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2012年第31卷第11期
传感器与微系统( Iransducer and Microsystem Technologies
海洋原位分光光度测量系统的研究
王萍,韩纪显,叶树明
(浙江大学生物医学工程及仪器科学学院,浙江杭州310027)
摘要:针对海洋原位检测的关键问题,对目前分光光度测量系统存在的不足提出了改进方案。选用发
光二极管([ED)为光源,光电二极管和精密解调电路为检测器,同时结合微流量泵阀和小体积流通池,降
低了系统噪声和功耗,减少了试剂用量。设计了pH测量实验来验证系统性能。结粜表明:系统噪声小于
0.0005,一个工作周期的功耗低于90mWh,试剂用量仅为0.75mL,满足原位检测的要求。
关键词:原位;分光光度;pH
中图分类号:TP212?文献标识码:A文章编号:1000-9787(2012)11-0067-03
Study on marine in-situ spectrophotometric detecting System
WANG Ping, HAN Ji-yu, YE Shu-ming
(School of Biomedical Engineering & Instrument Science, Zhejiang University
Hangzhou 310027, China y
Abstract: Aiming at the key problems of marine in-situ detection, an improvement solution is presented to
overcome the weakness of current spectrophotometric detecting system. By selecting IEDS as light source and
photodiodes and precise demodulating circuit as optical detector, combined with micro-flow pump valve and as well
as small-volume flow cell, system noise, power and reagent consumption are reduced. A PH measurement
experiment is designed to verify the performance of system. The results show that the system noise is less than
0.0005 and power consumption is less than 90 Wh during an operating cycle and reagent consumption is only
0.75 ml, which satisfy the request of in-situ detection
Key words: in-situ; speetrophotometry; PH
引言
光二级管(IED)为光源,以高灵敏度光电二极管和交流调
分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定
制电路代替光谱仪,同时,采用微流量泵、阀和小体积光纤
波长范围内的吸光度,对该物质进行定性或定量分析的方流通池的系统设计方案。将系统应用于以溴百里酚蓝
法。近几年,随着光源精度的提高,光纤技术的进步和新型( bromothymol blue,BTrB)为指示剂的p测量,实验结果表
材料的研发,分光光度披术在海洋原位测量中得到了广泛明:该系统具有低噪声、低功耗、低试剂消耗等优点。
应用。相比于传统的测量方法,新技术具有操作简单,检测1系统设计
速度快,试剂耗量少,适用范围广等优点,有利于海上自动
原位分光光度测量系统的整体框图如图1所示。系统
化监测,已被用于海水二氧化碳分压、营养盐、pH值等多种包括进样区、光学检测区和电路模块三部分。首先,泵阀将
指标的原位检测3。以测量海水pH值为例, Seidel M P
试剂抽至光纤流通池的进液端,待液体充满流通池的液路
等人已开发出基于指示剂的分光光度pH检测产品,它
时,交流调制电路驱动特定波长的LED光源,使其发出交
比传统的测量方法,如化学萃取法、玻璃电极法等,具有更
流光,光信号经过半透半反镜分成一束透射光和一東反射
高的稳定性和灵敏度。
光,反射光直接由光电二极管1接收,透射光则通过流通池
当前,分光光度系统普遍采用钨灯作为光源,光谱仪作
内试剂吸收后,由光电二极管2接收,2只光电二极管分別
为光强测量装置4,导致系统高功耗、高成本;此外,由于
比色池的体积较大,造成试剂的消耗过快。这些都元法满
将光信号转换为电流信号,再经过一系列的解调、调理、运
足长期原位测量的要求。针对上述问题,本文提出了以发
算,将结果通过串口发送至上位机显示。
收稿日期:2012-05-21
*基金项目:国家自然科学基金资助项月(40906050);中央高校基本科研业务费专项资金资助项日(2012QNA5013