[发明专利]生物发光法毒性检测仪信号的获取和处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测技术领域的设备，具体是一种生物发光法毒性检测仪信号的获取和处理装置。

技术背景

目前用于环境监测的毒性检测一般采用理化分析和生物检测两种方法。理化分析采用各种化学分析仪器和化学分析手段，测定污染物的种类和浓度。生物毒性检测方法有生物酶活性毒性检测法、水生生物毒性检测法、微型生物群落毒性检测法、细菌毒性检测法，等等。其中，饮用水的卫生安全检测普遍采用的是理化分析法，即利用毒性物质的特定物理属性或化学特性进行定量检测。这种方法精确，但是分析前需要大概知道可能存在有害物质种类，并且检测物质单一、检测时间长、费用较高。生物毒性检测方法目前还仅限于实验室应用，所需大型光检测仪器造价昂贵，核心技术基本被国外企业垄断。

经对现有的技术文献检索后发现，中国发明专利“城市污水生物毒性在线自动分析仪及其使用方法”(申请号200410021355，公开日2005年01月05日)涉及一种城市污水生物毒性在线自动分析仪，它包括仪器壳体、连接电控装置的操作面板，其特征是：仪器组装发光菌保温箱、缓冲液箱和清洗箱，发光菌保温箱内放置医用级容器；检测装置位于固定暗箱，旋转长轴穿入暗箱内，与旋转长轴固接圆板，圆板上组装六个小容器，在暗箱盖上设置滴管接头，通过流通管路连接发光菌保温箱内容器、缓冲液箱和清洗箱；旋转长轴的上端组装使旋转长轴提升的电磁铁，并设置动力传动装置；在暗箱的上方设置有发光菌光电探测器。该专利未涉及发光菌光电传感器之后的信号放大、处理、输出和相应的电路及信号处理装置的设计。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物发光法毒性检测仪信号的获取和处理装置，能准确快速测量毒性检测中发光细菌所发出的微弱光，仪器能够定量测定一定范围内的毒性浓度、分辨率，精度高、且具有历史数据存储管理、数据上传、回溯等功能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：单片机、光电转换器、三级运算放大器和模数转换器、液晶显示器、键盘模块、电源管理器、通道选择器、倍率调整器、时钟管理器、采用USB的通讯模块、存储器。

通道选择器的通道选择引脚S1、S2分别与单片机的I/O口SS1、SS2连接，模数转换器的三个I/O引脚，即CLK、Dout、CS分别与单片机中的I/O口ADCLK、ADDout、ADCS相连，倍率调整器输入管脚接光电转换器标准电压，输出接光电转换器控制端Vcon(通过该电压控制光电倍增管的放大倍数)，I/O端口CS，Din，CLK分别与单片机I/O口DCS，Din，DCLK连接，液晶显示器的I/O引脚CS、D/C、SDO、RST、SCK分别与单片计算机的I/O口LCDCS、LCDDC、LCDSDO、LCDRST、LCDSCK相连，键盘模块的BUTTON1，BUTTON2与单片机的I/O管脚BUTTON1，BUTTON2相连，时钟管理器的I/O引脚SCLK、I/O、RESET分别与单片机的I/O口CSCLK、CIO、CRESET相连，通讯模块的I/O引脚TxD、RxD分别与单片机的I/O口RSTxD、RSRxD相连，与PC机通过USB口通讯。存储器的I/O引脚SCL、SDA分别与单片机的I/O口EESCL、EESDA相连，存储器的写保护引脚WP接地，使存储器处于可读写状态，电源管理器与模数转换器的Vref端连接，电源管理器和光电转换器连接，光电转换器和三级运算放大器)连接，三级运算放大器连接通道选择器。三级放大器的输出分别与模数转换器输入管脚Vout1、Vout2、Vout3相连，通道选择器的输出与模数转换器的输入Vin连接。

所述光电转换器采用光电倍增管。

所述三级运算放大器的反馈电阻采用误差等级为1％的金属膜电阻，反馈电容采用独石电容。

光电转换器即光电倍增管的控制电压调整装置采用倍率调整器。采用通道选择器连接三级运算放大器和模数转换器，可以实现自动换挡。

所述电源管理器采用2.5V稳压二极管和电阻网络产生恒定电压，为模数转换器提供精确参考电压。所述电源管理器分三部分，一部分是9V输入5V输出；另一部分为5V输入15V输出，这两部分主要为各个芯片提供电源。15V为光电倍增管供电，5V为其他芯片供电；最后一部分是通过稳压二极管与电阻分压电路产生恒定电压，作为模数转换模块的参考电压。