CN203561586U - 一种氨氮-总磷一体式快速检测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氨氮-总磷一体式快速检测仪，包括外壳，位于外壳内的电路板；设置在电路板上的样品槽，用于容纳样品池；安装在电路板上的光源、光电池传感器、信号处理器、微控制器和显示模块，光源位于样品槽的一侧，用于向样品槽内的样品池发射检测光，光电池传感器位于样品槽的另一侧，用于检测样品池内的光电信号，信号处理器，用于接收光电信号并进行预处理，微控制器用于接收信号处理器处理后的信号并转换成数字信号输出，显示模块用于显示数字信号；位于外壳内的内置电源，与电路板相连，用于向电路板提供电源。本实用新型结构简单，轻便手持，重量仅200-300g,操作简单，非专业人员即可使用，适用于现场快速检测和极多样品的快速检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及水质检测技术领域，具体涉及一种氨氮-总磷一体式快速检测仪。
背景技术
水在整个自然界和人类社会中发挥着不可估量的巨大作用。我国水体污染严重，据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染。水质监测目的在于掌握水质现状及其发展趋势，分析判断事故的原因及危害，为采取对策提供依据，也为开展水资源水环境质量评价，预测预报提供基础数据与手段。
目前在环境监测部门通常采用气相色谱、液相色谱、原子吸收、紫外－可见分光光度计以及PCR、氨基酸测序仪等大型仪器来完成氨氮和总磷监测任务。这些仪器价格昂贵、操作技术要求高、需要专业训练的技术人员来完成，同时样品前处理与分析时间长，难以用于需对现场采集的样品进行实时快速监控的场合。而环境监测时，样品数量大、检测种类多，样品的分析测试具有很强的时效性。因此迫切需要一种操作简单、能够对多个样品进行快速检测的技术，以满足大量样品快速分析的需求。
欧美等国已经基本建立起了完整的环境监测、控制与预警体系，建立了以大型仪器分析法为主体，现场快速筛选检测方法为补充的安全监测机制。我国现有的环境监测网点不足，在线检测仪器数量有限，对突发性环境污染事件的快速应急能力较差，很多情况下还是需要人工进行现场采样与检测。有必要开发水质快速检测方面的便携式仪器，特别是氨氮和总磷方面的的快速检测分析仪。
目前国内市场还没有出现氨氮-总磷一体式快速检测仪，而国外产品价格偏高，因此开发一款经济实惠且符合国情的便携式氨氮-总磷一体式快速检测仪尤为重要。
实用新型内容
本实用新型提供了一种氨氮-总磷一体式快速检测仪，解决了水质检测时的氨氮-总磷快速检测。
一种氨氮-总磷一体式快速检测仪，包括外壳，还包括：
位于外壳内的电路板；
设置在电路板上的样品槽，该样品槽用于容纳样品池；
安装在电路板上的光源，该光源位于样品槽的一侧，用于向样品槽内的样品池发射检测光；
安装在电路板上的光电池传感器，该光电池传感器位于样品槽的另一侧，用于检测样品池内的光电信号；
安装在电路板上的信号处理器，用于接收所述光电信号并进行预处理；
安装在电路板上的微控制器，用于接收信号处理器处理后的信号并转换成数字信号输出；
安装在电路板上的显示模块，用于显示所述数字信号；
位于外壳内的内置电源，该内置电源与电路板相连，用于向电路板提供电源。
本实用新型的快速检测仪，样品槽直接设置在电路板上，光源、光电池传感器、信号处理器、微控制器和显示模块集成在电路板上，内置电源集成在外壳内，结构简单，轻便手持，重量仅200-300g，操作简单，非专业人员即可使用，适用于现场快速检测和极多样品的快速检测。
作为优选，所述信号处理器包括：
用于接收所述光电信号的信号过滤器；
用于接收来自信号过滤器发射的信号的信号放大器；
用于接收来自信号放大器发射的信号的信号转换器，该信号转换器处理后的信号发射至微控制器。
所述信号过滤器、信号放大器和信号转换器均可采用市售产品。
作为优选，所述微控制器为MCU微控制器。所述的MCU微控制器带精确内部振荡器，频率范围为8MHZ-32KHZ，电压范围2.2V-5.5V，可编程代码保护，>10万次读写功能，闪存/EEPROM数据保存时间>40年。
作为优选，所述光电池传感器为可接收400～650nm的光电信号的硅光二极管。
作为优选，所述光源为具有420～425nm和620～625nm两个波长范围的LED灯。该光源与现有大型检测设备不同，大型检测设备一般选用乌灯，市场售价在1000-2000左右，体积为LED灯的5-10倍，乌灯的波长是一个范围，在200-800nm之间，测定时，需要配备屏蔽不同波长的设施，使得需要的波长得以通过屏蔽设施再进行测定，这样就需要比较的专业人员进行操作，同时乌灯需要的电源必须为220V电压，不便于做便携式仪器设计。本实用新型选用LED灯，规格为5mm，轻巧方便，售价为乌灯的1/100，光源波长固定，电源只要9V电压，适宜于便携式仪器设计。便于普通人员操作。
