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我国《生活饮用水卫生标准》中对饮用水中的溴酸盐含量做出了明确的规定:每1升饮用天然矿泉水中的溴酸盐含量不得超过0.01mg。饮用水中的溴酸盐在国际上被定为2B级潜在致癌物,它是饮用水生产厂家在使用臭氧对水进行杀菌的过程中引入的。由于一直缺乏一种成熟实用的方法来测定水中溴酸盐的含量,这给生产厂家在饮用水制备过程中控制水中的溴酸盐含量达到国家规定的标准造成了较大的困难。 针对上述问题,本文在经过深入的理论分析和方案比较之后,提出利用空心线圈电感量的大小与其周围非铁磁质的材料有关这一物理特性来设计能够测定水中溴酸盐含量的传感器的方法。基于这一方法设计了溴酸盐浓度检测传感器和相应的数据采集系统,并且对8mg/L、10mg/L、50mg/L和100mg/L的四种溴酸钾溶液样品进行了测试。结果表明,所设计的检测系统完全可以区分出这四种不同浓度的溴酸钾溶液,并且系统具有良好的重复性、温度稳定性和线性度。 本论文主要工作内容如下: 1、参与设计了溴酸盐浓度检测传感器。该传感器利用振荡器的原理将空心线圈电感量的变化变换为频率、幅度等电信号的变化量输出。 2、针对项目需求,设计了基于FPGA的溴酸盐浓度检测传感器数据采集系统。该系统采样传感器输出信号,之后对采样到的数据进行预处理,再将数据上传到计算机进行进一步的分析。其最高采样速率可以达到80MSPS,采样精度为14bit;根据采集系统对FPGA与计算机之间传输速率的要求,设计了USB2.0数据通信子系统用于实现FPGA与计算机之间的数据通信。 3、设计并实现了用于测试传感器输出信号频率大小的等精度频率测试模块。经过理论分析和实际测试,表明所设计的频率检测模块测试频率范围为1HZ~40MHZ,测频全域相对误差低于0.0005%。 4、针对传感器存在的温漂问题,利用半导体制冷片设计实现了能够在0℃~60℃的外部环境下,温度稳定在19.5℃~20.5℃范围内的恒温槽。通过将传感器电路板放置在恒温槽内,克服了外部环境温度变化对传感器的影响。 5、利用所设计的检测系统对待测样品进行检测,并对实验结果进行了分析和讨论。