海水重金屬現(xiàn)場分析儀器的硬件設(shè)計(jì).pdf

1、本文介紹了一種以光尋址電位傳感器、差分脈沖溶出伏安法和硫?qū)俨Ａщ姌O作為檢測技術(shù)，用于現(xiàn)場檢測海水中九種痕量重金屬元素(銅、鉛、鋅、鎘、鐵、錳、鉻、砷和汞)自動(dòng)分析儀器的硬件設(shè)計(jì)。 儀器在功能上可分為測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。針對不同的測量技術(shù)采用了不同的硬件設(shè)計(jì)方案，并建立了系統(tǒng)的噪聲模型，從而確定了最佳的電路實(shí)現(xiàn)方案。對于光尋址電位傳感器，設(shè)計(jì)了以高精度調(diào)制解調(diào)器和直接數(shù)字頻率合成器件為核心的鎖相放大器。對于差分脈沖伏安溶

2、出測量，使用高精度連續(xù)逼近寄存器型ADC和低偏置電流運(yùn)放構(gòu)成微電流采樣系統(tǒng)；使用高精度DAC和高速大電流緩沖放大器構(gòu)成了恒電位計(jì)，在微控制器的控制下組成電化學(xué)測量系統(tǒng)。對于硫?qū)俨Ａщ姌O，以高精度的Σ-△ADC為核心，配以高輸入阻抗低噪聲的儀表放大器和低漏電流模擬開關(guān)構(gòu)成了多路高精度電極測量系統(tǒng)。編寫了相應(yīng)的功能固件來完成特定功能，包括從簡單的電壓采樣到復(fù)雜的電化學(xué)掃描過程。 控制系統(tǒng)采用微處理器DS80C320和可編程單片機(jī)外

3、圍器件PSD854F2組成最小系統(tǒng)，具有可靠性好，集成度高，配置靈活，可擴(kuò)展性好的特點(diǎn)。根據(jù)在線自動(dòng)測量的實(shí)際要求，在最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了大容量的靜態(tài)存儲(chǔ)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和功率邏輯可尋址鎖存器分別用于暫存大容量的數(shù)據(jù)，記錄數(shù)據(jù)采集時(shí)間以及控制電磁閥、直流電機(jī)等外圍設(shè)備。儀器可以根據(jù)需要靈活配置泵，閥的開啟關(guān)閉順序，延遲時(shí)間等測量參數(shù)，完成各種復(fù)雜的全自動(dòng)操作，保證了測量的準(zhǔn)確性。 對樣機(jī)進(jìn)行了性能測試，包括鎖相放大器的電流分辨率、