專利名稱:多功能全自動(dòng)水質(zhì)測定儀的制作方法
本實(shí)用新型屬于水質(zhì)的電導(dǎo)、PH值、含砷、含汞量連續(xù)自動(dòng)測定儀器。
測定水質(zhì)的電導(dǎo)、PH值、含砷、含汞量，在現(xiàn)階段都是使用單項(xiàng)的專用儀器，雖然電導(dǎo)、PH值可以聯(lián)合測定，但無連續(xù)自動(dòng)測定儀，而測砷含量還未見有現(xiàn)場測試儀器。因此，目前對(duì)水質(zhì)測定的儀器不完整、單項(xiàng)測定儀人工操作勞動(dòng)量大，由于不能連續(xù)測定、不能得到完整的數(shù)據(jù)，使人們難以得倒準(zhǔn)確分析的結(jié)果。
本實(shí)用新型的目的是要克服已有的測定儀的不足之處，提供一種能夠?qū)λ|(zhì)的電導(dǎo)、PH值、含砷、含汞量進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)的聯(lián)合測定的測定儀。
本實(shí)用新型的目的是用以下方式實(shí)現(xiàn)的，將電導(dǎo)測定裝置、PH值測定裝置、含砷量測定裝置、含汞量測定裝置用微型計(jì)算機(jī)連接起來組成能對(duì)這些裝置進(jìn)行控制、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣，自動(dòng)加液、自動(dòng)測試和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印結(jié)果的多功能測定儀，微型計(jì)算機(jī)與測定裝置電連接，通過控制真空泵、蠕動(dòng)泵按一定的程序進(jìn)行自動(dòng)采樣、自動(dòng)加液、自動(dòng)排廢、自動(dòng)測試，然后將測定的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理并打印結(jié)果。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型控制方框圖；圖3本實(shí)用新型電路原理方框圖；圖4雙面排液蠕動(dòng)泵主視圖；圖5雙面排液蠕動(dòng)泵橫剖視圖6本實(shí)用新型測試柜示意圖；圖7三通閥(14)控制閥；圖8微型計(jì)算機(jī)操作程序方框圖。
圖中1、2－蠕動(dòng)泵，3－真空泵、4－測汞儀，5－PH計(jì)、6－(電導(dǎo)、砷)檢測器、7、8－緩沖瓶、9－定量管、10－反應(yīng)杯、11－砷化氫洗滌瓶、12－吸收池、13－測砷電極、14－三通閥、15－干燥管、16－電導(dǎo)電極、17－PH電極、18、19、20－試劑瓶(其中瓶18中為50％酒石酸液、瓶19中為10％硼氫化鈉液、瓶20中為溴化汞液)，21、22－干簧繼電器、23－水池、24－支管(加標(biāo)準(zhǔn)樣時(shí)用，平時(shí)塞緊)，25－放大器、26、27、28、29－干簧繼電器、30－測量保持器、31－模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A／D)、32－微型計(jì)算機(jī)、33－光電耦合隔離器、34、35、36－中間繼電器、37－打印機(jī)、38－錄音機(jī)(輸入程序)插口、39－顯示鍵盤、40－外發(fā)信號(hào)芯片、41－輸入接口芯片(PI02)、42－輸出接口芯片(PI01)、43－時(shí)鐘、44－輸出輸入譯碼器、45－計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器(CTC)、46－復(fù)位鍵、47－單步邏輯器、48－固化程序器寫入開關(guān)、49－存貯器譯碼器、50、51、52、53－固化程序器(EPROM)、54、55、56、57－存貯器、A、B、C、D－打印機(jī)(3)的A針、B針、C針、D針，M－打印機(jī)(37)的馬達(dá)、T－T脈沖器、R－R脈沖器、OFF－關(guān)打印機(jī)馬達(dá)開關(guān)、58－計(jì)算機(jī)電路框圖、59－電源、60－測試電路、61－自動(dòng)采樣、加液排廢電路框圖、62－變壓器、63、64－電源板、65－傳動(dòng)軸、66－軸套、67、68－弧形壓板、69－步進(jìn)電機(jī)、70－壓液滾輪、71－固定構(gòu)形夾管物、72－滾輪固定板、73、74－硅膠管、75－采樣管、76－多路轉(zhuǎn)換器、77－測試柜。
