CN106770534A - 一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统 - Google Patents

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吴金节
吴为江
徐猛
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Abstract

本发明公开了一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，包括有电源供电模块、样品预处理装置、流路系统、检测装置一、检测装置二、总控制器、报警装置、存储模块和显示模块，所述的检测装置一和检测装置二是相同的两个检测装置，电源供电模块给系统供电，所述的检测装置包括有微控制器，所述的微控制器依次与DA转换芯片、双极性调理电路、恒电位仪连接。本发明采用一种系统，同时检测金属重离子、葡萄糖和余氯的含量，简单可靠，采用的活性炭电极传感性能良好，系统稳定可靠，成本低且小型化，使用方便，另外增加了温度控制系统和温度传感器，起到温度校正的作用。

Description

一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统。
背景技术
生活用水、饮用水等水质安全问题是社会各界乃至家家户户所关心的问题，虽然国家对各类水质均有卫生标准规定，对出厂自来水检测也较为重视，但是出厂自来水的合格并不等于输送至各户家庭的水质合格，因此，开发检测性能好、速度快、易于维护的水质检测系统是很重要的。
水中既含有人体所需的一些必要元素，也含有一些对人体有害的物质，不同场合对水质的要求也不同，水体中的物质可分为三大类，包括阳离子、阴离子、和有机物，其中阳离子如汞、铅、镉等重金属离子对人体有危害，阳离子如钙、镁、钠、钾则是对人体健康极其重要的元素，阴离子如氯离子、次氯酸根、硝酸盐、硫酸盐等在水中的浓度也具有一定的限制，有机物如葡萄糖、蛋白质、咖啡因等，随着它们的广泛应用，人们对其在水中的浓度也极其关注。现有的水质检测系统具有仪器设备价格昂贵，操作繁琐，检测时需要大量的水体样本，检测时间长等缺点。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，包括有电源供电模块、样品预处理装置、流路系统、检测装置一、检测装置二、总控制器、报警装置、存储模块和显示模块，所述的检测装置一和检测装置二是相同的两个检测装置，电源供电模块给系统供电，所述的检测装置包括有微控制器，所述的微控制器依次与DA转换芯片、双极性调理电路、恒电位仪连接，在样品池内放入工作电极和辅助电极，恒电位仪与工作电极连接，辅助电极连接有微电流放大电路，所述的微电流放大电路依次与AD采集模拟开关、AD转换芯片和微控制器连接，两个微控制器均与总控制器连接，总控制器分别连接报警装置、存储模块和显示模块，所述的样品预处理装置与流路系统连接，流路系统分别连接两个样品池的入水口，在样品池内设有温度控制系统，在每个样品池内还放有温度传感器，温度传感器连接有温度检测电路，温度检测电路与总控制器连接，总控制器与温度控制系统连接，样品依次经过样品预处理装置和流路系统后，分别进入两个样品池，通过微控制器发出激励信号，由DA转换芯片将激励信号转换为模拟电压信号，模拟电压信号经过双极性调理电路转换为双极性电压，通过恒电位仪调节工作电极和辅助电极之间的电压，辅助电极响应电流信号，电流信号通过微电流放大电路将电流信号进行放大，并转换为电压信号，使电压信号在AD采集模拟开关的采集范围之内，AD采集模拟开关选择信号类型，通过AD转换芯片将电压信号转换为数字信号发送给微控制器，两个微控制器将接收到的数据进行处理，处理后得出的参数值均发送到总控制器，总控制器将接收到的相应的参数进行比较，差距超出预先设定的范围时，启动报警装置，若差距没超出预先设定的范围，总控制器取两个数据的平均值作为最后的测试的数据，分别发送到存储模块和显示模块进行存储和显示，温度控制系统控制样品的温度，通过温度传感器探测温度信号并发送给温度检测电路，温度检测电路将温度信号发送到总控制器，总控制器控制温度控制系统对样品进行温度校正。
所述的微控制器的型号为EZ-USB FX2-68013。
所述的样品预处理装置包括有双层带有中空腔体的池子，池子内层和外层为可拆卸连接，池子内层的侧壁为滤网。
所述的工作电极包括有金电极、铂电极、银电极和玻碳电极，将金电极、铂电极、银电极和玻碳电极集成在同一个电极上构成工作电极；所述的辅助电极为活性炭电极，用PVB膜将碳布、碳纤维棒和活性炭绑在一起构成活性炭电极。
