水环境重金属检测仪器的硬件设计

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1、浙江大学硕：L学位论文摘要摘要本文的内容主要分为两部分，首先分别介绍了基于光寻址电位传感器和电化学电极的无线传感节点的设计，设计根据不同传感器的测量需要设计了完全不同的测量电路，同时主控芯片和射频芯片也采用了功能上有差异的芯片；其次介绍了一种以差分脉冲溶出伏安法作为检测技术，用于现场检测海水中痕量重金属元素(铜、铅、锌、镉)的自动分析仪器的硬件设计。海水中重金属含量的检测可以借助于逐渐发展成熟的无线传感网络来实现，无线传感网络为人们提供了一种全新的获取信息，处理信息的方式，传感器节点采用功耗极低的MSP430作为控制器，配以测量电路、

2、无线传输电路实现节点的功能。两种节点由于测量的信号不同所以其测量电路有明显差异，其中光寻址电位传感器产生的是正弦交流小信号，电化学传感器产生的是直流小信号，所以针对光寻址电位传感器节点部分，主控芯片采用了MSP430FG4619，测量电路应用以AD5933为核心的锁相电路实现，无线传输芯片采用了CC2500芯片．针对电化学传感器节点部分，主控芯片采用了功能更为强大、功耗控制更加优异的MSP430F5438，测量电路以24位的ADSl251为核心实现，无线传输芯片采用了支持Zigbee协议的CC2420芯片。仪器在功能上可分为测量系统和

3、控制系统两大部分。测量系统采用了差分脉冲伏安溶出法，使用高精度ADC和低偏置电流运放构成微电流采样系统，使用高精度DAC和大电流缓冲放大器构成了恒电位仪，在控制系统的控制下完成测量；控制系统采用微处理器DS80C320和可编程单片机外围器件PSD854F2组成最小系统，根据需要灵活配置泵，阀的开启关闭顺序，延迟时间等测量参数，完成各种复杂的全自动操作，保证了测量的准确性。我们对无线节点以及样机分别进行了性能测试，对无线节点方面，做了信号源分辨率、电流分辨率、功耗测试和传输距离测试，样机测试包括电化学系统的电流分辨率、恒电位仪输出稳定性

4、测试。测试结果表明硬件指标均达到了设计要求，目前我们设计的节点和仪器正在实验室进行测试，实践表明我们的系统无论是节点还是仪器均达到设计要求。关键词：重金属检测，自动分析仪，无线传感网络，无线节点浙江大学硕士学位论文AbstractThepaperisdividedintotwoparts．Firstly，thedesignofawirelesssensornodebasedonlightaddressablepotentiometricsensor(LAPS)isintroduced．Themeasurementcircuitofno

5、dediffersbecauseofthedifferentdemand．Thenanon．1ineautomaticanalyticalinstrumentusedtodetectfourkindsoftraceheavymetals(Zn，Cd，Pb，Cu)ofseawaterisintroduced，whichusesthemethodofdifferentialpulsestrippingvoltammetry(DPSV)．Thedevelopingwirelesssensornetwork(wsy)canbeinvolved

6、tothedetectionoftraceheavymetals．Wirelesssensornetworkhasprovidedanewmethodofgettinganddealingwithinformation．ThewirelesssensornodeusesMSP430asthecontrolunittoachievethedetectionwiththemeasuringcircuitandwirelesstransfercircuit．TheLAPSnodemeasurestheweakACsignalwhilethe

7、electrochemistrynodemeasurestheweakDCsignal．SotheLAPSnodeusesMSP430FG4619asthecontrolchip，andAD5933asthecoreofmeasurementcircuit，andCC2500asthewirelesstransferchip．TheelectrochemistrynodeusesMSP430F5438asthecontrolchip，andADSI251asthecoreofmeasurementcircuit，andCC2420as

8、thewirelesstransferchipwhichsupportstheZigbeeprotoc01．1heinstrumentcontainstwopartsinfunction．themeasuringsyst