干簧繼電器(26、27、28、29)組成多路轉(zhuǎn)換器，輸入接口芯片(41)、輸出接口芯片(42)系8位并行可編程芯片，每片電路有兩個(gè)通道，分別為1B1(i＝0、1、2、3、4、5、6、7、)、2B1(i＝0、1、2、3、4、5、6、7)，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器(45)是具有可編程計(jì)數(shù)／定時(shí)并有4個(gè)通道的大規(guī)模集成電路芯片，錄音機(jī)(輸入程序)插口(38)是在用戶需要把程序?qū)懭氪艓е袝r(shí)，將錄音機(jī)輸出線插頭扦入此插口中，可按程序?qū)懭牖蜉敵鲆言O(shè)定的程序，復(fù)位鍵(46)是由兩個(gè)74L504非門和阻容電路組成的復(fù)位電路，加電時(shí)，由于電容C的作用產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，開電源后壓下此鍵全機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，即監(jiān)控狀態(tài)，如運(yùn)行用戶程序時(shí)，壓下此鍵，則復(fù)位到用戶程序初始化狀態(tài)。測量保持器(30)是用來保持一段時(shí)間的測量信號(hào)的器件，因?yàn)闇y量信號(hào)可能是隨時(shí)變化的，而A／D轉(zhuǎn)換器(31)把一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量是需要一定的時(shí)間，在此轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)要求信號(hào)不變。三通閥(14)的作用是將反應(yīng)環(huán)(10)里放出的氣體分別導(dǎo)向測汞儀(4)前的干燥管(15)和砷化氫洗滌瓶(11)，反應(yīng)杯(10)中水樣中的汞、砷與試劑瓶(19、20)放出的酒石酸液、硼氫化鈉液起反應(yīng)，首先放出汞蒸氣，由于三通閥(14)通向砷化氫洗滌瓶(11)的管路被夾死，而通向干燥管(15)的管路開啟，汞蒸氣進(jìn)入干燥管(15)，再達(dá)到測汞儀(4)、實(shí)現(xiàn)測汞、一段時(shí)間之后，反應(yīng)杯(10)中反應(yīng)生成砷化氫氣體放出，這時(shí)，將三通閥(14)通向干燥管(15)的通路夾死，而將通向砷化氫洗滌瓶(11)的管路開啟，實(shí)現(xiàn)測砷。對(duì)三通閥(14)的控制參看圖8，其控制部分主要由五個(gè)繼電器組成干簧繼電器(27)夾住通往測汞儀(4)的硅膠管、干簧繼電器(29)夾住通往測砷的硅膠管、干簧繼電器(26、28)接受光電耦合隔離器(33)的電信號(hào)，干簧繼電器(26)再控制干簧繼電器(27)和繼電器(34)，干簧繼電器(28)再控制干簧繼電器(29)和繼電器(34)、繼電器(34)控制真空泵(3)的開啟。當(dāng)其中一路測汞程序送高電平時(shí)，真空泵(3)啟動(dòng)，干簧繼電器(27)釋放，通往測汞儀(4)的硅膠管導(dǎo)通，汞蒸氣進(jìn)入干燥管(15)，再進(jìn)入測汞儀(4)，當(dāng)?shù)綔y砷程序時(shí)，另一路測砷程序送高電平、真空泵(3)啟動(dòng)，干簧繼電器(29)釋放、通往測砷的硅膠管導(dǎo)通(這時(shí)干簧繼電器(27)已吸合、通往測汞儀的硅膠管已夾死)，砷化氫氣體進(jìn)入砷化氫洗滌瓶(11)，再進(jìn)吸收池(12)，即可測定砷。
本實(shí)用新型的電導(dǎo)測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、緩沖瓶(8)、電導(dǎo)電極(16)、檢測器(6)、蠕動(dòng)泵(2)、真空泵(3)組成；PH值測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、緩沖瓶(8)、蠕動(dòng)泵(2)、真空泵(3)、PH電極(17)、PH計(jì)(5)組成；含汞量測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、蠕動(dòng)泵(1、2)、反應(yīng)杯(10)、試劑瓶(18、19)、干燥管(15)、測汞儀(4)、緩沖瓶(7)、真空泵(3)組成；含砷量測定裝置由取樣管(75)、定量管(9)、蠕動(dòng)泵(1、2)、反應(yīng)杯(10)、測砷電極(13)、試劑瓶(18、19、20)、砷化氫洗滌瓶(11)、緩沖瓶(7)、檢測器(6)、真空泵(3)組成。