所述的参数包括有金属重离子的含量、葡萄糖的含量和余氯的含量。
所述的温度传感器为PT1000热敏电阻。
本发明的优点是：本发明采用一种系统，同时检测金属重离子、葡萄糖和余氯的含量，简单可靠，采用的活性炭电极传感性能良好，系统稳定可靠，成本低且小型化，增加了两个检测装置，防止因为失误造成的数据误差大，当误差较大时，总控制器发出报警，提醒工作人员测试误差大，检测是不是有仪器损坏或操作不当，减少检测错误的问题，使用方便，另外增加了温度控制系统和温度传感器，起到温度校正的作用。
附图说明
图1为本发明的工作原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，包括有电源供电模块1、样品预处理装置2、流路系统3、检测装置一、检测装置二、总控制器4、报警装置5、存储模块6和显示模块7，所述的检测装置一和检测装置二是相同的两个检测装置，电源供电模1块给系统供电，所述的检测装置包括有微控制器8，所述的微控制器8依次与DA转换芯片9、双极性调理电路10、恒电位仪11连接，在样品池12内放入工作电极13和辅助电极14，恒电位仪11与工作电极13连接，辅助电极14连接有微电流放大电路15，所述的微电流放大电路15依次与AD采集模拟开关16、AD转换芯片17和微控制器8连接，两个微控制器8均与总控制器4连接，总控制器4分别连接报警装置5、存储模块6和显示模块7，所述的样品预处理装置2与流路系统3连接，流路系统3分别连接两个样品池12的入水口，在样品池12内设有温度控制系统18，在每个样品池12内还放有温度传感器19，温度传感器19连接有温度检测电路20，温度检测电路20与总控制器4连接，总控制器4与温度控制系统18连接，样品依次经过样品预处理装置2和流路系统3后，分别进入两个样品池12，通过微控制器8发出激励信号，由DA转换芯片9将激励信号转换为模拟电压信号，模拟电压信号经过双极性调理电路10转换为双极性电压，通过恒电位仪11调节工作电极13和辅助电极14之间的电压，辅助电极14响应电流信号，电流信号通过微电流放大电路15将电流信号进行放大，并转换为电压信号，使电压信号在AD采集模拟开关16的采集范围之内，AD采集模拟开关16选择信号类型，通过AD转换芯片17将电压信号转换为数字信号发送给微控制器8，两个微控制器8将接收到的数据进行处理，处理后得出的参数值均发送到总控制器4，总控制器4将接收到的相应的参数进行比较，差距超出预先设定的范围时，启动报警装置5，若差距没超出预先设定的范围，总控制器取两个数据的平均值作为最后的测试的数据，分别发送到存储模块6和显示模块7进行存储和显示，温度控制系统18控制样品的温度，通过温度传感器19探测温度信号并发送给温度检测电路20，温度检测电路20将温度信号发送到总控制器4，总控制器4控制温度控制系统18对样品进行温度校正。
所述的微控制器8的型号为EZ-USB FX2-68013。
所述的样品预处理装置2包括有双层带有中空腔体的池子，池子内层和外层为可拆卸连接，池子内层的侧壁为滤网。
所述的工作电极13包括有金电极、铂电极、银电极和玻碳电极，将金电极、铂电极、银电极和玻碳电极集成在同一个电极上构成工作电极；所述的辅助电极14为活性炭电极，用PVB膜将碳布、碳纤维棒和活性炭绑在一起构成活性炭电极。
所述的参数包括有金属重离子的含量、葡萄糖的含量和余氯的含量。
所述的温度传感器19为PT1000热敏电阻。
重金属的检测方法原理：
采用阳极溶出伏安法测定水中的重金属，通过恒电位仪保持恒电位，在一定的恒电位下，重金属离子还原富集在工作电极表面，反应式如下：
Hg2++2e<->Hg
Cd2++2e<->Cd
Pb2++2e<->Pb （1）
通过搅拌加速富集速度，静置一段时间后，再施加由负向正不断上升的电压信号，电极表面富集的重金属单质逐渐溶出，反应式（1）向左进行，发生氧化反应，记录该过程的电流-电压曲线，根据溶出峰的峰电位进行定性分析，根据溶出峰电流进行定量分析，峰电流与重金属各离子浓度呈线性关系，得出重金属离子的含量。同时测定多种重金属离子时，主要通过溶出峰的位置来区分检测的种类，不同的重金属离子氧化还原电位不同，所使用的电极材料也根据其电位选择，选择玻碳电极检测铅离子和镉离子，金电极检测汞离子。
葡萄糖的检测方法原理：
通过电极表面葡萄糖的电化学催化氧化反应过程中电流密度与浓度成正比这一特点，对溶液中的葡萄糖进行定量分析。选用金电极作为工作电极，采用脉冲计时电流法，在0.1V检测电压下检测5s，共施加3个周期脉冲，记录电流-时间曲线，计算葡萄糖的氧化电流，得出葡萄糖的含量。
余氯的检测方法原理：
采用线性扫描伏安法，从0V正向扫描至1.5V，扫描速率为0.2V/s，记录电流-时间曲线，计算余氯的氧化电流，得出余氯的含量。

