专利名称：双光路比色实时采样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及环境保护领域水质自动监测系统，尤其涉及一种采样装置。
背景技术：
监测水中有机物浓度是控制河流、湖泊等地表水以及工厂、企事业单位所排放污水、废水水质的一个重要指标，目前，水质在线自动监测仪监测水中有机物浓度通常采用比色装置，在水质在线自动监测仪中的比色装置类似分光光度计结构，该装置利用分光光度法原理来监测水中有机物浓度它是利用物质的分子或离子对某一波长范围的光的吸收作用，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析，所依据的光谱是分子或离子吸收入射光中特定波长的光而产生的吸收光谱；现有技术中的比色装置通常采用双光路比色装置，虽然双光路比色装置相对于单光路比色装置提高了比色测量的精度，但是由于现有技术的双光路比色装置受LED灯源的发光强弱及波长范围波动的影响，以及两个光路不能同时采样的·影响，造成水质在线自动监测仪监测水中有机物浓度时测量的精度还是比较低。如图I所示为现有技术的双光路比色采样装置电路结构示意图，包括2个吸光电池，2个信号调理电路板、单片机控制板、LED灯；单片机控制板上包括2个AD转换器；该技术方案由于AD转换器在单片机控制板上，因此两个光路不能同时采样，即ADO先进行一个光路的采样，采样完毕后，ADl才能进行另外一个光路的采样，该种采样方式由于受LED灯源发光强弱及波长范围波动的影响，造成仪器在比色测量中精度比较低。针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种测量精度高、灵敏度高的双光路比色实时采样装置。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种测量精度高，灵敏度高的双光路比色实时采样装置。一种双光路比色实时采样装置，包括比色皿，分光镜，其特征在于还包括AVR单片机控制板，样品采样板，参比采样板，LED灯源板；所述AVR单片机控制板通过SPI通讯方式分别与所述样品采样板和所述参比采样板连接，所述AVR单片机控制板通过导线与LED灯源板连接；所述样品采样板和LED灯源板安装在比色皿的两侧，所述分光镜安装在所述比色皿和所述LED灯源板之间，所述参比采样板安装在所述分光镜的正下方；所述AVR单片机控制板用于控制所述样品采样板、参比采样板、LED灯源板进行工作；所述样品采样板和所述参比采样板用于光信号的采集和光度转换；所述LED灯源板用于光源的发射。作为优选所述样品采样板和所述参比采样板分别由硅光二极管、信号调理电路、AD转换器组成，所述硅光二极管接收光信号并将光信号转换成电流信号，通过所述信号调理电路后发送给所述AD转换器。硅光二极管用于将接收到的光信号转换成电流信号；
信号调理电路将电流信号转换成微弱电压信号，再放大电压信号送给AD转换器；AD转换器用于将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板上。作为优选所述AD转换器采用高精度24位双积分型AD转换器CS5532。作为优选所述LED灯源板的光源采用可见光固定波长LED灯或双波长灯源。作为优选所述LED灯源板的启动采用稳定的电流源驱动方式双光路比色实时采样装置进行比色测量吸光度的方法:AVR单片机控制板控制LED灯源板发射光源，一部分光束穿过分光镜，经过比色皿，被样品采样板中的硅光二极管接收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板；另外一部分光束经过分光镜的反射，被参比采样板中的硅光二极管接收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信 号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板。双光路比色实时采样装置进行采样的流程a. AVR单片机控制板控制LED灯源板工作，AD转换器进行初始化；b. AVR单片机控制板同时分别对样品采样板和参比采样板发送连续采样命令；c.在同一时间内样品采样板和参比采样板同时采样，并将采样数据通过SPI通讯发送到AVR单片机控制板上；d.样品采样板和参比采样板连续采集I万零3次电压值，停止采样。e. AVR单片机控制板分别计算出样品采样板和参比采样板的电压平均值，然后计算样品采样板电压值和参比采样板电压值的比值，得到最终比值结果是需要的电压值。作为优选，所述在步骤e中，AVR单片机控制板分别计算样品采样板和参比采样板的电压平均值时，去掉前三次采样电压值，只计算连续采集的I万次电压值的平均值。
图I所示为现有技术双光路比色采样装置电路结构示意2所示为本发明双光路比色实时采样装置结构示意3所示为本发明双光路比色实时采样装置电路结构示意4所示为本发明双光路比色实时采样装置采样流程图
具体实施例方式图2和图3所示，本发明双光路比色实时采样装置包括样品采样板I、比色皿2、分光镜3，LED灯源板，4、参比采样板5，AVR单片机控制板6 ;样品采样板I和LED灯源板4安装在比色皿2的两侧，分光镜3安装在比色皿2和LED灯源板4之间，参比采样板5安装在分光镜3的正下方；AVR单片机控制板6通过SPI通讯方式分别与样品采样板I和参比采样板5连接，AVR单片机控制板6通过导线与LED灯源板4连接；AVR单片机控制板6用于控制样品采样板I、参比采样板5、LED灯源板4进行工作，样品采样板I和参比采样板5用于光信号的米集和光度转换；LED灯源板用于光源的发射；样品米样板I和参比米样板5分别由硅光二极管、信号调理电路、AD转换器组成，硅光二极管接收光信号并将光信号转换成电流信号，通过信号调理电路后发送给AD转换器。