本測定儀的工作過程由微型計(jì)算機(jī)(32)來進(jìn)行控制，微型計(jì)算機(jī)(32)通過光電耦合隔離器(32)、中間繼電器(34、35、36)與真空泵(3)、蠕動(dòng)泵(1、2)電連接，通過對(duì)真空泵(3)、蠕動(dòng)泵(1、2)的控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣、自動(dòng)加液、自動(dòng)排廢、自動(dòng)測試，并將測汞儀(4)、PH計(jì)(5)、電導(dǎo)、砷檢測器(6)所得的測量信號(hào)經(jīng)由放大器(25)、由干簧繼電器組成的多路轉(zhuǎn)換器(76)、測量保持器(30)、模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)，在微型計(jì)算機(jī)(32)里進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其結(jié)果由打印機(jī)(37)打印出來。
本實(shí)用新型的全部操作程序已固化在EPROM(50、51、52、53)中，測試前只將蠕動(dòng)泵(1、2)、真空泵(3)、及測汞儀(4)、PH計(jì)(5)、電導(dǎo)儀(6)的電源開關(guān)打開、并校正后，往計(jì)算機(jī)(32)中的相應(yīng)存貯單元送入啟動(dòng)程序首地址、A／D(31)轉(zhuǎn)換中斷地址、打印中斷地址，打印首地址、及打印方式參數(shù)、程序執(zhí)行時(shí)間參數(shù)、打印執(zhí)行參數(shù)，再按計(jì)算機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)計(jì)算機(jī)開始執(zhí)行程序。啟動(dòng)蠕動(dòng)泵(1)排廢、啟動(dòng)蠕動(dòng)泵(2)進(jìn)樣、加液，啟動(dòng)真空泵(3)采樣、抽氣、測試汞、測試PH、測試電導(dǎo)、測試砷。在測試過程中立即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后打印結(jié)果、清零、再啟動(dòng)循環(huán)執(zhí)行上述程序。第一次打印結(jié)果作廢，因?yàn)槎抗?9)內(nèi)、吸收池(12)內(nèi)、反應(yīng)杯(10)內(nèi)的液體要更新后方能使測試結(jié)果正確。當(dāng)計(jì)算機(jī)按程序送高電平入PI02(41)的2B。通過光電耦合隔離器(33)使中間繼電器(36)吸合，蠕動(dòng)泵(1)啟動(dòng)，將反應(yīng)杯(10)、吸收池(12)中的廢液排出至排完為止(時(shí)間按送入的時(shí)間參數(shù)執(zhí)行)，此時(shí)計(jì)算機(jī)送低電平入接口(2B0)，蠕動(dòng)泵(1)停轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算機(jī)按程序送高電平入接口(2B1)使中間繼電器(35)吸合，蠕動(dòng)泵(2)啟動(dòng)，此時(shí)定量管(9)的水樣、試劑瓶(18、19)中的試劑送入反應(yīng)杯(10)，試劑瓶(20)中的試劑送入吸收池(12)。當(dāng)執(zhí)行時(shí)間到，計(jì)算機(jī)送低電平入接口(2B1)，中間繼電器(35)截止，蠕動(dòng)泵(2)停轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)算機(jī)按程序送高電平入接口2B2，使中間繼電器(34)吸合，真空泵(3)啟動(dòng)，此時(shí)緩沖瓶(7、8)，定量管(9)被抽成真空，水池(23)中的水樣被抽入定量管(9)，繼而進(jìn)入緩沖瓶(8)，待水量約為容量的2／3處時(shí)，計(jì)算機(jī)送低電平入接口(2B2)、中間繼電器(34)截止，真空泵停轉(zhuǎn)，因此PH值、電導(dǎo)、含汞、含砷量的自動(dòng)測量過程如下1、PH值的自動(dòng)測定當(dāng)真空泵(3)停轉(zhuǎn)后，計(jì)算機(jī)送高電平入PI02(41)的2B5，干簧繼電器(27)接通，此時(shí)PH電極(17)信號(hào)送入PH計(jì)(5)，經(jīng)放大器(25)、采樣保持(30)、進(jìn)入模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)，使之變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，送入存貯器(54、55、56、57)。
