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二氧化硅自动分析仪的设计

2015-07-08 09:22 来源:学术参考网 作者:未知
摘要:本文介绍了一种二氧化硅浓度自动分析仪的设计方法,该自动分析系统以80c196kc单片机为核心,能对使用水自动采样、自动分析,并能显示、打印分析结果,同时兼具样水温度、化学试剂量、光源电池电压和二氧化硅浓度超限报警功能。
关键词:二氧化硅浓度分析
0引言
在石油、化工、电力等 工业 生产中,有时需要对使用水的二氧化硅含量进行控制,使其浓度不超过控制指标,于是就需要对二氧化硅的浓度进行测量分析。本文介绍了一种二氧化硅浓度自动分析仪的设计方法,该自动分析系统以单片机80c196kc为核心,能对使用水自动采样、自动分析、自动清洗,并能显示、打印分析结果,同时兼具样水温度、化学试剂量、光源电池电压和浓度超限报警功能。系统采用吸收测量的方法,这种分析方法是间接的。首先使待分析的样水与一系列化学试剂反应,生成稳定的蓝色溶液,蓝色溶液的深浅与二氧化硅的浓度相关;然后将单色光穿过溶液,二氧化硅的浓度不同,蓝色溶液的深浅则不同,对单色光的吸收能力不同,于是透射光的光强是不同的;最后用光电池测量透射光的光强。由于透射光的光强与二氧化硅的浓度相关,进而间接反映出二氧化硅的浓度。
1分析原理
将样水与成色液、掩色液和还原剂进行一系列化学反应,最后生成的是稳定的蓝色溶液——异聚钼蓝复酸盐。WwW.133229.Com成色液(试剂a)为钼酸氨——硫酸溶液,与水中的二氧化硅反应,生成硅钼酸。掩色液(试剂b)为酒石酸,防止样水中的磷酸根离子参与反应。还原剂(试剂c)为1氨基——2苯酚——4磺酸亚硫酸氢钠溶液,与硅钼酸反应生成蓝色的异聚钼蓝复酸盐。
将单色红光穿过反应后的蓝色溶液,投射到光电池上,光电池输出一个相应的电流信号,它与入射光的光强成正比,即由输出电流可以 计算 出入射光强,进而确定二氧化硅的浓度。计算方法如下:
c=alog(b)
其中:c为测得的浓度,单位为ppb;a为吸收系数,由已知浓度的标准蓝色玻璃的透射光强计算出;b为未知浓度的蓝色溶液的透射光强。
2分析系统硬件组成
自动分析系统以80c196kc单片机为核心,配以运算放大器、温度传感器、锡光电池、液位传感器、驱动电路等组成。系统有两种输入信号:一种是模拟信号,有两路,它们是光电池输出的电流信号和温度传感器输出的电阻信号,经过放大和转换电路变成直流电压信号分别送入单片机进行a/d变换;另一种是开关信号,有溢流槽样水液位,试剂a、b、c的液位。系统输出有:显示、打印样水二氧化硅的浓度;进水阀和排水阀、加热器和电磁过滤器、试剂泵、搅拌马达、分析光源、标定用蓝色标准浓度玻璃的开关控制;还有电池电压、溢流槽液位、试剂液位、样水温度和二氧化硅浓度超限报警信号。
分析系统从自动采样、分析到清洗完毕,一个循环需要15分钟,共分为30步运行,即15分钟分析一个样。
为了保证分析精度,系统采取了一系列措施:①分析池照射光源采用电池供电,保证光强的稳定性。②保证最佳的反应温度,用加热器控制样水的水温在40~44范围内。③取光电池的电流输出信号,光电池的负载用50ω的标准电阻,保证入射光强与输出电流的线性关系,且当入射光强在0~1000lx时输出电流为0~1600μa。④分析每个样水前,需要测量暗电流、0ppb时、及500ppb标准蓝色玻璃时的电流、采用自校正的方法[1],修正测量曲线。⑤为保证加入的化学试剂量准确,采用三个容积式隔膜泵进行加药。


3结束语
使用二氧化硅浓度自动分析仪,在0~50℃的环境温度下,对含有不同浓度二氧化硅的样水进行测量分析。分析结果表明:在0~50℃的环境温度下,在0~500ppb浓度范围内,系统测量的相对误差小于1.5%。
参考 文献 :
[1]张健.用自校正的方法提高sio2的测量精度.辽宁工学院学报.2000.6.
[2]陈小华. 现代 敏感元件实用技术手册.人民邮电出版社.1998.
[3]陈守仁.自动检测技术及仪表.机械 工业 出版社.1989.
[4]何熙文.高档单片机原理及实用设计.大连理工大学出版社.1995.
[5]孙涵芳.inter16位单片机.北京航空航天大学出版社.1996.
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