环境检测电子鼻与电子舌分析仪器设计

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1、浙江大学硕士学位论文摘要本文主要描述了用于痕量重金属现场自动检测电子舌仪器和便携式可燃性气体检测电子鼻硬件和软件的设计与实现。电子舌仪器主要采用差分脉冲溶出伏安法完成六种痕量重金属元素(铜、铅、锌、镉、砷和汞)的现场自动分析．仪器从功能上分为测量系统和控制系统两大部分。我们使用高精度连续逼近寄存器型ADC和低偏置电流运放构成微电流采样系统，并详细分析了微弱电流采样技术；使用高精度DAC和高速大电流单位增益缓冲放大器设计了恒电位仪，并与微控制器共同组成电化学测量系统。控制系统主要实现水路控制、通讯控制和测量控制

2、。控制系统根据上位机的命令配置电磁阀和蠕动泵的开启关闭顺序和延迟时间，自动完成进样、测试、排空废液与清洗。仪器具有全自动测量，可扩展性好，可靠性高等特点，适合现场检测。电子鼻仪器利用催化燃烧式传感器检测可燃性气体。仪器采用便携式，低功耗设计，可以对可燃气体浓度进行现场实时测量，并将测量结果及当前时间保存。选用的催化元件具有优异的稳定性、重复性，响应快速，且输出与气体浓度成线性变化。传感器与电阻组成电桥电路，电桥输出的电压信号经过处理后转化为浓度值，送LED显示并将该值与用户预先设定的报警值进行比较，判断是否需

3、要报警，报警方式采用声光报警。同时仪器具有与Pc机通讯的功能，通过串口可将保存的历史数据输出给Pc机，通过管理软件实现历史数据的回顾与管理。仪器测量电路具有通用性，配合不同气敏元件适当调节参数就可实现对多种气体的测量，具有很强的实用性，适合在有可燃气体潜在危险的场合使用，起到规避事故的作用。最后，我们对完成的样机进行了性能测试，测试结果表明仪器的硬件指标达到了我们的要求．关键词：重金属检测，可燃性气体检测，现场测量浙江大学硕士学位论文AbstractThepaperdcscribesthedesignandi

4、mplementationofanin—situelectricaltongueusedtodetectsixkindsoftraceheavymetals(zn，Cd，Pb，Cu,As，Hg)inwaterandaportableelectricalnoseforflammablegas．Theelectricaltongueinstrumentadoptsdifferentialpulsestrippingvoltammetrytodetecttraceheavymetalsinsituandautoma

5、tically．Theinstrumentcanbedividedintotwopartsbasedonfunction：measurementandcontrolsystem．TheelectrochemicalmeasurementsystemusedtoperformDPSVmeasurementisconstructedwithtwoparts,alow-currentmeasurementsystemconsistsoflowinputbiascurrentoperationalamplifiera

6、ndahighresolutionSARADCandapotentiostatconsistsofhighresolutionDACandhJIghcurrentbufferamplifier：Thecontrolsystemperformsthefunctionsofmeasurement,communicationandsample'stransport．It啪limberlyconfiguretheparameterssuchasopen／closesequenceanddelaytimeofvalve

7、andpump，thusanalyzesampleautomatically．Theinstrumentfeaturesfullautomaticmeasurement,wonderfulextensibilityandhighreliability．TheelectricalnOSCadoptsthermalcatalyticsensorforflammablegas'sdetection．ThesystembasedonMSP430candetectthegasconcentrationconvenien

8、tlyandinrealtime，andbeconfiguredbythebuttons．TheresuRcanbetransmittedtoPCviaUARTfordatastorageandmanagement．Theelectricalnosehasthefunctionsofsoundandlightalarm,voltagemonitoring,real-timedisplaywithth