水质在线监测仪

加热器部件图
1为电磁阀，2为消解池，3为加热丝,4为加热管5为光源固定架，6为 加热器底盖，7为热电偶，8为透气孔。
加热器特点
1、耐高温；在消解过程中可以加热至175℃，不仅能够让消解反应顺利 进行，而且对整个消解池及其加热器整体没有任何影响。 2、耐高压；可以打破传统的常压消解反应的局限，不仅可以缩短消解反 应时间，而且消解池可以承受0.6兆帕的压力；消解反应时由于加热 丝加热，加热管内的温度上升从而使管内的压力增大，随着管内的温 度逐渐上升，管内的压力增大至0.6兆帕时，加热管内的气体在电磁 阀的作用下就会从透气孔逸散出来，从而保证加热管不会爆裂，消解 池也能够安全连续的工作。 3、耐腐蚀：消解反应在高温强酸性介质的条件下进行的，消解池、九通 阀及其连接的传液管都是耐腐蚀的，消解池中的加热管使用高质石英 材料，都具有抗腐蚀性质，不会受到强酸腐蚀而影响测量结果的准确 性。 4、安全：消解反应过程中需要高温加热，而且是强酸环境，消解池外部 拥有一层安全防护面板，确保仪器工作的安全。
2.3电路单元
2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5 24V直流电源及12V直流电源 继电器 温度变送器与热电偶 继电器板 PLC与触摸屏
2.3.1 24V直流电源及12V直流电源
24V直流电源是以交流电220V转换成24V直流电。 24V电源输出电压：24V（直流） 频率是50HZ 。 12V电源是一个以交流电220V转换成12V直流电 频率是
2.2.2 信号板
信号板示意图
信号板工作原理
信号板：这个PCB板是一个信号放大电路，电路
的供电电压是12V，由12V电源提供。 这个信号板分为二大部分：第一是发射端 ：发射 端的电压是12V 经过整流 由可变电阻改变它的电 流，由光电红外发射二级管转换光信号。第二是 接收：由硅光电池接收，硅光电池把接受的光信 号转换成电信号传输给信号放大电路。 信号经过放大之后传输给PLC AD模块转换，由模 拟信号转换成数字信号。
第二章 仪器的基本结构
2.1计量单元：
计量管、蠕动泵、九通阀的应用。 2.2分析单元： 加热器、信号板、LED灯、硅光电池的应用。 2.3人机界面： 触摸屏的介绍。 2.4电路单元： 仪器各元器件介绍。
2.1计量单元
2.1.1计量管 2.1.2蠕动泵 2.1.3九通阀
2.1.1计量管
蠕动泵具有以下优点和特点：

优点： 1）无沾染-液体只接触泵管，抗腐蚀； 2）易于清洗和清洁-只需简单更换泵管就可重新工作； 3）多用途-柔和，低剪切流动适用于液体、气体、两相流以及高粘流 体； 4）低维护-无密封件，无阀门； 5）很好的自吸功能-非虹吸，可干转并自吸； 特点： 1）性价比极高，可满足单通道，多通道不同工作需求； 2）流量适应范围广，可泵粘液； 3）高精度控制； 4）多项控制，可定时定量多种编程； 5）有配套软件和其他设备；
2.3.2 继电器
继电器示意图
继电器介绍
继电器在这里分别用了直流继电器和交流
继电器，直流继电器用来控制电池阀与加 热的开关。交流继电器用来控制水泵。 继电器的输入低压小电流信号时，二极管 发光，光敏管导通 。 在这里直流继电器4号脚用来输入信号，1 号和3号脚为输入电流，2号脚为输出。
50—60HZ。 12V电源输出电压：12V（直流） 功率为25W。 接线排是一个连接线的接口。 在这里12V电源只需要提供信号板的电源。 24V直流电源和12V直流电源都可以调动输出电压。 电源的地线与外部金属是同一点，交流地与大地相通。 模拟地不与数字地相通。
24V电源接线图
12V电源接线图
水质在线监测仪
第一章：分光光度法的基本原理及 应用
1.1分光光度法介绍
分光光度法，是基于物质对光的选择性吸收而建立 起来的分析方法，包括比色法、可见及紫外分光光度法及 红外光谱法等。分光光度法是通过测定被测物质在特定波 长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和 定量分析的方法。 光度法所应用的光区主要有紫外光区、可见光区和红外光 区。 上述的紫外光区与可见光区是常用的。但分光光度法的应 用光区包括紫外光区，可见光区，红外光区。
2.2.3 LED灯
