不受水体流速限制，測量结果稳定。溶氧仪的具体组成和作用为[0022]溶氧仪主要包括探头部分和控制器部分，其中探头部分主要负责采集溶解氧浓度等模拟信号并将模拟信号转化成为数字信号并按照控制命令的要求进行相关的数据采集，而控制器部分主要完成对探头获取的数字信号进行数据处理以及人机交互时探头控制信号的通信。探头部分总体设计为探头部分电路主要完成信号的采集及其转化，将转化后的信号(模拟、数字)进行 数据处理后送到控制器中，与此同时，接收控制器部分发送过来的控制命令信息。探头电路采用用具有高速数据处理能力的16位的DSP芯片TMS320VC5402。探头部分主要包括电源电路、时钟信号电路、数据采集电路以及通信接ロ电路四个部分(如图I所示)，其中电源电路主要负责为探头提供持续可靠的电源供应；时钟信号电路主要负责为探头电路提供准确的时钟信息；数据采集模块是探头部分的重点；主要负责完成探头的数据采集；通信模块主要负责与控制器部分进行数据交換。探头部分的具体电路主要包括晶振/频率产生器，电源初始化电路，JTAG仿真连接电路，电源供应部分，夕卜围EEPR0M、与外部电路的通信，分压电路，光信号测量电路和热信号測量电路。控制器部分总体设计为控制器部分主芯片采用M3062LFGPGP，完成和探头电路以及其它外围电路的通信以及相关的命令控制。电路主要包括电源电路、控制器保护电路、数据通信电路、时钟电路和扩展电路几个部分(如图2所示)。其中电源电路包括电源供电电路和电压转换电路，主要完成控制器部分所需要的电压供给，满足控制器部分相关元器件的工作所需电压；控制器保护电路主要包括继电器保护电路、复位电路、防干扰电路、温度检测电路和探针检测电路等几个部分，主要负责控制器电路的电路可靠性保证，保护控制器部分电路能够正常的工作；数据通信电路包括串ロ通信电路、红外数据连接通信电路和网络连接电路，数据通信电路主要完成控制器部分与探头部分和与第三方软件之间的数据通信；外围电路主要包括显示电路，键盘电路，模拟转换输出电路等，主要完成控制器部分电路的功能扩展等。
权利要求1.ー种在线荧光法溶解氧分析仪，其特征在于包括探头部分和控制器部分，其中探头部分主要负责采集溶解氧浓度等模拟信号并将模拟信号转化成为数字信号并按照控制命令的要求进行相关的数据采集，而控制器部分主要完成对探头获取的数字信号进行数据处理以及人机交互时探头控制信号的通信。
2.根据权利要求I所述的ー种在线荧光法溶解氧分析仪，其特征在于所述探头部分主要包括电源电路、时钟信号电路、数据采集电路以及通信接ロ电路四个部分，其中电源电路为探头提供持续可靠的电源供应；时钟信号电路为探头电路提供准确的时钟信息；数据采集模块完成探头的数据采集；通信模块与控制器部分进行数据交換。
3.根据权利要求I所述的ー种在线荧光法溶解氧分析仪，其特征在于所述控制器部分主芯片采用型号为M3062LFGPGP的控制芯片。
专利摘要本实用新型为一种在线荧光法溶解氧分析仪，在线荧光法溶解氧分析仪包括主控制和探头两部分。其中探头采用具有高速数据处理能力的16位的DSP芯片TMS320VC5402，主要完成数据采集和数据处理。控制器部分主芯片采用M3062FCNGP，主要完成和探头电路以及其它外围电路的通信以及相关的命令控制。与此同时，在线溶氧仪提供了大量能与外界进行数据交换的数据接口结构，如RS232、RS485、USB等，方便将数据快速融入其他网络。本实用新型体积小、功耗低、成本低，且功能齐全、接口丰富，完全能满足复杂条件下水中溶解氧含量检测的要求。
文档编号G01N21/64GK202404027SQ201120549638
公开日2012年8月29日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者刘丙圣, 刘明初, 宋坤, 徐元, 陈熙源, 黄浩乾 申请人:东南大学, 南京杰思尔设备工程有限公司