一种用80C31实现的智能化浊度仪

　　0　引　言

　　智能浊度仪是一种新型的、智能化的高可靠性的仪器,用于工业在线实时检测液体或气体的混浊度,其内含有八位单片微计算机系统,通过CPU组织,协调浊度仪内各部分的工作,即由计算机对光源、光电探测元件和其它各关键电路进行特殊的控制、监测和处理,使得本浊度仪具备了较高的精度和可靠性,特别适合于复杂的工业环境下对液体及气体浊度的连续监测。智能化浊度仪同时具有浊度、温度测量、4~20mA浊度输出、标准485串行数据通讯接口以及故障自诊断功能,可广泛应用于石油、化工、制药、酿酒、环境保护及水质处理等诸多领域。

　　1　智能浊度仪工作原理

　　检测液体中悬浮粒子对固定光束的漫反射强度是智能化浊度仪的基本工作原理。以检测液体为例,如图1所示,测量探头A置于液体之中,探头A上的点光源向液体内发射散射光,当光束照投到液体中的悬浮粒子B时,光束在B上发生漫反射。其中的一部分反射光到达探头A上的光探测器C,由C将反射光的强度转换成相应的电流信号送给仪表的放大电路处理。

　　设液体中悬浮粒子的浓度为P1,投射光在粒子表面漫反射后其中的一部分到达探头A上的光电探测器C,并在C上转换成强度为E1的光电动势,则有下面的关系存在:

　　E1=K·P1 (1)

　　其中,系数K是一个随温度T变化的变量,因为当液体或气体的温度改变时,发光原件的发光度及光探测器C的输出都将发生改变,其改变规律遵循一个复杂的统计函数:

　　K=f(T) (2)

　　理想情况下,液体或气体为纯净的,即其中粒子浓度P为零,则反射到探头上光电探测器C上的光强为零,由C所产生的光电动势亦应为零:

　　E0′=0 (3)

　　但实际上,由于液体表面的折反射作用和环境光的影响,光电探测器C所产生的光电动势并不为零,而是某个固定的值,设该值为E0,则对式(1)进行修正可得到公式(4):

　　E1=K·P1+E0 (4)

　　为了对环境温度进行补偿,在探头上设置了温度检测原件检测液体或气体的温度,进而求增益系数K,结合初始值E0即可由计算机对光电动势E1进行处理而得到准确的浊度值。同时,计算机把温度结果进行整理以便显示和数字远传。

　　智能浊度仪的计算机系统主要由80C31最小系统、光源恒流电路、信号调理电路、通讯接口电路和显示与键盘电路等部分组成,图2给出了其电原理图。

　　本浊度仪有多种信息远传和多重工作模式,其浊度仪内部设有模拟和数字远传接口。4~20mA电流信号可以将浊度传送到集中控制室;而数据通讯接口则可按设定的工作模式将各物理量组合编码发送出去,具体方式如下: