一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)保設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷的進(jìn)步，湖泊、水庫(kù)、河流周邊地區(qū)排污量日益增加，水體富營(yíng)養(yǎng)化已成為一個(gè)世界性的問(wèn)題，水體污染所帶來(lái)的危害也日益突出。近年來(lái)太湖、渤海等頻繁爆發(fā)藍(lán)藻、赤潮，對(duì)水資源造成很嚴(yán)重的破環(huán)。爆發(fā)藍(lán)藻、赤潮主要是由富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生的，富營(yíng)養(yǎng)化是指海洋生態(tài)系統(tǒng)中限制性營(yíng)養(yǎng)鹽的自然增加和人為增加及其引起生態(tài)系統(tǒng)的相應(yīng)變化。海水富營(yíng)養(yǎng)化會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如使水體散發(fā)臭味，增加水體的色度，水體的溶解氧含量降低，向水體釋放有毒物質(zhì)。還會(huì)對(duì)水生生物、群落結(jié)構(gòu)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生生態(tài)效應(yīng)。富營(yíng)養(yǎng)化能促使水中表層浮游藻類的生長(zhǎng)繁殖，爆發(fā)繁殖的藻類覆蓋于水體表層，使得陽(yáng)光難以穿透水層，從而影響深層水體中高等水生植物的光合作用。水體中總磷、氨氮含量的大小直接決定富營(yíng)養(yǎng)化的危害程度，在線監(jiān)測(cè)總磷氨氮得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一直作為反映水質(zhì)狀況的首要指標(biāo)。針對(duì)水質(zhì)污染伴隨的防控問(wèn)題，提升湖泊、水庫(kù)中總磷氨氮在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和在線監(jiān)測(cè)裝置的研究迫在眉睫。特別是適合在野外作業(yè)，綠色能源供電的在線總磷氨氮檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)，符合我國(guó)地表水小型監(jiān)測(cè)站的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]目前市場(chǎng)上在線總磷氨氮檢測(cè)儀主要由幾家國(guó)外大型儀器公司占主導(dǎo)市場(chǎng)，那些廠商提供的在線總磷氨氮檢測(cè)儀主要有以下特點(diǎn):
[0004]1.只能在室溫條件下使用，故一般都在安裝有空調(diào)的實(shí)驗(yàn)室或大型環(huán)境監(jiān)測(cè)站內(nèi)使用；另外試劑超過(guò)一定保質(zhì)期未更換試劑就會(huì)失效給測(cè)量帶來(lái)誤差通過(guò)與實(shí)驗(yàn)室分析法比較后發(fā)現(xiàn)在半個(gè)月的時(shí)間內(nèi)在線監(jiān)測(cè)儀中的試劑如果未更換數(shù)據(jù)差異不大相對(duì)誤差在10%左右半個(gè)月之后不更換試劑則數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差高達(dá)30%至50% ;所以能耗和成本很尚O
[0005]2.檢測(cè)總磷、氨氮的試劑需要保溫，如測(cè)總磷時(shí)需要氧化劑、還原劑以及測(cè)氨氮時(shí)需要的有機(jī)試劑等都不穩(wěn)定，其隨溫度升高，試劑會(huì)快速分解，而造成測(cè)試總磷和氨氮時(shí)加入試劑的有效成分較低，測(cè)量結(jié)果偏離其實(shí)際值，溫度過(guò)低，一些試劑會(huì)結(jié)晶析出，造成管路堵塞和設(shè)備損害。同時(shí)總磷和氨氮檢測(cè)也與環(huán)境溫度相關(guān)，環(huán)境溫度升高總磷檢測(cè)值升高而氨氮檢測(cè)結(jié)果降低；反之，其結(jié)果也相應(yīng)變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型發(fā)明了一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，可有效控制溫控箱的恒溫；同時(shí)考慮到能耗，采用TEC半導(dǎo)體制熱制冷，將試劑和檢測(cè)器置于溫控系統(tǒng)內(nèi)部，同時(shí)采用l~3cm厚的聚氨酯泡沫塑料(競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一般采用聚苯乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料的導(dǎo)熱系數(shù)僅為聚苯乙烯泡沫塑料的1/3左右)作為保溫層，減小的箱體體積(250mmX140mmX120mm)以減少整個(gè)熱傳遞面積來(lái)降低能耗。