多参数水质监测仪流路系统设计1.pdf

多参数水质监测仪流路系统设计郭建，等

多参数水质监测仪流路系统设计

DesignoftheFlowPathSystemforMulti—parameterWaterQualityMonitor

邦建，湿言渝，2魏廉林，2松桕，
(新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室，重庆400044；微纳系统及新材料技术国际研究中心，重庆400044)

摘要：针对流路系统的优化设计这一多参数水质监测仪器中的关键技术，设计了一种集成化多样品多试剂顺序进样、顺序检测的
流路系统。该系统由微电子多位阀、微型步进电机蠕动泵等流控器件和以单片机为核心的控制电路构成，具有多样品多试剂顺序进
样的流路切换和试样的精确抽取功能。测试结果表明，流路系统满足快速切换和精确进样的在线水质监测要求。
关键词：水质监测流路系统51单片机多位阀微型蠕动泵
中图分类号：TP311文献标志码：A
Abstract：Aimingatthekeytechnologyforanoptimizationdesignoftheflowpathsysteminwaterqualitymonitoringinstrumentswithmultiple

parameters，theintegratedflowpathsystemfeaturingmulti—sample，multi-reagent，sequencingsamplefeedingandsequencingdetectionis

designed．Thesystemconsistsofflowcontroldevices，includingmicroelectronicmulti—positionvalve，micro—stepmotorperistalticpump，etc．，

andthecontrolcircuitwithsinglechipcomputeraskerne1．Itpossessesfunctionsofflowpathswitchoverformulti—sample，multi—reagent，

sequencingsamplefeedingandaccurateextraction．Theresultoftestshowsthattheflowpathsystemsatisfiestherequirementsofonlinewater

qualitymonitoringwithquicklyswitchoverandaccuratelysamplefeeding．

Keywords：WaterqualitydetectionFlowpathsystem51singlechipcomputerMulti—positionvalveMicroperistalticpump

0引言1流路系统设计

多参数水质监测是现代环境科学技术的重要发展1．1流路总体设计
方向之一⋯，而对多参数水质监测仪器而言，流路系统针对多个水质参数的检测，各个参数对应的样品
的设计是关键技术。流路系统必须具有多样品多试剂和反应试剂通过多位阀的切换和经蠕动泵的抽取进人
顺序进样、流路切换和试样的精确抽取等功能。现有流通检测池。在流通池内反应平衡后，即通过光谱分
的流路系统大都采用基于多位阀与注射泵的顺序注射析检测样品中该参数的含量，然后清洗流路系统(即
流路。该流路虽然具有试样间多流路通道快速切换公共流路和检测池)，并依次进行下一个水质参数的
和试样的高精度抽取功能，但注射泵的价格很高，如果检测。按照项目要求，系统以氨氮、阴离子表面活性
采用基于多位阀与注射泵的顺序注射流路系统来设计剂、Cr6(六价铬)、化学需氧量、Ph“(铅离子)、总酚
在线水质检测仪器，就会增加成本，难以满足产业化的和总磷7个水质参数为检测对象。
要求。为了实现对7个水质参数进行在线水质监测的要
为此，本文提出一种基于微电子多位阀与微型步求，设计了以AT89C55单片机为核心控制器的流路控
进电机蠕动泵的集成化多样品多试剂顺序进样、顺序制系统，分别控制多位阀对试样的流路切换和蠕动泵
检测流路系统。该流路具有小体积、低功耗、低成本的对试样的精确抽取。
优势。经反复在线测试，系统满足快速切换(切换时流路系统如图1所示。流路系统选择Valco公司
间≤2s)和精确进样(准确度为±2％)的在线水质检的24位阀，流路通径为0．6mm，无死体积，交叉污染
小，适合有效的流路切换和高精度进样。24位阀的
测要求，且流路系统具有高效自动清洗的功能，可以极
各个流路通道(定子)分别与蒸馏水、待检水样、空气
大程度地降低交叉污染，保证水质检测精度。
以及各个水质参数对应的标准样品溶液、反应试剂相

科技部国际科技合作基金资助项目(编号：2oo7DFCoo0