一种二氧化硅自动分析仪的设计

　　1引言

　　在石油、化工、电力等工业生产中，有时需要对使用水的二氧化硅含量进行控制，使其浓度不超过控制指标，于是就需要对二氧化硅的浓度进行测量分析。在此，介绍一种二氧化硅浓度自动分析仪的设计方法，自动分析系统以单片机80C196KC为核心，能对使用水自动采样、自动分析、自动清洗，并能显示、打印分析结果，同时兼具样水温度、化学试剂量和Si02浓度超限报警功能。

　　2分析原理

　　系统采用吸收测量的方法，这种分析方法是间接的。将样水与成色液、掩色液和还原剂进行一系列化学反应，最后生成的是稳定的蓝色溶液一一异聚钥蓝复酸盐。二氧化硅的浓度不同，蓝色溶液的深浅则不同，对单色光的吸收能力不同，于是透射光的光强不同;最后用光电池测量透射光的光强。由于透射光的光强与二氧化硅的浓度相关，进而间接反映出二氧化硅的浓度。系统工作原理示于图1。

　　3自校正方法

　　将单色光穿过反应后的蓝色溶液，投射到光电池上，光电池输出一个相应的电信号，它与入射光的光强成正比，即由输出信号可以计算出入射光强，进而确定二氧化硅的浓度，虽然通过测量光电池的输出信号可以确定二氧化硅的浓度。但是在自动分析过程中，由于干扰因素较多，往往造成分析精度不高，无法满足生产的要求。其中最主要的于扰因素是用于测量透射光光强的光电池的温度特性。光电池可以输出与入射光光强对应的电流信号和电压信号，与电压信号相比，电流信号在小负载下有更好的线性度。考虑到输出信号的　　幅度，光电传感器选用锡光电池。当负载为50SZ，环境温度为OC时，锡光电池的输出电流与入射光光强是线性关系(图2)。用公式表示为:

　　式中X—入射光强

　　Y—锡光电池的输出电流

　　k—放大倍数

　　y。—暗电流，即当入射光强为零时的输出电流当锡光电池所处的环境温度变化时，其输出特性也会变化(图3)。这时不仅暗电流变化，放大倍数也变化，锡光电池的输出电流与人射光光强的关系变为:

　　如果仍按固定参数((k'，y '0)计算，则必然带来很大偏差口但是，如果能在每一次测量前确定锡光电池的温度特性，即求出当前的暗电流和放大倍数，就可准确地计算出其输出电流所对应的入射光强。从而提高二氧化硅浓度的分析精度。这就是自校正方法。

4传感器的数学模型

　　被测样水中的SiOZ浓度与锡光电池输出电流的关系近似可用下式表示: