一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，包括外殼，位于外殼內(nèi)的電路板；設(shè)置在電路板上的樣品槽，用于容納樣品池；安裝在電路板上的光源、光電池傳感器、信號(hào)處理器、微控制器和顯示模塊，光源位于樣品槽的一側(cè)，用于向樣品槽內(nèi)的樣品池發(fā)射檢測(cè)光，光電池傳感器位于樣品槽的另一側(cè)，用于檢測(cè)樣品池內(nèi)的光電信號(hào)，信號(hào)處理器，用于接收光電信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理，微控制器用于接收信號(hào)處理器處理后的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，顯示模塊用于顯示數(shù)字信號(hào)；位于外殼內(nèi)的內(nèi)置電源，與電路板相連，用于向電路板提供電源。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便手持，重量?jī)H200-300g,操作簡(jiǎn)單，非專業(yè)人員即可使用，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和極多樣品的快速檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水質(zhì)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]水在整個(gè)自然界和人類社會(huì)中發(fā)揮著不可估量的巨大作用。我國(guó)水體污染嚴(yán)重，據(jù)環(huán)境部門監(jiān)測(cè)，1999年全國(guó)近80%的生活污水未經(jīng)處理直接進(jìn)入江河湖海，年排污量達(dá)400億立方米，造成全國(guó)三分之一以上水域受到污染。水質(zhì)監(jiān)測(cè)目的在于掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)，分析判斷事故的原因及危害，為采取對(duì)策提供依據(jù)，也為開展水資源水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與手段。
[0003]目前在環(huán)境監(jiān)測(cè)部門通常采用氣相色譜、液相色譜、原子吸收、紫外一可見分光光度計(jì)以及PCR、氨基酸測(cè)序儀等大型儀器來(lái)完成氨氮和總磷監(jiān)測(cè)任務(wù)。這些儀器價(jià)格昂貴、操作技術(shù)要求高、需要專業(yè)訓(xùn)練的技術(shù)人員來(lái)完成，同時(shí)樣品前處理與分析時(shí)間長(zhǎng)，難以用于需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)快速監(jiān)控的場(chǎng)合。而環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，樣品數(shù)量大、檢測(cè)種類多，樣品的分析測(cè)試具有很強(qiáng)的時(shí)效性。因此迫切需要一種操作簡(jiǎn)單、能夠?qū)Χ鄠€(gè)樣品進(jìn)行快速檢測(cè)的技術(shù)，以滿足大量樣品快速分析的需求。
[0004]歐美等國(guó)已經(jīng)基本建立起了完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)、控制與預(yù)警體系，建立了以大型儀器分析法為主體，現(xiàn)場(chǎng)快速篩選檢測(cè)方法為補(bǔ)充的安全監(jiān)測(cè)機(jī)制。我國(guó)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)不足，在線檢測(cè)儀器數(shù)量有限，對(duì)突發(fā)性環(huán)境污染事件的快速應(yīng)急能力較差，很多情況下還是需要人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采樣與檢測(cè)。有必要開發(fā)水質(zhì)快速檢測(cè)方面的便攜式儀器，特別是氨氮和總磷方面的的快速檢測(cè)分析儀。
[0005]目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還沒有出現(xiàn)氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，而國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格偏高，因此開發(fā)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且符合國(guó)情的便攜式氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀尤為重要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供了一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，解決了水質(zhì)檢測(cè)時(shí)的氨氮-總磷快速檢測(cè)。
[0007]—種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀,包括外殼,還包括:
[0008]位于外殼內(nèi)的電路板；
[0009]設(shè)置在電路板上的樣品槽，該樣品槽用于容納樣品池；
[0010]安裝在電路板上的光源,該光源位于樣品槽的一側(cè),用于向樣品槽內(nèi)的樣品池發(fā)射檢測(cè)光；
[0011]安裝在電路板上的光電池傳感器，該光電池傳感器位于樣品槽的另一側(cè)，用于檢測(cè)樣品池內(nèi)的光電信號(hào)；
[0012]安裝在電路板上的信號(hào)處理器，用于接收所述光電信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理；
[0013]安裝在電路板上的微控制器，用于接收信號(hào)處理器處理后的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出；
[0014]安裝在電路板上的顯示模塊，用于顯示所述數(shù)字信號(hào)；
[0015]位于外殼內(nèi)的內(nèi)置電源，該內(nèi)置電源與電路板相連，用于向電路板提供電源。
[0016]本實(shí)用新型的快速檢測(cè)儀，樣品槽直接設(shè)置在電路板上，光源、光電池傳感器、信號(hào)處理器、微控制器和顯示模塊集成在電路板上，內(nèi)置電源集成在外殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便手持，重量?jī)H200-300g，操作簡(jiǎn)單，非專業(yè)人員即可使用，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和極多樣品的快速檢測(cè)。
[0017]作為優(yōu)選，所述信號(hào)處理器包括:
[0018]用于接收所述光電信號(hào)的信號(hào)過(guò)濾器；
[0019]用于接收來(lái)自信號(hào)過(guò)濾器發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)放大器；
[0020]用于接收來(lái)自信號(hào)放大器發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理后的信號(hào)發(fā)射至微控制器。
[0021]所述信號(hào)過(guò)濾器、信號(hào)放大器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器均可采用市售產(chǎn)品。
[0022]作為優(yōu)選，所述微控制器為MCU微控制器。所述的MCU微控制器帶精確內(nèi)部振蕩器，頻率范圍為8MHZ-32KHZ，電壓范圍2.2V-5.5V，可編程代碼保護(hù)，>10萬(wàn)次讀寫功能，閃存/EEPROM數(shù)據(jù)保存時(shí)間>40年。
[0023]作為優(yōu)選，所述光電池傳感器為可接收400?650nm的光電信號(hào)的娃光二極管。
[0024]作為優(yōu)選，所述光源為具有420?425nm和620?625nm兩個(gè)波長(zhǎng)范圍的LED燈。該光源與現(xiàn)有大型檢測(cè)設(shè)備不同，大型檢測(cè)設(shè)備一般選用烏燈，市場(chǎng)售價(jià)在1000-2000左右，體積為L(zhǎng)ED燈的5-10倍，烏燈的波長(zhǎng)是一個(gè)范圍，在200-800nm之間，測(cè)定時(shí)，需要配備屏蔽不同波長(zhǎng)的設(shè)施，使得需要的波長(zhǎng)得以通過(guò)屏蔽設(shè)施再進(jìn)行測(cè)定，這樣就需要比較的專業(yè)人員進(jìn)行操作，同時(shí)烏燈需要的電源必須為220V電壓，不便于做便攜式儀器設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型選用LED燈，規(guī)格為5_，輕巧方便，售價(jià)為烏燈的1/100，光源波長(zhǎng)固定，電源只要9V電壓，適宜于便攜式儀器設(shè)計(jì)。便于普通人員操作。