作为优选，还设有光源控制器，该光源控制器用于接收来自所述微控制器的控制信号并控制光源。
作为优选，所述光源、样品槽和光电池传感器的中心线位于同一轴线上。
作为优选，所述外壳上设有与显示模块对应的可视窗口，所述显示模块为液晶显示模块。
作为优选，所述外壳上设有与样品槽对应的开口，该开口处设有用于封闭样品槽的面板盖；所述外壳上还设有按键，所述按键包括开关键、功能键和调零/读数键。
作为优选，所述电路板上还设有蜂鸣器，用于接收来自所述信号处理器的信号并提醒检测完成。
与现有的检测设备相比，本实用新型具有的有益效果：
（1）结构简单，轻便手持，重量仅200-300g,操作简单，非专业人员即可使用。
（2）快速检测，只需要3-5分钟，适用于现场快速检测和极多样品的快速检测。
（3）检测精度高，精度范围：±5%～±0.2mg/L。
附图说明
图1是本实用新型检测仪纵向剖视结构示意图。
图2是本实用新型检测仪横向剖视结构示意图。
图3是本实用新型外壳示意图。
图4是本实用新型测量原理示意图。
具体实施方式
如图1～3所示，一种氨氮-总磷一体式快速检测仪，包括电路板1，光源2，样品槽3，光电池传感器4，信号过滤器5，信号放大器6，信号转换器7，微控制器8，光源控制器9，显示模块10，按键11，内置电源12，蜂鸣器13及外壳14，另配15-30mL反应瓶1-2个，比色皿1个，氨氮测定范围为0.00～5.00mg/L，总磷测定范围为0.00～1.50mg/L。
光源2，样品槽3，光电池传感器4，信号过滤器5，信号放大器6，信号转换器7，微控制器8，光源控制器9及显示模块10均安装在电路板1上，样品槽3位于电路板1上且靠近电路板1头端端头处，用于容纳样品池21（即比色皿），光源2位于样品槽3的一侧，光源采用LED灯。
其中LED灯波长：420～425nm和620～625nm；精度：±5%～±0.2mg/L；使用环境：温度0～40℃，相对湿度0-90%（无冷凝）；电池寿命：1×9V，40小时以上。
光电池传感器4位于样品槽3的另一侧，光电池传感器4、样品槽3和光源2的中心线位于同一轴线上。其中，光电传感器4为硅光二极管，可接收400～650nm的光电信号。
在样品槽3附近安装信号处理器，该信号处理器包括依次通信连接的信号过滤器5、信号放大器6和信号转换器7，微控制器8安装在信号处理器的附近，与信号转换器7通信连接，电路板1上还安装一个光源控制器9，该光源控制器9与微控制器8之间通信连接，并控制光源2。
其中，微控制器为MCU微控制器，MCU微控制器带精确内部振荡器，频率范围为8MHZ-32KHZ，电压范围2.2V-5.5V，可编程代码保护，>10万次读写功能，闪存/EEPROM数据保存时间>40年。
电路板1上还安装有一个蜂鸣器13，蜂鸣器13与信号处理单元通信连接。
显示模块10为液晶模块，位于电路板1的中部，内置电源12位于电路板1的尾端处，内置电源12通过连接线与电路板1相连，为电路板供电。
电路板1上位于显示模块10与内置电源12之间的位置处设有启动开关22、功能开关和调零/读数开关。
还设有外壳14，外壳14包覆在电路板1和内置电源12外，外壳14上设有与样品槽3对应的开口15，该开口15处设有用于封闭样品槽3的面板盖20，外壳14上还设有与液晶模块对应的可视窗口16，外壳14上位于可视窗口16下方设有按键11，按键11包括开关键17（与启动开关22对应）、功能键18（与功能开关对应）和调零/读数键19（与调零/读数开关对应）。
本实用新型的工作原理如图4所示，待测样品置于样品池中，LED灯发出检测光，光电池传感器接收来自样品池的光电信号，并将该光电信号发送给信号过滤器，信号过滤器过滤后发送给信号放大器，经信号放大器放大后发送给信号转换器，信号转换器转换后发送至MCU微控制器，微控制器处理后以数字信息输出给液晶模块，由液晶模块显示。
本实用新型使用方法如下：
测定氨氮采用纳氏试剂法，需取水样清样，浑浊水需先过滤，打开开关键17，按功能键18，选择模式，当液晶显示“A”模式，取水样放入比色皿中插入样品池，将面板盖20盖到比色皿上，在比色皿周围形成一个黑暗空间。按调零/读数键19，当液晶显示“L000”表示调零完毕，听到蜂鸣器13“滴“的声音，取出比色皿，再取水样5毫升到反应瓶中，加入3滴抗干扰剂，3滴纳氏试剂，反应3分钟后倒入比色皿，插入样品池，再次面板盖20盖到比色皿上，按调零/读数键19，听到蜂鸣器13“滴“声读数，即可得到水样的氨氮值。
本实用新型测定总磷采用钼酸铵分光光度法，需取水样清样，浑浊水需先过滤，打开开关键17，按功能键18，选择模式，当液晶显示“L”模式，取水样放入比色皿中插入样品池，将面面板盖20盖到比色皿上，在比色皿周围形成一个黑暗空间。按调零/读数键19，当显示“L000”表示调零完毕，听到蜂鸣器13“滴“的声音，取出比色皿，再取水样5毫升到反应瓶中，加入3滴总磷激活剂K1，混合均匀后，加入总磷试剂包K2，反应3分钟后倒入比色皿，插入样品池，再次将面面板盖20盖到比色皿上，按调零/读数键19，听到蜂鸣器13“滴“声读数，即可得到水样的总磷值。
实施例1
取浙江嘉兴海盐地段的河水，按功能键切换到总磷测定模式，将参比水样1-2ml放入比色皿进行调零后，然后将待测水样5ml放入反应瓶中，加入反应试剂后反应5min,反应瓶中的反应液倒入比色皿放入样品池，直接比色可读出总磷值。该总磷值和国标钼酸铵光度法对比测定，误差范围小于0.02mg/L。
实施例2
取浙江嘉兴海盐地段的河水，按功能键切换到氨氮测定模式，将参比水样1-2ml放入比色皿进行调零后，然后将待测水样5ml放入反应瓶中，加入反应试剂后反应3min,反应瓶中的反应液倒入比色皿放入样品池，直接比色可读出氨氮值。该氨氮值和国标钼酸铵光度法对比测定，误差范围小于±5%。
实施例3
氯化铵溶液配制成氨氮标准溶液，使得标准溶液的氨氮浓度为0.60mg/L，1.20mg/L，1.80mg/L，2.60mg/L，3.60mg/L，5.00mg/L，利用该仪器测得的氨氮值分别为0.58mg/L，1.20mg/L，1.76mg/L，2.54mg/L，3.61mg/L，5.0mg/L。误差范围均小于±5%。
实施例4
磷酸二氢钾溶液配制成总磷标准溶液，使得标准溶液的总磷浓度为0.1mg/L，0.2mg/L，0.3mg/L，0.4mg/L，0.5mg/L，0.8mg/L，利用该仪器测得的总磷值分别为0.11mg/L，0.19mg/L，0.30mg/L，0.40mg/L，0.52mg/L，0.78mg/L。误差范围均小于±5%。
Claims (10)
1.一种氨氮-总磷一体式快速检测仪，包括外壳，其特征在于，还包括：
位于外壳内的电路板；
设置在电路板上的样品槽，该样品槽用于容纳样品池；
安装在电路板上的光源，该光源位于样品槽的一侧，用于向样品槽内的样品池发射检测光；
安装在电路板上的光电池传感器，该光电池传感器位于样品槽的另一侧，用于检测样品池内的光电信号；
安装在电路板上的信号处理器，用于接收所述光电信号并进行预处理；
安装在电路板上的微控制器，用于接收信号处理器处理后的信号并转换成数字信号输出；
安装在电路板上的显示模块，用于显示所述数字信号；
位于外壳内的内置电源，该内置电源与电路板相连，用于向电路板提供电源。
2.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述信号处理器包括：
用于接收所述光电信号的信号过滤器；
用于接收来自信号过滤器发射的信号的信号放大器；
用于接收来自信号放大器发射的信号的信号转换器，该信号转换器处理后的信号发射至微控制器。
3.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述微控制器为MCU微控制器。
4.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述光电池传感器为可接收400～650nm的光电信号的硅光二极管。
5.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述光源为具有420～425nm和620～625nm两个波长范围的LED灯。
6.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，还设有光源控制器，该光源控制器用于接收来自所述微控制器的控制信号 并控制光源。
7.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述光源、样品槽和光电池传感器的中心线位于同一轴线上。
8.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述外壳上设有与显示模块对应的可视窗口，所述显示模块为液晶显示模块。
9.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述外壳上设有与样品槽对应的开口，该开口处设有用于封闭样品槽的面板盖；所述外壳上还设有按键，所述按键包括开关键、功能键和调零/读数键。
10.根据权利要求1所述氨氮-总磷一体式快速检测仪，其特征在于，所述电路板上还设有蜂鸣器，用于接收来自所述信号处理器的信号并提醒检测完成。
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