硅光二极管用于将接收到的光信号转换成电流信号；信号调理电路将电流信号转换成微弱电压信号，再放大电压信号送给AD转换器；AD转换器用于将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板6上；AD转换器采用高精度24位双积分型AD转换器CS5532。LED灯源板4的光源采用可见光固定波长LED灯，可根据实际测量需要更换不同波长的双波长灯源；LED灯源板4的启动方式采用稳定的电流源驱动方式，通过调节灯源的驱动电流来控制灯源的发光强弱。本发明双光路比色实时采样装置工作原理:AVR单片机控制板6控制LED灯源板4发射光源，一部分光束穿过分光镜3,经过比色皿2,被样品米样板I中的娃光二极管接 收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板6 ;另外一部分光束经过分光镜3的反射,被参比米样板5中的娃光二极管接收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板6。图4所示为双光路比色实时采样装置采样流程图，采样流程如下 a. AVR单片机控制板6控制LED灯源板4工作，AD转换器进行初始化；b. AVR单片机控制板6同时分别对样品采样板I和参比采样板5发送连续采样命令；c.样品采样板I和参比采样板5接收连续采样命令，在同一时间内样品采样板I和参比采样板5同时采样，并将采样数据通过SPI通讯发送到AVR单片机控制板6上；d.样品采样板I和参比采样板5连续采集I万零3次电压值，停止采样。e. AVR单片机控制板6分别计算出样品采样板I和参比采样板5的电压平均值，然后计算样品采样板I电压值和参比采样板5电压值的比值，得到最终比值结果是需要的电压值。在步骤e中因为AD转换器前三次采集的结果不稳定，AVR单片机控制板6在计算样品采样板I和参比采样板5的电压平均值时，去掉前三次采样电压值，只计算连续采集的I万次电压值的平均值。通过此方式能滤除由于LED灯源板发光不稳导致发光强弱的差异，通过参比采样板5与样品采样板I的电压实时采样能提高比色法的测量精度。
权利要求
1.一种双光路比色实时采样装置，包括比色皿，分光镜，其特征在于还包括AVR单片机控制板，样品采样板，参比采样板，LED灯源板；所述AVR单片机控制板通过SPI通讯方式分别与所述样品采样板和所述参比采样板连接，所述AVR单片机控制板通过导线与LED灯源板连接；所述样品采样板和LED灯源板安装在比色皿的两侧，所述分光镜安装在所述比色皿和所述LED灯源板之间，所述参比采样板安装在所述分光镜的正下方； 所述AVR单片机控制板用于控制所述样品采样板、参比采样板、LED灯源板进行工作； 所述样品采样板和所述参比采样板用于光信号的采集和光度转换； 所述LED灯源板用于光源的发射。
2.根据权利要求I所述的双光路比色实时采样装置，其特征在于所述样品采样板和所述参比采样板分别由硅光二极管、信号调理电路、AD转换器组成，所述硅光二极管接收光信号并将光信号转换成电流信号，通过所述信号调理电路后发送给所述AD转换器。
硅光二极管用于将接收到的光信号转换成电流信号； 信号调理电路将电流信号转换成微弱电压信号，再放大电压信号送给AD转换器； AD转换器用于将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板上。
3.根据权利要求2所述的双光路比色实时采样装置，其特征在于所述AD转换器采用高精度24位双积分型AD转换器CS5532。
4.根据权利要求I所述的双光路比色实时采样装置，其特征在于所述LED灯源板的光源采用可见光固定波长LED灯或双波长灯源。
5.根据权利要求I所述的双光路比色实时采样装置，其特征在于所述LED灯源板的启动方式采用稳定的电流源驱动方式。
6.一种使用权利要求I所述的双光路比色实时采样装置进行比色测量吸光度的方法，其特征在于AVR单片机控制板控制LED灯源板发射光源，一部分光束穿过分光镜，经过比色皿，被样品采样板中的硅光二极管接收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板；另外一部分光束经过分光镜的反射，被参比采样板中的硅光二极管接收，硅光二极管将光信号转换成电流信号，发送给信号调理电路，信号调理电路将电流信号转换成电压信号，并放大电压信号发送给AD转换器，AD转换器将采集到的电压信号发送到AVR单片机控制板。
7.根据以上任意权利要求所述的双光路比色实时采样装置进行采样的流程，其特征在于 a.AVR单片机控制板控制LED灯源板工作，AD转换器进行初始化； b.AVR单片机控制板同时分别对样品采样板和参比采样板发送连续采样命令； c.在同一时间内样品采样板和参比采样板同时采样，并将采样数据通过SPI通讯发送到AVR单片机控制板上； d.样品采样板和参比采样板连续采集I万零3次电压值，停止采样。
e.AVR单片机控制板分别计算出样品采样板和参比采样板的电压平均值，然后计算样品采样板电压值和参比采样板电压值的比值，得到最终比值结果是需要的电压值。
8.根据权利要求7所述的双光路比色实时采样装置进行采样的流程，其特征在于在所述步骤e中，AVR单片机控制板分别计算样品采样板和参比采样板的电压平均值时，去掉前三次采样电压值，只计算连续采集的I 万次电压值的平均值。
全文摘要
双光路比色实时采样装置包括样品采样板、比色皿、分光镜，LED灯源板、参比采样板，AVR单片机控制板；样品采样板和LED灯源板安装在比色皿的两侧，分光镜安装在比色皿和LED灯源板之间，参比采样板安装在分光镜的正下方；AVR单片机控制板通过SPI通讯方式分别与样品采样板和参比采样板连接，AVR单片机控制板通过导线与LED灯源板连接。
文档编号G01N21/31GK102914449SQ20121034162
公开日2013年2月6日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者刘宇兵, 石平, 张贺 申请人:广州市怡文环境科技股份有限公司