[发明专利]一种多量程海水原位营养盐传感器控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种多量程海水原位营养盐传感器控制系统及其控制方法，所述的控制系统包括微处理器，与微处理器电连接并受其控制的驱动模块、信号处理模块、通信模块、漏液检测模块和存储模块，其中驱动模块包括换向阀驱动模块、混合泵驱动模块、过滤泵驱动模块、紫外灯驱动模块、加热器驱动模块、LED光源驱动模块和光电二极管驱动模块。本发明所公开的控制系统，包括驱动模块、信号处理模块、通信模块、漏液检测模块、存储模块和电源管理模块，各模块功能的实现由微处理器统一控制和调配，可以减小因搭建不同浓度、光强的测控系统而产生的成本和仪器体积，使控制系统的集成度和稳定性大大提高。

技术领域

本发明属于仪器仪表领域，特别涉及该领域中的一种多量程海水原位营养盐传感器控制系统及控制方法。

背景技术

海水中的亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、磷和硅等物质是海洋浮游植物生长所必须的营养元素。然而，如果其含量较高，和水中其他营养盐类共同作用便可能引起水体的富营养化，造成水生植物的大量繁殖，过多的消耗水体中的溶解氧，从而破坏海洋的生态环境，以致引起赤潮和有机污染。海洋中氨氮、硅酸盐等既是评价海区营养盐贫富的重要参数，也是评价海区环境污染的重要指标，因此氨氮、硅酸盐等一直是海洋环境监测的主要对象，它们的分布和变化规律对于海洋水产的开发，海洋环境保护，海洋水文预报等海洋科学研究具有重大意义。

为了准确系统的掌握某海区海水水团中营养盐含量、变化规律及监测海水富营养化程度，需要对海水中营养盐进行定点、实时、长期的连续监测，实现营养盐自动分析就显得特别重要。随着社会的发展，营养盐自动分析技术和现场测量仪的开发越来越受到世界的广泛重视，早期基于薄膜和离子选择电极构成的化学传感器普遍存在测量稳定性差、干扰多等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种可以适应不同营养盐浓度，并且能够同时进行荧光检测和光度计比色的多量程海水原位营养盐传感器控制系统及控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种多量程海水原位营养盐传感器控制系统，其改进之处在于：所述的控制系统包括微处理器，与微处理器电连接并受其控制的驱动模块、信号处理模块、通信模块、漏液检测模块和存储模块，其中驱动模块包括换向阀驱动模块、混合泵驱动模块、过滤泵驱动模块、紫外灯驱动模块、加热器驱动模块、LED光源驱动模块和光电二极管驱动模块，其中信号处理模块包括与上述光电二极管驱动模块电连接的N路光电二极管，N≥2，该N路光电二极管还依次通过信号选择模块、程控放大模块和模数转换模块与微处理器电连接，上述的信号选择模块和程控放大模块也分别与微处理器电连接并受其控制，电源管理模块为控制系统中的各部件供电。

进一步的，所述的电源管理模块包括与供电端电连接的保护电路，与保护电路电连接的普通电源、功率电源、模拟电源和基准电源，各个电源之间通过磁珠和0Ω电阻单点联结，其中功率电源为驱动模块供电、模拟电源为信号处理模块供电、基准电源为信号处理模块提供参考电压、普通电源为控制系统的其它部分供电。

进一步的，供电端额定电压12V，保护电路限压16V，限流5A，分别由阈值为16V的瞬态抑制二极管和5A的可恢复保险丝实现；模拟电源为集成隔离电源产生的±12V电源；通过模拟电源为精密稳压电源供电得到精度为1‰的5V基准电源。

进一步的，所述的换向阀驱动模块由NPN型达林顿管阵列构成，采用共发射极接法，配置电阻使达林顿管在饱和区和截止区之间切换，其基极限流电阻为2.7kΩ，分压电阻为10kΩ。

进一步的，所述的混合泵驱动模块和过滤泵驱动模块为步进电机驱动电路，微处理器通过定时器产生1~10kHz脉冲信号进行调速，通过改变脉冲的时序进行换向，此外步进电机驱动电路把输出电流限制在3A以内，输出功率限制在10W以内；所述的紫外灯驱动模块和加热器驱动模块为继电器控制方式，紫外灯和加热器接继电器的常开端，继电器控制端反向并联肖特基二极管续流，微处理器通过控制NPN型三极管驱动继电器的接通和断开来实现紫外灯和加热器的打开和关闭。