COD流动注射分析仪的设计与实现

论文摘要

国家“十二五”规划加大了对环境保护的力度,尤其是加强了对重点江河的环保管理。环境保护的一项重要工作就是控制污水的排放,并且对水体的受污染情况进行监测,化学需氧量（COD）是一项衡量水体受污染程度的指标。目前,地表水受到了不同程度的污染,威胁到了人类的健康,所以对地表水的检测成为了一项迫切的工作。本课题的目标是研制地表水COD检测仪,经过对不同检测方法的综合比较之后,采用流动注射联用电化学分析的检测方式,使用环境学院自主研制的COD传感器。仪器的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计部分包括硬件整体框架设计、恒电位电势控制电路、恒电位电流测量电路、模拟滤波电路、D/A和A/D转换电路。系统采用了分布式的电源供电系统,由开关电源和模拟电源组成,模拟电源主要负责为传感器信号采集电路供电,开关电源为工控机、换向阀和注射泵供电。软件部分包括上位机软件和下位机软件部分,上位机软件利用C#语言在VS2008平台上开发并运行在Wince操作系统上,利用了模块化设计的思想,主要包括配置文件模块、串行通信模块、数据处理及图形化显示模块等。下位机软件的开发是在keil开发平台上进行的,包括D／A和A／D驱动模块及串口中断模块设计,主要完成对传感器信号的采集,对数据进行封装成帧及与上位机进行通信等。仪器研制完成后,分别对仪器的电压控制精度、电压控制范围及电流测量分辨率进行了实际测试,电压控制精度O.1mv,电压控制范围-10V～+10V,电流测量分辨率1nA,达到了COD流动注射分析仪的设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 我国环境监测分析仪器行业发展现状
• 1.3 课题研究的主要研究任务及章节安排
• 2 相关技术及理论介绍
• 2.1 流动注射联用技术
• 2.2 不同联用技术的比较及课题所选联用技术
• 2.3 电化学传感器
• 2.4 恒电位电路
• 2.4.1 恒电位电极电势控制结构
• 2.4.2 电流测量结构
• 2.5 小结
• 3 COD流动注射分析仪设计
• 3.1 系统整体设计
• 3.2 器件选型
• 3.3 COD流动注射分析仪硬件框架设计
• 3.4 COD流动注射分析仪软件框架设计
• 3.5 小结
• 4 COD流动注射分析仪电路设计
• 4.1 恒电位电路整体设计
• 4.1.1 恒电位电路电势控制电路设计
• 4.1.2 电流测量电路
• 4.1.3 恒电位电路结构
• 4.1.4 I-V转换电路的设计
• 4.1.5 模拟滤波电路设计
• 4.2 A/D转换电路设计
• 4.3 D/A转换电路的设计
• 4.4 RS232通信接口电路
• 4.5 电源电路设计
• 4.5.1 电源供电系统设计指标及方案
• 4.5.2 集成稳压线性电源设计
• 4.5.3 线性稳压电源性能测试
• 4.6 恒电位电路仿真分析
• 4.6.1 恒电位电路噪声性能分析
• 4.6.2 恒电位电路稳定性仿真分析
• 4.7 电路防干扰及PCB设计
• 4.7.1 电路防干扰设计
• 4.7.2 PCB设计
• 4.8 小结
• 5 COD流动注射分析仪软件设计
• 5.1 软件编程语言选择
• 5.2 通信格式制定
• 5.3 上位机软件设计
• 5.3.1 上位机软件运行平台介绍
• 5.3.2 文件存储
• 5.3.3 上位机软件整体框架
• 5.3.4 上位机软件各个模块流程设置
• 5.4 下位机软件设计
• 5.4.1 Keil uVision3软件简介
• 5.4.2 下位机软件整体系统流程
• 5.5 小结
• 6 COD流动注射分析仪性能测试
• 6.1 电极电压控制精度测试
• 6.2 电压控制范围测试
• 6.3 电流测量分辨率测试
• 6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