海水 COD 光电检测系统的研究（二） 并通过 3D 打印机对其打印

发布时间：2025-05-09 08:33:16 来源：创界云舍 作者：热点

4.2.2 光路模块设计

光路模块是海水光源与探测器间的通道。光路模块主要起到锁定光源与探测器位置关系、电检密封光源和探测器的测系作用。

本课题中光路模块主要作用是研究为了解决光源和探测器的对准问题，一般地手动对准光源和探测器具有精度差、海水操作复杂等缺点。电检另外，测系光源和探测器用于水下工作，研究所以必须保证光源和探测器具有较高的海水防水性能。本系统利用 Solidworks2010 软件对光路模块的电检结构进行了设计，并通过 3D 打印机对其打印。测系光源与探测器的研究固定架如图 4-6 所示，密封模块如图 4-7 所示。海水

4.2.3 探测器模块设计

光电探测器是电检实现光电转换的重要器件，其作用是测系将通过待测COD样品溶液的透射光转换成电信号。常见的光电探测器有光电二极管、光敏电阻、光电池等，表征其性能的参数包括：光谱范围、响应功率、敏感度、敏感面积、工作和储藏温度等。

本系统中选取SUV-A光电二极管，其响应光谱为200~280 nm（中心波长为255nm），相应功率为1 mW/cm2，敏感度为0.06 A/W，敏感面积为6.8 cm2，工作温度为-50~85 ℃，储存温度为-50~90 ℃，各项参数均满足本系统需求。SUV-A光电二极管实物图如图4-10所示，响应光谱图如图4-11所示。

4.2.4 电路模块设计

电路模块作为本系统的核心部分，为光源模块、探测器模块及显示模块提供保障。该模块包括光源的驱动、探测器的电流电压转换、放大电路、模拟信号采集、AD 转换及 LCD 显示。本系统将光源的驱动、探测器的电流电压转换、放大电路置于同一模块，信号采集、AD 转换及 LCD 显示采用 STM32 模块。系统框图如图 4-12 所示。

本系统要求光源 UVTOP255 输出光强恒定，在设计中，就需保证光源稳定的输入电压和输入电流。本系统选用运放+三极管来进行电压、电流调节控制。光源模块 Multisim 仿真图如图 4-13 所示。

本系统中 SUV-A 紫外探测器生成微弱的电流信号，需进行电流电压转换，然后对电压信号放大。在电流电压转换电路中需选用小噪声、高精度运放，本系统采用 AD8610。探测器模块 Multisim 仿真图如图 4-14 所示。

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