基于ARM的水体溶解氧监测系统设计.pdf

基于ARM的水体溶解氧监测系统设计主要围绕着构建一个能够实时监测水体溶解氧含量的系统展开。溶解氧，即溶解在水中的氧分子，是评价水体环境质量的重要指标，尤其对于水生生物的生存至关重要。设计这样一个系统对于环境保护部门进行水污染的预防和治理提供帮助，可以实现对水体溶解氧动态变化的实时反映，并具备报警功能。 系统以ARM920T S3C2410作为核心处理器，利用嵌入式技术和最小二乘法温度补偿原理对溶解氧参数进行实时采集、处理和远程传输。最小二乘法是一种数学优化技术，通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。在此应用中，该方法被用来校正水温变化对溶解氧测量值的影响。 系统工作流程如下：水质传感器实时采集水质参数信号；信号随后传送到调理电路进行优化和滤波处理。调理电路的主要作用是去除信号中的噪声干扰，并进行I/V转换，将电流信号转换为电压信号供后续电路使用。然后，通过A/D模块进行模数转换，以便将模拟信号转换为数字信号供ARM处理器分析处理。ARM处理器基于最小二乘法的温度补偿原理对数据进行校准，以确保测量结果的准确性。 在硬件设计方面，该系统使用了极谱式薄膜溶解氧电极作为传感器。电极的工作原理是通过将溶解氧分子还原成水，从而产生电流信号，电流大小与溶解氧浓度成正比。通过测量电流，可以间接得到溶解氧的浓度。黄金片作为阴极，银片作为阳极，利用KCl溶液作为电解质，从而确保传感器的稳定性和准确性。 系统的结构设计包括传感器、信号调理电路、A/D转换模块、ARM处理器和GPRS模块。GPRS模块允许系统将水质参数信号通过无线网络实时传输到监测站，供进一步的分析和处理。因此，整个监测系统不仅具备数据采集和处理功能，还具有远程通信的能力。 监测系统的主要性能指标包括测量参数、测量范围、分辨率、准确度和响应时间等。文中提到的系统可以实现0-40℃范围内的温度测量，分辨率达到0.1℃，准确度在±0.3℃内。溶解氧DO的测量范围为0-11mg/L，分辨率为0.1mg/L，响应时间在3-5秒之间。此外，系统允许用户自主设定参数采样间隔，从而满足不同应用需求。 监测系统的成本相对较低，具有良好的分辨率和准确度。这样的系统可以为实时监测水体溶解氧提供稳定、准确的数据支持，对水污染的预防和治理具有重要意义。通过这种技术手段，环保部门能够及时了解水质状况，提高水污染治理的效率和效果。