[发明专利]氨氮智能变送系统及氨氮原位高频检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水质检测领域，特别涉及一种氨氮智能变送系统及氨 氮原位高频检测方法。

背景技术

水体的氨氮含量是指以游离态氨NH₃和铵离子NH₄⁺形式存在的 化合态氮的总量，是反映水体污染的一个重要指标，游离态的氨氮到 一定浓度时对水生生物有毒害作用，例如游离态的氨氮在0.03毫克 每升时即能对鱼类造成毒害作用。氨在水中的溶解度在不同温度和 pH值下是不同的，当pH值偏高时，游离氨的比例较高，反之，则铵 离子的比例较高。一定条件下，水中的氨和铵离子有下列平衡方程式 表示：

测定水体中氨氮含量有多种方法，现有的测定氨氮的方法主要有： 蒸馏分离后的滴定法，纳氏试剂分光光度法、苯酚-次氯酸盐(或水杨酸 -次氯酸盐)分光光度法、电极法、光纤荧光法及光谱分析法等。上述方 法均存在一些缺陷，比如滴定法的灵敏度不够高，分光光度法化学试剂 用量大、步骤繁杂，铵离子电极法易受其它一价阳离子干扰，气敏电极 测试水样pH值必须调整到大于11，光纤荧光法技术还不成熟、光谱分 析法仪器成本昂贵等，均难以满足现场原位高频检测的需要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种氨氮智能变送系统及氨氮原位高频检 测方法，以解决现有测定氨氮含量的技术灵敏度不高、步骤繁杂以及 成本昂贵等缺陷。

(二)发明内容

为此，本发明提供一种氨氮智能变送系统，包括：

氨气敏探头，用于采集水体的氨气(NH₃)浓度信号；

铵离子敏探头，用于采集水体的铵离子(NH₄⁺)浓度信号；

pH探头、温度探头，分别用于采集水体的pH值信号和温度信 号；

信号调理模块，与所述氨气敏探头、铵离子敏探头、pH探头和 温度探头相连接，用于将所述氨气浓度信号进行处理生成氨气浓度电 压信号，将所述铵离子浓度信号进行处理生成铵离子浓度电压信号， 将所述pH值信号进行处理生成pH值电压信号，以及对所述温度信 号进行处理生成温度电压信号；

存储器，用于存储符合IEEE1451.2标准的通道信息和校准补偿 参数；

微控制器，与所述信号调理模块和存储器相连接，用于根据所述 氨气浓度电压信号、铵离子浓度电压信号、pH值电压信号、温度电 压信号以及TEDS参数计算生成水体的氨氮含量、NH₃-N含量、NH₄⁺-N 含量、pH值以及水体温度并发送；

电源模块，通过电源管理模块与所述微控制器相连接，用于向所 述微控制器和信号调理模块提供供电电压；

总线接口模块，与所述微控制器相连接，用于输出所述微控制器 计算得到的水体的氨氮含量、NH₃-N含量、NH₄⁺-N含量、pH值以及 水体温度。

其中，所述信号调理模块、存储器、电源模块和总线接口模块集 成于变送器线路板上，所述变送器线路板密封于防护等级为IP68的 接线盒外壳中。

所述信号调理模块包括：

三路高阻抗仪表放大器，与所述氨气敏探头、铵离子敏探头和 pH探头相连接，分别将所述氨气敏探头、铵离子探头和pH探头的 输出信号处理生成相应电压信号；

滤波放大电路，与所述温度探头相连接，用于对所述温度信号进 行处理生成温度电压信号。

所述总线接口模块采用RS485总线接口，所述总线接口模块在 协议上支持IEEE1451.2标准。

还包括：

电源管理模块，与所述微控制器，信号调理模块连接，用于稳定 所述电源模块提供的供电电压，并将供电电压提供给所述微控制器和 信号调理模块。

为此，本发明还提供了一种氨氮原位高频检测方法，包括：

步骤100、采集水体的NH₃浓度信号、NH₄⁺浓度信号、pH值信号 和温度信号；