[0025]作為優(yōu)選，還設(shè)有光源控制器，該光源控制器用于接收來(lái)自所述微控制器的控制信號(hào)并控制光源。
[0026]作為優(yōu)選，所述光源、樣品槽和光電池傳感器的中心線位于同一軸線上。
[0027]作為優(yōu)選，所述外殼上設(shè)有與顯示模塊對(duì)應(yīng)的可視窗口，所述顯示模塊為液晶顯示模塊。
[0028]作為優(yōu)選,所述外殼上設(shè)有與樣品槽對(duì)應(yīng)的開口，該開口處設(shè)有用于封閉樣品槽的面板蓋；所述外殼上還設(shè)有按鍵，所述按鍵包括開關(guān)鍵、功能鍵和調(diào)零/讀數(shù)鍵。
[0029]作為優(yōu)選，所述電路板上還設(shè)有蜂鳴器，用于接收來(lái)自所述信號(hào)處理器的信號(hào)并提醒檢測(cè)完成。
[0030]與現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備相比，本實(shí)用新型具有的有益效果:
[0031](I)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輕便手持，重量?jī)H200_300g，操作簡(jiǎn)單，非專業(yè)人員即可使用。
[0032](2)快速檢測(cè)，只需要3-5分鐘，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和極多樣品的快速檢測(cè)。
[0033](3)檢測(cè)精度高，精度范圍:±5%?±0.2mg/L。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0034]圖1是本實(shí)用新型檢測(cè)儀縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2是本實(shí)用新型檢測(cè)儀橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3是本實(shí)用新型外殼示意圖。
[0037]圖4是本實(shí)用新型測(cè)量原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1?3所示，一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，包括電路板1，光源2，樣品槽3,光電池傳感器4,信號(hào)過(guò)濾器5,信號(hào)放大器6,信號(hào)轉(zhuǎn)換器7,微控制器8,光源控制器9，顯示模塊10，按鍵11，內(nèi)置電源12，蜂鳴器13及外殼14，另配15_30mL反應(yīng)瓶1-2個(gè)，比色皿I個(gè)，氨氮測(cè)定范圍為0.00?5.00mg/L，總磷測(cè)定范圍為0.00?1.50mg/L。
[0039]光源2,樣品槽3,光電池傳感器4,信號(hào)過(guò)濾器5,信號(hào)放大器6,信號(hào)轉(zhuǎn)換器7,微控制器8，光源控制器9及顯示模塊10均安裝在電路板I上，樣品槽3位于電路板I上且靠近電路板I頭端端頭處，用于容納樣品池21 (即比色皿)，光源2位于樣品槽3的一側(cè)，光源采用LED燈。
[0040]其中LED燈波長(zhǎng):420?425nm和620?625nm ;精度:±5%?±0.2mg/L ;使用環(huán)境:溫度O?40°C，相對(duì)濕度0-90% (無(wú)冷凝)；電池壽命:1X9V，40小時(shí)以上。
[0041]光電池傳感器4位于樣品槽3的另一側(cè)，光電池傳感器4、樣品槽3和光源2的中心線位于同一軸線上。其中，光電傳感器4為硅光二極管，可接收400?650nm的光電信號(hào)。
[0042]在樣品槽3附近安裝信號(hào)處理器，該信號(hào)處理器包括依次通信連接的信號(hào)過(guò)濾器
5、信號(hào)放大器6和信號(hào)轉(zhuǎn)換器7，微控制器8安裝在信號(hào)處理器的附近，與信號(hào)轉(zhuǎn)換器7通信連接，電路板I上還安裝一個(gè)光源控制器9，該光源控制器9與微控制器8之間通信連接，并控制光源2。
[0043]其中，微控制器為MCU微控制器，MCU微控制器帶精確內(nèi)部振蕩器，頻率范圍為8MHZ-32KHZ，電壓范圍2.2V-5.5V，可編程代碼保護(hù)，>10萬(wàn)次讀寫功能，閃存/EEPROM數(shù)據(jù)保存時(shí)間>40年。
[0044]電路板I上還安裝有一個(gè)蜂鳴器13，蜂鳴器13與信號(hào)處理單元通信連接。
[0045]顯示模塊10為液晶模塊，位于電路板I的中部，內(nèi)置電源12位于電路板I的尾端處，內(nèi)置電源12通過(guò)連接線與電路板I相連，為電路板供電。
[0046]電路板I上位于顯示模塊10與內(nèi)置電源12之間的位置處設(shè)有啟動(dòng)開關(guān)22、功能
開關(guān)和調(diào)零/讀數(shù)開關(guān)。
[0047]還設(shè)有外殼14,外殼14包覆在電路板I和內(nèi)置電源12外,外殼14上設(shè)有與樣品槽3對(duì)應(yīng)的開口 15，該開口 15處設(shè)有用于封閉樣品槽3的面板蓋20，外殼14上還設(shè)有與液晶模塊對(duì)應(yīng)的可視窗口 16，外殼14上位于可視窗口 16下方設(shè)有按鍵11，按鍵11包括開關(guān)鍵17 (與啟動(dòng)開關(guān)22對(duì)應(yīng))、功能鍵18 (與功能開關(guān)對(duì)應(yīng))和調(diào)零/讀數(shù)鍵19 (與調(diào)零/讀數(shù)開關(guān)對(duì)應(yīng))。
[0048]本實(shí)用新型的工作原理如圖4所示，待測(cè)樣品置于樣品池中，LED燈發(fā)出檢測(cè)光，光電池傳感器接收來(lái)自樣品池的光電信號(hào)，并將該光電信號(hào)發(fā)送給信號(hào)過(guò)濾器，信號(hào)過(guò)濾器過(guò)濾后發(fā)送給信號(hào)放大器，經(jīng)信號(hào)放大器放大后發(fā)送給信號(hào)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后發(fā)送至MCU微控制器，微控制器處理后以數(shù)字信息輸出給液晶模塊，由液晶模塊顯示。[0049]本實(shí)用新型使用方法如下:
[0050]測(cè)定氨氮采用納氏試劑法，需取水樣清樣，渾濁水需先過(guò)濾，打開開關(guān)鍵17，按功能鍵18，選擇模式，當(dāng)液晶顯示“A”模式，取水樣放入比色皿中插入樣品池，將面板蓋20蓋到比色皿上，在比色皿周圍形成一個(gè)黑暗空間。按調(diào)零/讀數(shù)鍵19，當(dāng)液晶顯示“L000”表示調(diào)零完畢，聽到蜂鳴器13 “滴“的聲音，取出比色皿，再取水樣5毫升到反應(yīng)瓶中，加入3滴抗干擾劑，3滴納氏試劑，反應(yīng)3分鐘后倒入比色皿，插入樣品池，再次面板蓋20蓋到比色皿上，按調(diào)零/讀數(shù)鍵19，聽到蜂鳴器13 “滴“聲讀數(shù)，即可得到水樣的氨氮值。
[0051]本實(shí)用新型測(cè)定總磷采用鑰酸銨分光光度法，需取水樣清樣，渾濁水需先過(guò)濾，打開開關(guān)鍵17，按功能鍵18，選擇模式，當(dāng)液晶顯示“L”模式，取水樣放入比色皿中插入樣品池，將面面板蓋20蓋到比色皿上，在比色皿周圍形成一個(gè)黑暗空間。按調(diào)零/讀數(shù)鍵19，當(dāng)顯示“L000”表示調(diào)零完畢，聽到蜂鳴器13 “滴“的聲音，取出比色皿，再取水樣5毫升到反應(yīng)瓶中，加入3滴總磷激活劑K1，混合均勻后，加入總磷試劑包K2，反應(yīng)3分鐘后倒入比色皿，插入樣品池，再次將面面板蓋20蓋到比色皿上，按調(diào)零/讀數(shù)鍵19，聽到蜂鳴器13 “滴“聲讀數(shù)，即可得到水樣的總磷值。
[0052]實(shí)施例1
[0053]取浙江嘉興海鹽地段的河水，按功能鍵切換到總磷測(cè)定模式，將參比水樣l_2ml放入比色皿進(jìn)行調(diào)零后，然后將待測(cè)水樣5ml放入反應(yīng)瓶中,加入反應(yīng)試劑后反應(yīng)5min,反應(yīng)瓶中的反應(yīng)液倒入比色皿放入樣品池，直接比色可讀出總磷值。該總磷值和國(guó)標(biāo)鑰酸銨光度法對(duì)比測(cè)定，誤差范圍小于0.02mg/L。
[0054]實(shí)施例2
[0055]取浙江嘉興海鹽地段的河水，按功能鍵切換到氨氮測(cè)定模式，將參比水樣l_2ml放入比色皿進(jìn)行調(diào)零后，然后將待測(cè)水樣5ml放入反應(yīng)瓶中,加入反應(yīng)試劑后反應(yīng)3min,反應(yīng)瓶中的反應(yīng)液倒入比色皿放入樣品池，直接比色可讀出氨氮值。該氨氮值和國(guó)標(biāo)鑰酸銨光度法對(duì)比測(cè)定，誤差范圍小于±5%。
[0056]實(shí)施例3
[0057]氯化銨溶液配制成氨氮標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得標(biāo)準(zhǔn)溶液的氨氮濃度為0.60mg/L, 1.20mg/L, 1.80mg/L, 2.60mg/L, 3.60mg/L, 5.0Omg/L,利用該儀器測(cè)得的氨氮值分別為 0.58mg/L,
1.20mg/L, 1.76mg/L, 2.54mg/L, 3.61mg/L, 5.0mg/L。誤差范圍均小于 ±5%。
[0058]實(shí)施例4
[0059]磷酸二氫鉀溶液配制成總磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，使得標(biāo)準(zhǔn)溶液的總磷濃度為0.lmg/L,
0.2mg/L,0.3mg/L,0.4mg/L,0.5mg/L,0.8mg/L,利用該儀器測(cè)得的總磷值分別為 0.1 lmg/L,
0.19mg/L，0.30mg/L，0.40mg/L，0.52mg/L，0.78mg/L。誤差范圍均小于 ±5%。
【權(quán)利要求】
1.一種氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，包括外殼，其特征在于，還包括: 位于外殼內(nèi)的電路板； 設(shè)置在電路板上的樣品槽，該樣品槽用于容納樣品池； 安裝在電路板上的光源，該光源位于樣品槽的一側(cè)，用于向樣品槽內(nèi)的樣品池發(fā)射檢測(cè)光; 安裝在電路板上的光電池傳感器，該光電池傳感器位于樣品槽的另一側(cè)，用于檢測(cè)樣品池內(nèi)的光電信號(hào)； 安裝在電路板上的信號(hào)處理器，用于接收所述光電信號(hào)并進(jìn)行預(yù)處理； 安裝在電路板上的微控制器，用于接收信號(hào)處理器處理后的信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出； 安裝在電路板上的顯示模塊，用于顯示所述數(shù)字信號(hào)； 位于外殼內(nèi)的內(nèi)置電源，該內(nèi)置電源與電路板相連，用于向電路板提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括: 用于接收所述光電信號(hào)的信號(hào)過(guò)濾器； 用于接收來(lái)自信號(hào)過(guò)濾器發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)放大器； 用于接收來(lái)自信號(hào)放大器發(fā)射的信號(hào)的信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器處理后的信號(hào)發(fā)射至微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述微控制器為MCU微控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述光電池傳感器為可接收400?650nm的光電信號(hào)的娃光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述光源為具有420?425nm和620?625nm兩個(gè)波長(zhǎng)范圍的LED燈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，還設(shè)有光源控制器，該光源控制器用于接收來(lái)自所述微控制器的控制信號(hào)并控制光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述光源、樣品槽和光電池傳感器的中心線位于同一軸線上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述外殼上設(shè)有與顯示模塊對(duì)應(yīng)的可視窗口，所述顯示模塊為液晶顯示模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述外殼上設(shè)有與樣品槽對(duì)應(yīng)的開口，該開口處設(shè)有用于封閉樣品槽的面板蓋；所述外殼上還設(shè)有按鍵，所述按鍵包括開關(guān)鍵、功能鍵和調(diào)零/讀數(shù)鍵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述氨氮-總磷一體式快速檢測(cè)儀，其特征在于，所述電路板上還設(shè)有蜂鳴器，用于接收來(lái)自所述信號(hào)處理器的信號(hào)并提醒檢測(cè)完成。
【文檔編號(hào)】G01N21/78GK203561586SQ201320632598
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】吳丹, 張利娟, 葉興乾, 包偉方, 張麟 申請(qǐng)人:杭州陸恒生物科技有限公司, 浙江大學(xué), 杭州創(chuàng)禾環(huán)保設(shè)備有限公司