LED结构以及发光原理 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态
的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是 一个半导体的晶片， 晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电 源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片 由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主 导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这 两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。 当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式 发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光 的颜色，是由形成P-N结的材料决定的 。
蠕动泵工作原理
通过PLC传输脉冲信号给步进驱动器控制蠕动泵，蠕动泵
通过对泵的弹性输送软管（以下简称泵管）交替进行挤压 和释放来泵送流体。随着泵芯的转动，泵管内形成负压， 液体随之流动，蠕动泵就在泵芯和泵管之间的一段泵管形 成“枕”形流体。具有双向同等流量输送能力，无液体空 运转情况下也不会对泵的任何部件造成损害；能产生达 98%的真空度；没有阀、机械密封和填料密封装置，也就 没有这些产生泄露和维护的因素；能轻松的输送气液混合 相流体；可输送各种具有腐蚀、氧化、还原敏感特性的液 体；仅软管为需要替换的部件，更换操作极为简单；除软 管外，所输送产品不与任何部件接触。保证了精确的流量 控制，泵与流体之间也不会相互污染 。
2.1.3九通阀

九通阀示意图
九通阀工作原理
九通阀是多向阀位，它的转换阀位由步进
电机来带动。具体控制由驱动器控制。 当PLC发出指令给九通阀的步进驱动器时， 通过步进驱动器控制九通阀电机转动到所 指定的阀孔位置，使蠕动泵管、计量管、 九通阀孔、F46管、试剂瓶（水样管、消解 池）之间形成一条通的管路。
1.2分光光度法的解析
在分光光度计中，将不同波长的光连续地照射到一定 浓度的样品溶液时，便可得到与众不同波长相对应的吸收 强度。如以波长（λ）为横坐标，吸收强度（A）为纵坐 标，就可绘出该物质的吸收光谱曲线。利用该曲线进行物 质定性、定量的分析方法，称为分光光度法，也称为吸收 光谱法。用紫外光源测定无色物质的方法，称为紫外分光 光度法；用可见光光源测定有色物质的方法，称为可见光 光度法。它们与比色法一样，都以Beer-Lambert定律为 基础。
Biblioteka Baidu
式中：A为吸光度； T为透光度，T=I/I0； I0为入射光强度，I为透射光强度； k为比例系数，与吸光物质的性质、入射光波长及 温度等有关； c为吸光物质浓度； b为吸收层厚度。
吸光度(A)、透光率(T)与浓度(c)的关系
1.3分光光度法在水质在线监测仪的 应用
消解池（吸收池）
吸收池用于盛放分析的试样溶液，让入 射光束通过。吸收池一般有玻璃和石英两 个材料做成，玻璃池只能用于可见光区， 石英池可用于可见光区及紫外光区。 吸收池中加完试样后，消解池两侧的检测 光源通过分析检测到试样反应前后的吸光 度的区别从而转化为浓度，检测试样中被 检测物质的含量。
2.2分析单元
2.2.1 加热器 2.2.2 信号板 2.2.3 LED灯 2.2.4 硅光电池的应用
2.2.1 加热器
加热器示意图（由消解池和电磁阀组成）
加热器介绍
1、加热器是一个消解池，把试剂加到加热管 内部，通过加热来反应。 2、加热器内部由：加热管 加热丝 电池阀 热电偶 红外光检测。 3、消解池添加加试剂时需要电池阀吸合，也 就是把上面的通道打开。当加热时电池阀 关闭，上面的通道封闭。 4、电池阀由继电器控制开关(开关的指令由 PLC发送)。
波长（λ）与吸收强度（A）的关系图
波长范围：(1)200～400nm的紫外光区，(2)400～760nm的可见光 区，(3)2.5～25μm(按波数计为4000cm<-1>～400cm<-1>)的红外光 区。