2、電導(dǎo)的自動(dòng)測定在測PH值后，接著計(jì)算機(jī)送高電平入PI02(41)的2B6，干簧繼電器(27、22)導(dǎo)通，此時(shí)電導(dǎo)電極(16)信號(hào)送入電導(dǎo)儀(16)，經(jīng)放大器(25)、采樣保持(30)、進(jìn)入模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)，使之變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，送入存貯器(54、55、56、57)。
3、含汞量的自動(dòng)測量在蠕動(dòng)泵(2)停轉(zhuǎn)后，水樣、試劑進(jìn)入反應(yīng)杯(10)，經(jīng)反應(yīng)后生成汞蒸氣，在真空泵(3)啟動(dòng)時(shí)，汞蒸氣經(jīng)三通閥(14)，干燥管(15)，進(jìn)入測汞儀變成電信號(hào)。在此同時(shí)，計(jì)算機(jī)送高電平入PI02(41)的2B4，干簧繼電器(26)導(dǎo)通，測汞儀(4)上的電信號(hào)，經(jīng)放大器(25)放大，采樣保持器(30)、進(jìn)入模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，送入存貯器(54、55、56、57)。
4、砷的自動(dòng)測定在蠕動(dòng)泵(2)停轉(zhuǎn)后，水樣、試劑進(jìn)入反應(yīng)杯(10)，經(jīng)反應(yīng)生成砷化氫，在真空泵(3)啟動(dòng)時(shí)，砷化氫、經(jīng)三通閥(14)、洗滌瓶(11)、進(jìn)入吸收池(12)吸收。測砷電極(13)把電訊號(hào)送入檢測器(6)，此時(shí)計(jì)算機(jī)送高電平PI02(41)的2B7，干簧繼電器(21、29)導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng)放大器(25)采樣保持(30)進(jìn)入模擬量／數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)，使之能變成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字量，再送入存貯器(54、55、56、57)。
測試結(jié)果的數(shù)據(jù)處理自動(dòng)打印各存貯單元中的數(shù)字量，按固化在EPROM(50、51、52、53)中的固定程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理、再轉(zhuǎn)換為ASC－Ⅱ碼，送入打印存貯器，最后調(diào)用打印程序，啟動(dòng)打印馬達(dá)(M)，A針、B針、C針、D針即按計(jì)算機(jī)送入PI01(42)的1B0、1B1、1B2、1B3的電平動(dòng)作，打印出測試數(shù)據(jù)，最后送低電平入PIO(42)的1B5停止打印。
本實(shí)用新型經(jīng)試驗(yàn)，可達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo)1、測試范圍、精度、靈敏度測試項(xiàng)目 測試范圍 測試精度 靈敏度PH 2－12PH 0.1PH 0.05PH電導(dǎo) 0.05－104μV／Cm ≤±1.5％汞 0.5－1×102PPb 20％ 下眼0.5PPb砷 30－1×103PPb 10％ 下眼30PPb2、采樣揚(yáng)程≤8米3、電源單相220V、10A、50HZ本實(shí)用新型所采用的蠕動(dòng)泵(1、2)，可對(duì)現(xiàn)有的單邊夾一種規(guī)格硅膠管的蠕動(dòng)泵進(jìn)行改進(jìn)，使之成為雙邊夾兩種規(guī)格的硅膠管的蠕動(dòng)泵，如圖4、圖5所示，以蠕動(dòng)泵的縱剖面為對(duì)稱面，在與弧形壓板(67)和硅膠管(73)相對(duì)應(yīng)的對(duì)稱位置上安裝相應(yīng)的弧形壓板(68)和硅膠管(74)，這樣蠕動(dòng)泵可以同時(shí)吸入排出幾種不同的液體，就可減少本測定儀所需蠕動(dòng)泵的數(shù)量(只需兩臺(tái))，減少儀器的重量，降低生產(chǎn)成本，并且測試過程中、協(xié)調(diào)性好。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、可同時(shí)測量反映水質(zhì)的四個(gè)主要項(xiàng)目即PH值、電導(dǎo)、含砷、含汞量；2、可進(jìn)行連續(xù)全自動(dòng)測定；3、可自動(dòng)采樣、定量試樣體積可從10調(diào)至100毫升，采用蠕動(dòng)泵加液、進(jìn)樣、排廢、動(dòng)作可靠無誤。
4、周圍化程序進(jìn)行自動(dòng)測定，配好試劑，接通電源、啟動(dòng)程序，就可連續(xù)自動(dòng)測定，可實(shí)現(xiàn)無人操作。
