李瑞帥

1前言

溴酸鹽是在各個飲用水生產(chǎn)廠家大量使用臭氧進行殺菌的過程中，不可避免產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物。國際癌癥研究中心（IARC）經(jīng)過權威實驗認證表明溴酸鉀對實驗動物有致癌作用，溴酸鹽被國際癌癥研究機構定為2b級潛在致癌物。本文設計了一種基于微波探測法的非接觸式飲用水溴酸鹽定量檢測裝置。

2檢測系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)主要由四部分組成。第一部分為傳感器檢測模塊，實現(xiàn)將被檢測物質(zhì)濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號輸出，其中用于盛裝被檢測溶液的試管外徑為12mm，內(nèi)徑為10mm，高70mm;第二部分為用于采集傳感器輸出高速信號的A/D模塊;第三部分為基于FPGA的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，該部分用于檢測傳感器輸出信號的頻率，并且對A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊所采集到的數(shù)據(jù)進行預處理;第四部分為FPGA與計算機之間的通信接口，實現(xiàn)FPGA將采集到的數(shù)據(jù)上傳到微機進行進一步的處理。

上電后，用滴管將配置好的溴酸鉀溶液滴入試管，直到滴滿為止;ADC采樣電路將傳感器輸出模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并在FPGA的控制下將采樣信號寫入到FPGA內(nèi)部的FIFO;方波整形電路將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)化為等周期的方波信號，便于信號處理單元對傳感器輸出信號頻率進行測試;信號處理單元測試整形后的傳感器輸出信號頻率，并讀取FIFO中的數(shù)據(jù)進行算法處理。最后將預處理后的數(shù)據(jù)通過FPGA與計算機之間的數(shù)據(jù)通信接口上傳到計算機，計算機再對這些數(shù)據(jù)做進一步的分析處理，并顯示最終處理結(jié)果。

ADC采樣電路主要包括：AD6645采樣時鐘電路、模擬輸入端單端轉(zhuǎn)差分電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)緩沖電路幾個部分。從系統(tǒng)可升級性角度考慮，選用含有480個用戶可配置IO的Virtex-5 SXT系列的XC5VSX50T作為采樣控制核心。

3系統(tǒng)測試

分別對濃度為8μg/L、10μg/L、50μg/L、100μg/L 的溴酸鉀溶液進行測試，在對每一種樣品進行檢測時，記錄上位機界面所顯示的相應頻率值。

隨著被檢測溴酸鹽濃度的增大，傳感器的輸出頻率值單調(diào)遞減，并且表現(xiàn)出了較好的重復性。檢測系統(tǒng)能夠很好的區(qū)分四種不同濃度的溴酸鉀溶液樣品。

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