饮用水中溴酸盐浓度检测系统设计

李瑞帅

1前言

溴酸盐是在各个饮用水生产厂家大量使用臭氧进行杀菌的过程中，不可避免产生的一种副产物。国际癌症研究中心（IARC）经过权威实验认证表明溴酸钾对实验动物有致癌作用，溴酸盐被国际癌症研究机构定为2b级潜在致癌物。本文设计了一种基于微波探测法的非接触式饮用水溴酸盐定量检测装置。

2检测系统设计

本系统主要由四部分组成。第一部分为传感器检测模块，实现将被检测物质浓度的变化转换为电信号输出，其中用于盛装被检测溶液的试管外径为12mm，内径为10mm，高70mm;第二部分为用于采集传感器输出高速信号的A/D模块;第三部分为基于FPGA的数字信号处理系统，该部分用于检测传感器输出信号的频率，并且对A/D模数转换模块所采集到的数据进行预处理;第四部分为FPGA与计算机之间的通信接口，实现FPGA将采集到的数据上传到微机进行进一步的处理。

上电后，用滴管将配置好的溴酸钾溶液滴入试管，直到滴满为止;ADC采样电路将传感器输出模拟信号转化为数字信号，并在FPGA的控制下将采样信号写入到FPGA内部的FIFO;方波整形电路将传感器输出信号转化为等周期的方波信号，便于信号处理单元对传感器输出信号频率进行测试;信号处理单元测试整形后的传感器输出信号频率，并读取FIFO中的数据进行算法处理。最后将预处理后的数据通过FPGA与计算机之间的数据通信接口上传到计算机，计算机再对这些数据做进一步的分析处理，并显示最终处理结果。

ADC采样电路主要包括：AD6645采样时钟电路、模拟输入端单端转差分电路和模数转换输出数据缓冲电路几个部分。从系统可升级性角度考虑，选用含有480个用户可配置IO的Virtex-5 SXT系列的XC5VSX50T作為采样控制核心。

3系统测试

分别对浓度为8μg/L、10μg/L、50μg/L、100μg/L 的溴酸钾溶液进行测试，在对每一种样品进行检测时，记录上位机界面所显示的相应频率值。

随着被检测溴酸盐浓度的增大，传感器的输出频率值单调递减，并且表现出了较好的重复性。检测系统能够很好的区分四种不同浓度的溴酸钾溶液样品。

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