5、每次測試周期、測試結(jié)果即可打印，以備查閱、留存。
6、儀器設(shè)計(jì)合理，使用操作方便、維護(hù)容易。
權(quán)利要求
1.一種測定水質(zhì)的電導(dǎo)、pH值、含砷量、含汞量的多功能測定儀，其特征在于該測定儀由電導(dǎo)測定裝置、pH值測定裝置、含砷量測定裝置、含汞量測定裝置以及連接這些裝置，對(duì)這些裝置進(jìn)行控制、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣、自動(dòng)加液、自動(dòng)排廢、自動(dòng)測試、數(shù)據(jù)處理、打印結(jié)果的微型計(jì)算機(jī)(32)組成，微型計(jì)算機(jī)(32)通過模擬量/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(31)、測量保持器(30)、多路轉(zhuǎn)換器、測量放大器(25)與測汞儀(4)、pH計(jì)(5)、電導(dǎo)、砷檢測器(6)電連接，通過光電耦合隔離器(33)、中間繼電器(34、35、36)與真空泵(3)、蠕動(dòng)泵(1、2)電連接，電導(dǎo)測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、緩沖瓶(8)、電導(dǎo)電極(16)、檢測器(6)、蠕動(dòng)泵(2)、真空泵(3)組成，pH值測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、緩沖瓶(8)、蠕動(dòng)泵(2)、真空泵(3)、pH電極(17)、pH計(jì)(5)組成，含汞量測定裝置由采樣管(75)、定量管(9)、蠕動(dòng)泵(1、2)、反應(yīng)杯(10)、試劑瓶(18、19)、干燥管(15)、測汞儀(4)、緩沖瓶(7)、真空泵(3)組成，含砷量測定裝置由取樣管(75)、定量管(9)、蠕動(dòng)泵(1、2)、反應(yīng)杯(10)、試劑瓶(18、19、20)、砷化氫洗滌瓶(11)、測砷電極(13)、緩沖瓶(7)、檢測器(6)、真空泵(3)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水質(zhì)測定儀，其特征在于反應(yīng)杯(10)和干燥管(15)、砷化氫洗滌瓶(11)之間裝置有三通閥(14)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的水質(zhì)測定儀，其特征在于電導(dǎo)電極(16)與檢測器(6)之間電接有干簧繼電器(22)、測砷電極(13)與檢測器(6)之間電接有干簧繼電器(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的水質(zhì)測定儀，所采用的蠕動(dòng)泵包括傳動(dòng)軸(65)、軸套(66)、弧形壓板(67)、步進(jìn)電機(jī)(69)、壓液滾輪(70)，固定構(gòu)形夾管物(71)、滾輪固定板(72)，硅膠管(73)，其特征在于以蠕動(dòng)泵的縱剖面為對(duì)稱面，在與弧形壓板(67)和硅膠管(73)相對(duì)應(yīng)的對(duì)稱位置上安裝有相應(yīng)的弧形壓板(68)和硅膠管(74)。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于水質(zhì)的電導(dǎo)、pH值，含砷、含汞量連續(xù)自動(dòng)測定儀器。該測定儀是將電導(dǎo)測定裝置、pH值測定裝置、含砷量測定裝置、含汞量測定裝置用微型計(jì)算機(jī)連接起來、組成能對(duì)這些裝置進(jìn)行控制、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采樣、自動(dòng)加液、自動(dòng)測試和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印結(jié)果的多功能測定儀、微型計(jì)算機(jī)與測定裝置電連接，通過真空泵、蠕動(dòng)泵的控制完成自動(dòng)連續(xù)測定過程，將測試結(jié)果由微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果打印出來。
文檔編號(hào)G01N27/00GK87204527SQ87204527
公開日1988年7月13日 申請(qǐng)日期1987年8月21日
發(fā)明者馮澤群, 馮樹屏 申請(qǐng)人:馮澤群, 馮樹屏導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan