CN114486828A

CN114486828A - 一种快速测量的溶解氧分析仪

Info

Publication number: CN114486828A
Application number: CN202210060833.1A
Authority: CN
Inventors: 尹志斌
Original assignee: Anhui Qingda Yunbo Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Anhui Qingda Yunbo Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-19
Filing date: 2022-01-19
Publication date: 2022-05-13

Abstract

本发明涉及溶解氧分析仪技术领域，公开了一种快速测量的溶解氧分析仪,包括溶氧传感器、温度传感器、模拟信号调整电路、A/D转换模块、嵌入式CPU、数据储存单元、逻辑控制模块和隔离模块电源，所述溶氧传感器的输出端和温度传感器的输出端分别与模拟信号调整电路信号连接，模拟信号调整电路的输出端与A/D转换模块的输入端信号连接，A/D转换模块的输出端与嵌入式CPU信号连接，嵌入式CPU的输出端分别连接有数据储存单元和逻辑控制模块，逻辑控制模块与模拟信号调整电路信号连接，隔离模块电源的放电端分别与模拟信号调整电路、A/D转换模块和嵌入式CPU接通。采用荧光法测量溶解氧，免维护，测量稳定，测量的结果相对于传统方向更为精准。

Description

一种快速测量的溶解氧分析仪

技术领域：

本发明涉及溶解氧分析仪技术领域，具体涉及一种快速测量的溶解氧分析仪。

背景技术：

溶解氧作为一项重要的水质指标，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、连续快速测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一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。

目前市场上测量ppb级溶解氧普遍采用膜电极，测量稳定时间较长。作为易损耗的耗材，溶解氧电极的价格比较高，并且需比较频繁的进行标定、维护，以确保仪表的准确性，延长电极使用寿命，因此迫切需要提供一种快速测量的溶解氧分析仪。

发明内容：

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种快速测量的溶解氧分析仪，采用荧光法进行测量，可以在ppb级溶解氧测量过程中，实现快速稳定数值，测量精度高，不需用户标定，仅需少量维护。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：一种快速测量的溶解氧分析仪,包括溶氧传感器、温度传感器、模拟信号调整电路、A/D转换模块、嵌入式CPU、数据储存单元、逻辑控制模块和隔离模块电源，所述溶氧传感器用于对水中溶解氧的浓度进行连续测量，同时将溶氧量转换成电压信号，所述温度传感器将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，将温度数值转换成电压信号，所述模拟信号调整电路将O-10mA,4-20mA的标准信号转变成0-2V或l-5V电压信号以便满足A/D转换器的要求，所述A/D转换模块将检测到的电压信号(模拟量)转换成CPU能够识别的等效数字量，所述嵌入式CPU是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，对数字信息进行处理分析，所述数据储存单元，用于储存嵌入式CPU处理分析后的数字信息，所述隔离模块电源用于对所有电器元件进行供电；

所述溶氧传感器的输出端和温度传感器的输出端分别与模拟信号调整电路的输入端信号连接，所述模拟信号调整电路的输出端与A/D转换模块的输入端信号连接，所述A/D转换模块的输出端与嵌入式CPU的输出端信号连接，所述嵌入式CPU的输出端分别连接有数据储存单元和逻辑控制模块，逻辑控制模块的输出端与模拟信号调整电路信号连接，所述隔离模块电源的充电端与220V的交流电接通，所述隔离模块电源的放电端分别与模拟信号调整电路、A/D转换模块和嵌入式CPU接通。

优选的，所述模拟信号调整电路包括程控低噪放大器和低通滤波器，程控低噪放大器的输出端与低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端连接有采样模块，所述采样模块的输出端连接有采样保持模块，采样保持模块的输出端连接有量化模块，模拟信号经过采样、保持、量化、编码后输出为数字信号。

优选的，还包括高分辨率触控显示屏，用于显示溶氧量和温度数值的量化过程，实现模拟信号和数字信号。

优选的，所述溶氧传感器的测量范围：0-20mg/L(0-20ppm),0-200％SAT，操作温度为-5-50℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用荧光法测量溶解氧，免维护，测量稳定，测量的结果相对于传统方向更为精准，同时能够做到即插即测，光学溶解氧传感器具有增强信号稳定性和快速响应时间的特点，可提供高精确度的氧气测量，通过荧光发色团和氧分子之间能量传递，荧光猝灭技术实现测量精度，由于荧光猝灭不需要极化，因此光学传感器可以立即进行测量。

本发明通过程控低噪放大器和低通滤波器的设计使得性能优异，无信号噪声。光学溶解氧传感器上的光学帽传感元件提供高度精确的氧气测量和轻维护，而无需进行电解液处理，从而防止传感器上产生气泡，消除测量信号上的噪声，实现稳定可靠的氧测量。

本发明具有灵活性和易用性，光学溶解氧传感器提供无可比拟的灵活性并且易于操作，光学溶解氧传感器即插即测功能可以加快启动速度，不需要设置，避免操作误差风险。光学溶氧传感器可消毒，可高压灭菌，符合工业卫生设计和可追溯性的要求。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明中的模拟信号调整电路系统示意图；

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例：

如图1所示，一种快速测量的溶解氧分析仪,包括溶氧传感器、温度传感器、模拟信号调整电路、A/D转换模块、嵌入式CPU、数据储存单元、逻辑控制模块和隔离模块电源，所述溶氧传感器用于对水中溶解氧的浓度进行连续测量，同时将溶氧量转换成电压信号，所述温度传感器将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，将温度数值转换成电压信号，所述模拟信号调整电路将O-10mA,4-20mA的标准信号转变成0-2V或l-5V电压信号以便满足A/D转换器的要求，所述A/D转换模块将检测到的电压信号(模拟量)转换成CPU能够识别的等效数字量，所述嵌入式CPU是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，对数字信息进行处理分析，所述数据储存单元，用于储存嵌入式CPU处理分析后的数字信息，所述隔离模块电源用于对所有电器元件进行供电；

可以在ppb级溶解氧测量过程中，实现快速稳定数值，测量精度高，不需用户标定，仅需少量维护，使荧光法测量方法，成功应用于ppb级溶解氧测量。将荧光法测量的优点，如反应迅速、维护量少、维护费用低等，成功应用于工业除盐水、超纯水等测量现场。

如图2所示，所述模拟信号调整电路包括程控低噪放大器和低通滤波器，程控低噪放大器的输出端与低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端连接有采样模块，所述采样模块的输出端连接有采样保持模块，采样保持模块的输出端连接有量化模块，模拟信号经过采样、保持、量化、编码后输出为数字信号。

还包括高分辨率触控显示屏，用于显示溶氧量和温度数值的量化过程，实现模拟信号和数字信号。

所述溶氧传感器的测量范围：0-20mg/L(0-20ppm),0-200％SAT，操作温度为-5-50℃。

MH50005G工业模组还支持TrustZone微内核，实现了加密的安全、硬核的安全、启动的安全、存储的安全。工业5G模块MH5000支持18种硬件接口类型，支持各种传感器、控制器、存储器、蓝牙、WiFi、GNSS等的丰富应用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种快速测量的溶解氧分析仪,其特征在于：包括溶氧传感器、温度传感器、模拟信号调整电路、A/D转换模块、嵌入式CPU、数据储存单元、逻辑控制模块和隔离模块电源，所述溶氧传感器用于对水中溶解氧的浓度进行连续测量，同时将溶氧量转换成电压信号，所述温度传感器将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，将温度数值转换成电压信号，所述模拟信号调整电路将O-10mA,4-20mA的标准信号转变成0-2V或l-5V电压信号以便满足A/D转换器的要求，所述A/D转换模块将检测到的电压信号模拟量转换成CPU能够识别的等效数字量，所述嵌入式CPU是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元，对数字信息进行处理分析，所述数据储存单元，用于储存嵌入式CPU处理分析后的数字信息，所述隔离模块电源用于对所有电器元件进行供电；

2.根据权利要求1所述的一种快速测量的溶解氧分析仪，其特征在于：所述模拟信号调整电路包括程控低噪放大器和低通滤波器，程控低噪放大器的输出端与低通滤波器的输入端连接，所述低通滤波器的输出端连接有采样模块，所述采样模块的输出端连接有采样保持模块，采样保持模块的输出端连接有量化模块，模拟信号经过采样、保持、量化、编码后输出为数字信号。

3.根据权利要求1所述的一种快速测量的溶解氧分析仪，其特征在于：还包括高分辨率触控显示屏，用于显示溶氧量和温度数值的量化过程，实现模拟信号和数字信号。

4.根据权利要求1所述的一种快速测量的溶解氧分析仪，其特征在于：所述溶氧传感器的测量范围：0-20mg/L,0-200％SAT，操作温度为-5-50℃。