半導(dǎo)體致冷器(ThermoelectricCooler，簡(jiǎn)稱TEC)是利用半導(dǎo)體材料的泊爾帖效應(yīng)制成的。所謂珀?duì)柼?yīng)，是指當(dāng)直流電流通過(guò)兩種半導(dǎo)體材料組成的電偶時(shí)，其一端吸熱，一端放熱的現(xiàn)象。重?fù)诫s的N型和P型的碲化鉍主要用作TEC的半導(dǎo)體材料，碲化鉍元件采用電串聯(lián)，并且是并行發(fā)熱。TEC包括一些P型和N型對(duì)(組)，它們通過(guò)電極連在一起，并且?jiàn)A在兩個(gè)陶瓷電極之間；當(dāng)有電流從TEC流過(guò)時(shí)，電流產(chǎn)生的熱量會(huì)從TEC的一側(cè)傳到另一側(cè)，在TEC上產(chǎn)生"熱"側(cè)和"冷"側(cè)，這就是TEC的加熱與致冷原理。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，溫控箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和恒溫器，恒溫器連接TEC，TEC通過(guò)線纜與PID控制器連接，溫度傳感器通過(guò)線纜與PID控制器連接；PID控制器根據(jù)溫度檢測(cè)器檢測(cè)溫控箱內(nèi)部溫度來(lái)調(diào)整控制TEC制冷制熱的電流。
[0008]所述溫控箱的材料為l~3cm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料；
[0009]所述溫控箱的體積長(zhǎng)X寬X高=250mmX140mmX120mm ；
[0010]所述的溫控箱內(nèi)設(shè)置試劑瓶和檢測(cè)器；
[0011]所述的檢測(cè)器連接蠕動(dòng)栗#2的環(huán)路，蠕動(dòng)栗的環(huán)路設(shè)于溫控箱內(nèi)；蠕動(dòng)栗#2連接三通閥，三通閥連接檢測(cè)器、試劑和水樣；蠕動(dòng)栗將水樣和試劑抽入環(huán)路，進(jìn)行混合、化學(xué)反應(yīng)，并在檢測(cè)器里進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)環(huán)路和檢測(cè)器設(shè)于溫控箱中，以確保整個(gè)檢測(cè)過(guò)程都處于恒溫狀態(tài)，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。
[0012]有益效果:本實(shí)用新型溫控效果好，能耗低、體積小。同時(shí)解決了野外檢測(cè)問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理。
[0015]如圖1所示，一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，包括一溫控箱I，溫控箱I內(nèi)設(shè)有溫度傳感器4和恒溫器3，恒溫器3連接TEC2，恒溫器3將溫控箱I內(nèi)的熱量通過(guò)TEC2排出，TEC2通過(guò)線纜與PID控制器5連接，溫度傳感器4通過(guò)線纜與PID控制器連接5 ;PID控制器5根據(jù)溫度傳感器4檢測(cè)溫控箱I內(nèi)部溫度來(lái)調(diào)整控制TEC2制冷制熱的電流，以達(dá)到控制溫控箱I內(nèi)溫度的效果。所述溫控箱I的材料為l~3cm厚的聚氨酯泡沫塑料；所述溫控箱I的體積長(zhǎng)X寬X高=250mmX140mmX120mm ;所述的溫控箱I內(nèi)設(shè)置試劑瓶12和檢測(cè)器6 ;所述的檢測(cè)器6連接蠕動(dòng)栗9的環(huán)路10，蠕動(dòng)栗9的環(huán)路10設(shè)在溫控箱I內(nèi)；一號(hào)三通閥7分別連接蠕動(dòng)栗9的環(huán)路10、檢測(cè)器6和試劑12，二號(hào)三通閥8分別連接蠕動(dòng)栗9的環(huán)路10、檢測(cè)器6和水樣11 ;蠕動(dòng)栗9將水樣11和試劑12抽入環(huán)路10，進(jìn)行混合、化學(xué)反應(yīng)，并在檢測(cè)器6里進(jìn)行檢測(cè)。環(huán)路10和檢測(cè)器6設(shè)于溫控箱I中，以確保整個(gè)檢測(cè)過(guò)程都處于恒溫狀態(tài)，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。
[0016]工作原理:工作時(shí)，溫度檢測(cè)器會(huì)檢測(cè)溫控系統(tǒng)內(nèi)部溫度Tt，并與設(shè)定設(shè)定溫度Ts進(jìn)行比較，當(dāng)Tt>Ts時(shí)，PID控制器向TEC輸出正向電流，TEC開(kāi)始制冷，如果Tt〈Ts，PID控制器向TEC輸出反向電流，TEC就開(kāi)始制熱，同時(shí)PID控制器采用特定P、1、D和時(shí)間t參數(shù)可進(jìn)行精確控制，以保持溫控系統(tǒng)內(nèi)部溫度始終為設(shè)定溫度，誤差一般為±0.5°C。
[0017]另為確保整個(gè)溫控系統(tǒng)低能耗，需要減少熱量由外部擴(kuò)散到箱體內(nèi)部，故:a)采用導(dǎo)熱系數(shù)很低的材料-聚氨酯泡沫塑料，其導(dǎo)熱系數(shù)為普通保溫泡沫塑料的1/3，
0.018W/m*K ;b)減少溫控箱整個(gè)面積，故需要很小的箱體體積。
[0018]本實(shí)用新型可達(dá)到:環(huán)境溫度在50 °C時(shí)，溫控系統(tǒng)內(nèi)部溫度可以控制在25±0.50C ;以確保試劑的保溫和檢測(cè)器溫度的穩(wěn)定；環(huán)境溫度變化時(shí)，其P04，TP和NH3測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，其特征在于:溫控箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和恒溫器，恒溫器連接TEC，TEC通過(guò)線纜與PID控制器連接，溫度傳感器通過(guò)線纜與PID控制器連接；PID控制器根據(jù)溫度檢測(cè)器檢測(cè)溫控箱內(nèi)部溫度來(lái)調(diào)整控制TEC制冷制熱的電流。2.如權(quán)利要求1所述的在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，其特征在于:所述溫控箱的材料為l~3cm厚的硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。3.如權(quán)利要求1所述的在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，其特征在于:所述溫控箱的體積長(zhǎng)X寬X高=250mmX140mmX120mm。4.如權(quán)利要求1所述的在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，其特征在于:所述的溫控箱內(nèi)設(shè)置試劑瓶和檢測(cè)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種在線低能耗野外原位營(yíng)養(yǎng)鹽檢測(cè)儀的溫控系統(tǒng)，溫控箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器和恒溫器，恒溫器連接TEC，TEC通過(guò)線纜與PID控制器連接，溫度傳感器通過(guò)線纜與PID控制器連接；PID控制器根據(jù)溫度檢測(cè)器檢測(cè)溫控箱內(nèi)部溫度來(lái)調(diào)整控制TEC制冷制熱的電流。所述的檢測(cè)器連接蠕動(dòng)泵#2的環(huán)路，蠕動(dòng)泵的環(huán)路設(shè)于溫控箱內(nèi)；蠕動(dòng)泵#2連接三通閥，三通閥連接檢測(cè)器、試劑和水樣；蠕動(dòng)泵將水樣和試劑抽入環(huán)路，進(jìn)行混合、化學(xué)反應(yīng)，并在檢測(cè)器里進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)環(huán)路和檢測(cè)器設(shè)于溫控箱中，以確保整個(gè)檢測(cè)過(guò)程都處于恒溫狀態(tài)，以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確性。本實(shí)用新型溫控效果好，能耗低、體積小。同時(shí)解決了野外檢測(cè)問(wèn)題。
【IPC分類】G05D23/20
【公開(kāi)號(hào)】CN205210722
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520882884
【發(fā)明人】鄧守權(quán), 董正龍, 王愛(ài)軍, 羅陳, 江瑞凱
【申請(qǐng)人】上海澤銘環(huán)境科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日