[发明专利]一种溶解氧测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及溶解氧测量技术领域，尤其是一种软件温度补偿和多传感器数据融合技术。

背景技术

空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧（dissolved oxygen，DO），它是水体污染程度的重要指标。溶解氧值也是研究水自净能力的一个标准，水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明水体自净能力强，或者说水体污染不严重，否则说明水体有污染，自净能力差，甚至失去自净能力。因此溶解氧的测量在污水处理、环境监测等领域是很重要的。随着科技的发展，DO检测的应用范围越来越广，例如水产养殖、发电厂、油田等行业，在这些行业中，DO的检测和控制是生产正常进行的重要保证，所以DO的检测有很强的现实意义。

目前，国内溶氧仪在精度、稳定性和操作性上跟国外产品相比有一定的差距，但国外溶氧仪价格昂贵、维护困难。因此为了提高测量精度，改善系统稳定性采用了基于C8051F020单片机的在线溶解氧检测系统的设计。

申请号为200810012594.2的专利，涉及一种可精确控制水中溶解氧含量的系统及其应用，由可编程控制器控制，可提高系统的测量精度，部件多，成本高，而且体系复杂。

申请号为200810012594.2的专利，涉及基于模糊神经网络的溶解氧控制的废水处理方法，可提高系统的测量精度，但体系同样复杂。

上述改进方法各具优点，也有一些缺点。比如成本高，体系复杂，本发明提出了一种多传感器检测方法，采用数据融合中最为简单的加权平均值算法对多个传感器的数据进行数据融合，简单易行，在测量精度上也有很大提高，尤其适合小面积内测量溶解氧使用。

发明内容

本发明的目的在于针对目前DO检测技术中的问题提出一种基于C8051F020单片机的溶解氧测量系统，该系统简单易行，在测量精度上也有很大提高。

该系统采用了温度补偿和多传感器数据融合的方法，有效的消除了温度和传感器本身的影响，提高了测量精度。本系统还采用了UART串口通信，可以随时将检测数据传到PC上，可以作为上位机应用程序使用，具有很强的实用性。

本发明提供的溶解氧测量系统包括，多传感器模块、信号调理模块、微控制器、温度补偿模块、键盘输入模块、输出模块、通信模块和电源模块。

多传感器模块经信号调理模块连接微控制器，微控制器分别与通信模块和温度补偿模块双向连接，微控制器同时还分别连接键盘输入模块和输出模块。所述的电源模块分别与多传感器模块、信号调理模块和微控制器连接供电。

所述多传感器模块用于采集水体的溶解氧信号；信号调理模块用于对所述溶氧信号进行滤波放大处理；微控制器用于对所述溶氧信号和温度信号进行处理，并将处理所得的溶解氧电压信号根据温度信号进行校正，发送上位机显示。

所述温度补偿模块中的数字温度传感器DS18B20获取待测溶液的温度，MCU通过温度校正实现对溶解氧的温度补偿。

键盘输入模块为一键盘，输出模块为LCD液晶显示器。LCD液晶显示器主要显示的参数有DO浓度、溶液温度以及三个用来检测DO信号的DO传感器的使用状态。

通信模块用于和外部进行数据交换。

电源模块用于为多传感器模块、信号调理模块和微控制器供电。

本发明的测量原理及技术分析：

1．温度补偿

溶液中溶解氧的含量与水温有密切联系，因此，要提高测量精度，必须加入温度补偿。

温度主要是通过改变覆膜扩散系数来影响测量精度的，温度对膜的影响可以用膜的扩散系数与溶解度的阿伦尼乌斯定律来表示：

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