Claims (6)

1.一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：包括有电源供电模块、样品预处理装置、流路系统、检测装置一、检测装置二、总控制器、报警装置、存储模块和显示模块，所述的检测装置一和检测装置二是相同的两个检测装置，电源供电模块给系统供电，所述的检测装置包括有微控制器，所述的微控制器依次与DA转换芯片、双极性调理电路、恒电位仪连接，在样品池内放入工作电极和辅助电极，恒电位仪与工作电极连接，辅助电极连接有微电流放大电路，所述的微电流放大电路依次与AD采集模拟开关、AD转换芯片和微控制器连接，两个微控制器均与总控制器连接，总控制器分别连接报警装置、存储模块和显示模块，所述的样品预处理装置与流路系统连接，流路系统分别连接两个样品池的入水口，在样品池内设有温度控制系统，在每个样品池内还放有温度传感器，温度传感器连接有温度检测电路，温度检测电路与总控制器连接，总控制器与温度控制系统连接，样品依次经过样品预处理装置和流路系统后，分别进入两个样品池，通过微控制器发出激励信号，由DA转换芯片将激励信号转换为模拟电压信号，模拟电压信号经过双极性调理电路转换为双极性电压，通过恒电位仪调节工作电极和辅助电极之间的电压，辅助电极响应电流信号，电流信号通过微电流放大电路将电流信号进行放大，并转换为电压信号，使电压信号在AD采集模拟开关的采集范围之内，AD采集模拟开关选择信号类型，通过AD转换芯片将电压信号转换为数字信号发送给微控制器，两个微控制器将接收到的数据进行处理，处理后得出的参数值均发送到总控制器，总控制器将接收到的相应的参数进行比较，差距超出预先设定的范围时，启动报警装置，若差距没超出预先设定的范围，总控制器取两个数据的平均值作为最后的测试的数据，分别发送到存储模块和显示模块进行存储和显示，温度控制系统控制样品的温度，通过温度传感器探测温度信号并发送给温度检测电路，温度检测电路将温度信号发送到总控制器，总控制器控制温度控制系统对样品进行温度校正。
2.根据权利要求1所述的一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：所述的微控制器的型号为EZ-USB FX2-68013。
3.根据权利要求1所述的一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：所述的样品预处理装置包括有双层带有中空腔体的池子，池子内层和外层为可拆卸连接，池子内层的侧壁为滤网。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：所述的工作电极包括有金电极、铂电极、银电极和玻碳电极，将金电极、铂电极、银电极和玻碳电极集成在同一个电极上构成工作电极；所述的辅助电极为活性炭电极，用PVB膜将碳布、碳纤维棒和活性炭绑在一起构成活性炭电极。
5.根据权利要求4所述的一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：所述的参数包括有金属重离子的含量、葡萄糖的含量和余氯的含量。
6.根据权利要求5所述的一种带有温度传感器的基于两极体系水质检测系统，其特征在于：所述的温度传感器为PT1000热敏电阻。
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