船載海水重金屬元素現(xiàn)場自動分析儀系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、該文描述了用于海水中痕量重金屬的在線分析的檢測儀器的硬件和儀器固件的設(shè)計和實現(xiàn).儀器使用多種測量技術(shù)(硫?qū)俨Ａщ姌O,差分脈沖溶出伏安法和光尋址電位傳感器)聯(lián)用測量九種重金屬元素.對于不同的測量技術(shù),儀器中集成了用于測量電極的多通道高精度開路電壓測量系統(tǒng)和用于溶出伏安法測量的多路電化學(xué)測量系統(tǒng),以及用于測量光尋址電位傳感器的鎖相放大器.針對不同的測量技術(shù),我們提出了不同的解決方案.對于硫?qū)俨Ａщ姌O,我們設(shè)計了以高精度的∑△ADC為核心,配

2、以高輸入阻抗低噪聲的前置放大器和低漏電流多路模擬開關(guān)的多路精密電極測量系統(tǒng).對于微分脈沖伏安溶出測量,我們使用高精度高速SAR 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設(shè)計了恒電位計,并與微控制器共通組成電化學(xué)測量系統(tǒng).對于光尋址電位傳感器,我們設(shè)計了以高精度調(diào)制/解調(diào)器件和數(shù)字頻率合成器件為核心的模擬鎖相放大器.儀器中均編寫了相應(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

3、程.所有的子系統(tǒng)均運(yùn)行相同的終端通訊協(xié)議,我們自行設(shè)計并稱之為FlexLynx的協(xié)議,這種基于串行口物理設(shè)備的協(xié)議提供數(shù)據(jù)包組裝,復(fù)雜數(shù)據(jù)校驗利超時重傳等機(jī)制保證可靠的數(shù)據(jù)傳輸.主機(jī)通過PC端的動態(tài)鏈接庫可以完全控制目標(biāo)儀器和獲取采集數(shù)據(jù).儀器內(nèi)嵌軟件可控制儀器自動完成全部測量過程,為全自動在線測量提供完善解決方案.該儀器具全自動測量,適合現(xiàn)場檢測,可擴(kuò)展性好,可靠性高等特點(diǎn).我們對完成的樣機(jī)進(jìn)行了性能測試,包括電化學(xué)系統(tǒng)的電流測量分辨