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    二氧化硅自動儀設計

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    二氧化硅自動儀設計

    摘要:本文介紹了一種二氧化硅濃度自動分析儀的設計方法,該自動分析系統以80C196KC單片機為核心,能對使用水自動采樣、自動分析,并能顯示、打印分析結果,同時兼具樣水溫度、化學試劑量、光源電池電壓和二氧化硅濃度超限報警功能。

    關鍵詞:二氧化硅濃度分析

    0引言

    在石油、化工、電力等工業生產中,有時需要對使用水的二氧化硅含量進行控制,使其濃度不超過控制指標,于是就需要對二氧化硅的濃度進行測量分析。本文介紹了一種二氧化硅濃度自動分析儀的設計方法,該自動分析系統以單片機80C196KC為核心,能對使用水自動采樣、自動分析、自動清洗,并能顯示、打印分析結果,同時兼具樣水溫度、化學試劑量、光源電池電壓和濃度超限報警功能。系統采用吸收測量的方法,這種分析方法是間接的。首先使待分析的樣水與一系列化學試劑反應,生成穩定的藍色溶液,藍色溶液的深淺與二氧化硅的濃度相關;然后將單色光穿過溶液,二氧化硅的濃度不同,藍色溶液的深淺則不同,對單色光的吸收能力不同,于是透射光的光強是不同的;最后用光電池測量透射光的光強。由于透射光的光強與二氧化硅的濃度相關,進而間接反映出二氧化硅的濃度。

    1分析原理

    將樣水與成色液、掩色液和還原劑進行一系列化學反應,最后生成的是穩定的藍色溶液——異聚鉬藍復酸鹽。成色液(試劑A)為鉬酸氨——硫酸溶液,與水中的二氧化硅反應,生成硅鉬酸。掩色液(試劑B)為酒石酸,防止樣水中的磷酸根離子參與反應。還原劑(試劑C)為1氨基——2苯酚——4磺酸亞硫酸氫鈉溶液,與硅鉬酸反應生成藍色的異聚鉬藍復酸鹽。

    將單色紅光穿過反應后的藍色溶液,投射到光電池上,光電池輸出一個相應的電流信號,它與入射光的光強成正比,即由輸出電流可以計算出入射光強,進而確定二氧化硅的濃度。計算方法如下:

    C=Alog(B)

    其中:C為測得的濃度,單位為ppb;A為吸收系數,由已知濃度的標準藍色玻璃的透射光強計算出;B為未知濃度的藍色溶液的透射光強。

    2分析系統硬件組成

    自動分析系統以80C196KC單片機為核心,配以運算放大器、溫度傳感器、錫光電池、液位傳感器、驅動電路等組成。系統有兩種輸入信號:一種是模擬信號,有兩路,它們是光電池輸出的電流信號和溫度傳感器輸出的電阻信號,經過放大和轉換電路變成直流電壓信號分別送入單片機進行A/D變換;另一種是開關信號,有溢流槽樣水液位,試劑A、B、C的液位。系統輸出有:顯示、打印樣水二氧化硅的濃度;進水閥和排水閥、加熱器和電磁過濾器、試劑泵、攪拌馬達、分析光源、標定用藍色標準濃度玻璃的開關控制;還有電池電壓、溢流槽液位、試劑液位、樣水溫度和二氧化硅濃度超限報警信號。

    分析系統從自動采樣、分析到清洗完畢,一個循環需要15分鐘,共分為30步運行,即15分鐘分析一個樣。

    為了保證分析精度,系統采取了一系列措施:①分析池照射光源采用電池供電,保證光強的穩定性。②保證最佳的反應溫度,用加熱器控制樣水的水溫在40~44范圍內。③取光電池的電流輸出信號,光電池的負載用50Ω的標準電阻,保證入射光強與輸出電流的線性關系,且當入射光強在0~1000Lx時輸出電流為0~1600μA。④分析每個樣水前,需要測量暗電流、0ppb時、及500ppb標準藍色玻璃時的電流、采用自校正的方法[1],修正測量曲線。⑤為保證加入的化學試劑量準確,采用三個容積式隔膜泵進行加藥。3結束語

    使用二氧化硅濃度自動分析儀,在0~50℃的環境溫度下,對含有不同濃度二氧化硅的樣水進行測量分析。分析結果表明:在0~50℃的環境溫度下,在0~500ppb濃度范圍內,系統測量的相對誤差小于1.5%。

    參考文獻:

    [1]張健.用自校正的方法提高SiO2的測量精度.遼寧工學院學報.2000.6.

    [2]陳小華.現代敏感元件實用技術手冊.人民郵電出版社.1998.

    [3]陳守仁.自動檢測技術及儀表.機械工業出版社.1989.

    [4]何熙文.高檔單片機原理及實用設計.大連理工大學出版社.1995.

    [5]孫涵芳.Inter16位單片機.北京航空航天大學出版社.1996.

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