朗伯－比尔定律
透光度(透射比）T= I / I0
吸光度A与溶液的透光率的关系为 A = lg(1/T)= -lgT = lg(I0/I) = kbc
LED介绍
可见光的光谱和ＬＥＤ白光的关系。 众 所周之，可见光光谱的波长范围为３８０ ｎｍ～７６０ｎｍ，是人眼可感受到的七 色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫， 但这七种颜色的光都各自是一种单色光。 在可见光的光谱中是没有白色光的，因为 白光不是单色光，而是由多种单色光合成 的复合光，
LED特点和优点
2.3.3 温度变送器与热电偶
加热器的工作流程
主要是依靠蠕动泵、计量管、电磁阀和九通 阀来协助完成其功能的，在各部件的相互配合下 顺利的依次进行清洗和加入水样、重铬酸钾消解 溶液、硫酸银溶液（硫酸银作为催化剂加入可以 更有效地氧化直链脂肪化合物）、以及浓硫酸的 混合液。当这些试剂按照标准加入到加热管中后 在强酸性介质中加热回流一定时间，部分重铬酸 钾被水样中可氧化物质还原，从而重铬酸离子氧 化溶液中的有机物后颜色会发生变化，通过测量 光源检测出消解池内液体颜色变化的光电信号。
1.2分光光度法的基本原理
当一束强度为I0的单色光垂直照射某物质的溶液后,由 于一部分光被体系吸收,因此透射光的强度降至I,则溶液的 透光率T为: 根据朗伯(Lambert)-比尔(Beer)定律: A=abc 式中A为吸光度，b为溶液层厚度（cm），c为溶液的 浓度（g/dm^3)， a为吸光系数。其中吸光系数 与溶液的 本性、温度以及波长等因素有关。溶液中其他组分（如溶 剂等）对光的吸收可用空白液扣除。 由上式可知，当固定溶液层厚度l和吸光系数 时，吸光 度A与溶液的浓度成线性关系。在定量分析时，首先需要 测定溶液对不同波长光的吸收情况（吸收光谱），从中确 定最大吸收波长 ，然后以此波长 的光为光源，测定一系 列已知浓度c溶液的吸光度A，作出A~c工作曲线。在分析 未知溶液时，根据测量的吸光度A，查工作曲线即可确定 出相应的浓度。这便是分光光度法测量浓度的基本原理。
LED的内在特征决定了它是最理想的光源去代替传统的光
源，它有着广泛的用途。 1、体积小 LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树 脂里面，所以它非常的小，非常的轻。 2、耗电量低 LED耗电非常低，一般来说LED的工作电压是 2-3.6V。工作电流是0.02-0.03A。这就是说：它消耗的电 不超过0.1W。 3、使用寿命长 在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命可 达10万小时 4、高亮度、低热量、环保 LED是由无毒的材料作成，不 像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。 5、坚固耐用 LED是被完全的封装在环氧树脂里面，它比灯 泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，这些特 点使得LED可以说是不易损坏的。
2.2.4 硅光电池的应用
硅光电池是一种直接把光能转换成电能的
半导体器件。它的结构很简单，核心部分 是一个大面积的PN 结，把一只透明玻璃外 壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭 合回路，当二极管的管芯(PN结)受到光照 时，你就会看到微安表的表针发生偏转， 显示出回路里有电流，这个现象称为光生 伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极 管的PN结大得多，所以受到光照时产生的 电动势和电流也大得多。
计量管示意图
计量管工作原理
计量单元是一个对进排液液体定量的系统。 计量单元：由红外接发收光源、计量管和
计量支架组成。 在计量单元分高低位，在原理上检测方法 是一样的。只不过在不同检测的位置上。
2.1.2蠕动泵
蠕动泵示意图
蠕动泵部件图
蠕动泵的组成： ①：蠕动泵上盖；②：泵管；③：锁头； ④：固定螺杆；⑤：泵芯