海水总有机碳(TOC)现场分析仪微光信号处理系统(共14页)

1、修改(xigi)说明：在此非常感谢专家(zhunji)的宝贵意见，依据(yj)意见对文章的不足之处做了以下修改：对摘要部分的叙述结构做了较大的调整，突出重点和创新点，另外对于英文摘要进行了相应调整。参照更多学术期刊，对本文结构进行了极大的修改调整，增加了论述部分，尽可能突出创新点。对数字滤波处理部分，进行了相应变化，补充了对算法思路的阐述，不过由于本文是基于整体系统进行阐述的，对软件硬件的难点/创新点设计都需要进行论述，由于受篇幅限制，对算法部分的阐述无法达到非常详细，希望理解！海水总有机碳(TOC)现场分析仪微光信号处理系统基金项目：国家“十一五863计划”项目“渤海海洋生态环境监测技术系统

2、”子课题“海水总有机碳（TOC）现场分析仪”（2007AA09210111）；国家海洋公益性行业科研专项“海洋生态环境监测仪器产业化及示范应用研究”子课题“海洋生态环境监测仪器（TOC）产业化及示范应用研究”（子任务编号201005025-3）作者简介：马 然（1983-），男，山东省科学院海洋仪器仪表研究所 山东省海洋环境监测技术重点实验室 助理研究员 硕士，研究方向：嵌入式技术与智能仪器仪表； E-mail： maxouc*基金项目：国家“十一五863计划”项目“渤海海洋生态环境监测技术系统”子课题“海水总有机碳（TOC）现场分析仪”（2007AA09210111）；国家海洋公益性行业科研

3、专项“海洋生态环境监测仪器（COD、BOD、TOC、重金属、有机污染物和悬浮颗粒物）产业化及示范应用研究”子课题“海洋生态环境监测仪器（TOC）产业化及示范应用研究”（子任务编号201005025-3）作者简介：马 然（1983-），男，山东省科学院海洋仪器仪表研究所 山东省海洋环境监测技术重点实验室 助理研究员 硕士，研究方向：嵌入式技术与智能仪器仪表； 通讯作者：maxouc马 然1,2，刘 岩1,2，褚东志1,2，刘 岩1,2（1. 山东省科学院海洋仪器仪表研究所，青岛 266001；2. 山东省海洋环境监测技术重点实验室，青岛 266001）摘要：针对传统的实验室总有机碳(TOC)分析

4、方法操作复杂、维护不便，不适用于现场应用的问题，设计提出了一种针对应用于海水TOC现场现场分析仪器的微光信号处理系统。该系统利用采用光电倍增管检测化学发光反应产生的微弱光信号，经过多级放大模块、低通滤波模块、AD转换模块等微光信号处理电路模块，并在MCU中采用结合复合数字滤波相应复合滤波算法对信号进一步滤波处理，以提高信噪比，最后将信号提取并显示出来，较好地实现了海水TOC现场分析仪器的微光信号处理方案。，并提供了部分该仪器的海试数据与第三方标准比对数据经过多次海试测量验证，。结果证明了该系统信号处理系统相比传统实验室分析传统方法，在保证足够测量精度的前提下，测量速度大为提高具有高速，稳定、无

5、污染的优点具有很好的现场实用性。关键词：TOC现场分析仪；光电倍增管；化学发光；可编程放大器；带通滤波器；信噪比；中图分类号：TP391.8 The processing system of microdim light signallow level light signal in the TOC online field analyzer of total organic carbon (TOC) in seawaterMA Ran1, 2, LIU Yan1, 2, CHU Dong-zhi1, 2, LIU Yan1, 2(1.Institute of Oceanographic In

6、strument, Shandong Academy of Science, Qingdao 266001, China; 2.Shandong Ocean environment monitoring Technology Key Laboratory, Qingdao 266001,China)【Abstract】 Aiming at the problem of traditional TOC(total organic carbon) laboratory analysis methods are complex to operate and inconvenient to maint

7、ain, this paper proposes a processing system of dim light signal, which is used in the TOC onlinefield analyzer of TOC in seawater. This system uses a photomultiplier tubes to detect weak signals produced from chemiluminescent reactions, and uses dim light signal processing circuitry combined with c

8、omplex filtering algorithm on signal for further signal processing to improve the signal-to-noise ratio. And this paper provides part of the analyzer data from sea trial compared with the standard data from third party. The results demonstrate that the system compared to the traditional methods of l

9、aboratory analysis, has the advantages of high speed stability and pollution-free.For the requirement of ocean ecological research to the total organic carbon (TOC), this paper developed a local analyzing method of TOC for seawater, based on chemiluminescence method. The signal measure course of the

10、 analyzer is like this: by the applications of PMT, we can detect any feeble luminous signal. Then the signal is processed by a series of circuits, such as amplifiers, filters, A/D and the like. And in the MCU we use some digital filters to process the signal. At last, the processed signal is displa

11、yed by data & curve. This design scheme realized the requirement of the TOC online analyzer of ocean well. A large number of testing on ship validated that this analyzer has great local application, which can assure the measure precision, and has higher speed than before.【Key words】 TOC Online field

12、 Aanalyzer of TOC; photomultiplier tube(PMT); chemiluminescent; programmable gain amplifier(PGA); band-pass filter(BPF); signal-to-noise ratio(SNR)1引言(ynyn)随着目前(mqin)对海洋的大规模开发，世界各国对于海洋生态环境(hunjng)及污染监测也越加重视。在各种海洋环境监测参数中，海水总有机碳 (Total organic carbon, TOC)的定义是以碳含量表示海水水体中有机物质总量的综合指标，也是海洋环境监测所需的重要数据之一。而

13、目前能够现场的、快速的、精确的检测海水中总有机碳含量的测量方法，是世界各国都在解决的问题。目前实验室TOC国标检测方法主要有以下两种：一是高温氧化方法；二是湿法氧化方法1。这两种方法都具有分析过程繁杂，持续时间长、能耗大，尤其是产生二次污染等缺点，更主要的是不能现场实时测量，维护手段复杂，无法实现海洋环境监测的任务。因此能够现场的、实时的、连续运行的海水TOC 测量仪器的研发是海洋环境监测技术发展的方向和趋势。而新兴的化学发光快速测量法可以实现海水TOC 现场、实时、连续的测量，该方法通过臭氧氧化海水发光反应，并利用微光光电转换技术对反应过程中产生的光信号进行采集11。该方法的优点是：1、不需

14、试剂，不产生二次污染，响应速度快，一方面避免了水体高浓度离子氯离子对准确度的影响，2、另一方面可在恶劣的海洋环境中长期工作，适合于船载及海洋台站等场合使用，能够对沿海、河口及近岸海域进行现场、实时、连续的测量2。而该方法唯一的缺陷不足是在于：由于反应机理不同，无法达到实验室仪器纯化学方法的测量准确度。因而，如何提高微光信号信号的测量准确度，是现有技术需要解决的重点和难点。为此，本文提出并实现了一种应用光电倍增管（Photomultiplier tube, PMT）进行检测化学发光反应的海水TOC现场分析方法微光信号处理系统，保证了足够的测量精度。文章从系统架构出发，主要介绍了基于光电倍增管(P

15、MT)的微光信号检测模块的搭建及工作原理以及在该分析仪中的应用，详细分析阐述了信号处理电路的设计和相应滤波微光信号处理算法的设计，最后提供了该TOC分析仪在海试现场的测试结果。通过大量实验的数据表明，该微光处理系统分析方法相比其他传统方法具有维护方便、可靠性高、测量快速、无污染等特点，非常适合在线现场测量。2海水TOC现场(xinchng)分析仪微光信号(xnho)处理(chl)系统的设计方案微光信号处理系统的设计方案是一个低功耗、快速、高可靠性的系统解决方案，旨在使用户在操作过程中方便、快捷并准确地测量海水TOC参数。根据需求概括起来，总体设计方案应具备以下能力：可靠运行。分析仪器的长期稳定

16、运行，才能保证数据测量的可靠性，在元件选型、结构设计、电路搭建、算法设计的过程中是必须首先考虑的要素。测量快速。现场仪器相比实验室仪器最大的优势在于现场性，能够快速完成测量任务，因此采用的芯片处理能力要足够强，算法的复杂程度要适当。操作便捷。实验室分析仪器的普遍特点是操作复杂，专业水平要求较高，而现场仪器受工作环境影响，要求自身智能化程度高，操作界面友好，、简便。按照以上功能要求设计的总体方案如图1所示。整体方案分为硬件部分和软件部分，硬件平台采用以ARM Cortex-M3架构为核心的NXP lpc1768FDB100嵌入式处理器，结合外围信号检测电路、控制电路、通讯及存储模块等构成，软件部

17、分采用C-OS II实时操作系统，分层设计。其中，微光信号处理系统设计方案的核心是以下两个部分：微光信号检测模块、微光信号处理算法，两个部分的设计要求相互结合，保证了测量准确度的同时，实现实时测量的最优化设计。图1 微光信号处理(xn ho ch l)系统总体方案光电倍增(bi zn)管检测3海水TOC现场(xinchng)分析仪中微光信号检测模块设计 微光处理系统中最核心的硬件微光信号检测模块，由感光元件、化学发光反应室及信号处理电路组成。在微光信号检测系统中，通常光电转换器件接收到的光信号都十分的微弱，转换后的电信号也非常的小。放大器噪声，背景噪声，电路噪声，外界电磁干扰等都会对检测系统的

18、精度产生极大的影响73。因此，设计的难点在于，如何准确判断并区分极度微弱的化学反应发光量。因此，首先需要选择一款适合该仪器工作的感光元件。3.1 感光元件选型原理感光元件主要是利用光电效应将光信号转换成电信号，即光电转换器件。自光电效应发现至今，光电转换器件获得了突飞猛进的发展，目前常用的光电效应转换器件有光敏电阻、光电二极管、光电倍增管等。光敏电阻(un mn din z)是利用 HYPERLINK /view/19928.htm t _blank 半导体的 HYPERLINK /view/14336.htm t _blank 光电效应(un din xio yng)制成的一种(y zhn)

19、阻值随入射光的强弱而改变的电阻元件。其优点是灵敏度高，反应速度快，在高温多湿的恶劣 HYPERLINK /view/13655.htm t _blank 环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性；缺点是分辨率低，无法检测微弱发光信号。光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。光电二极管的优点是体积小，能够检测各种波长的光线；缺点是前置放大电路需要外部搭建，增加了设计难度，而且受环境因素干扰较大，降低信噪比，对于微弱发光信号的检测识别能力不是很强。光电倍增管（PMT）是光子技术器件中的一个重要产品，它是一种具有极高灵敏度和超快时间响应的光探测器件。，可广泛应用于极微弱光探测、化学发光、生物发光研究

20、、生化分析仪等仪器设备中。PMT由光电发射阴极K（光阴极）、电子光学输入系统、二次发射电子倍增系统（倍增极）和电子收集极（阳极）等组成24。其主要工作过程如下：光照射光阴极K发射的光电子（一次电子）经电子光学系统的加速和聚焦被收集到第一倍增极上，倍增极将发射更多的二次电子，这些二次电子又被电场加速和聚焦打到第二倍增极上得到倍增，如此通过n级的倍增，最后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出3。PMT的内部增益通常达到几千倍，要使PMT具有稳定的增益，各个倍增极之间就要有稳定的电压差用来对电子进行加速35。由于而PMT具有极高增益的特性，所以特别适合检测微弱发光信号。对环境的要求比较苛刻，比如：偏

21、置电压的高低、环境光和温度的变化等。因此，在具体的设计应用中要考虑避免受到这些因素的影响。由于本仪器的反应光线强度很弱，且对信号的准确度以及测量速度要求较高。综合分析对比以上几种感光元件，本文选择光电倍增管作为整体方案中的核心器件。系统选用滨松光电子公司生产的H5784-04型PMT。其可检测光的波长范围从200nm至800nm，适合可见光的检测，且具有全金属外壳封装，电磁屏蔽性好。在海水TOC现场分析仪中PMT与微型化学发光反应室紧密地安装在一起，组成了微光检测模块。3海水TOC现场分析仪中微光信号处理系统整体设计海水TOC现场分析仪是按照以下步骤进行水样分析的。首先，通过蠕动水泵，将经过加

22、热、制冷和过滤等前处理的海水均匀地送入反应室；而后臭氧通过臭氧发生器对空气高压放电产生，经过气泵，透过疏水薄膜，送入反应室进行曝气；最终，在反应室中，海水中的有机碳经臭氧氧化之后便能够产生微弱的光线，经过凸透镜对光线进行聚焦，将光线集中在PMT的端窗上，进而通过光电倍增管检测发光量的大小判断有机碳的含量。这里需注意的是为了保证信号检测的重现性和稳定性，PMT需要保持尽可能低的工作温度3，所以，在设计中采用半导体制冷可将PMT的工作温度控制在10 以下，并保持稳定。海水经反应室反应之后连接电磁阀，将海水排出。这里有两个反向操作的电磁阀，它们的作用是，一旦反应室内海水与臭氧反应达到一个平衡值且持续

23、一段时间（称为基线测量），则切换电磁阀A和B的吸合状态将海水直接排出，不进入反应室。而仅利用反应室内剩余的海水进行反应，直到预设的最小值。然后再将两个电磁阀的状态切换回来，继续下一轮基线测量。这样便得出一组动态曲线，利用检测的电压与标准样品的TOC值的关系系数进行一系列运算进而得出所求的TOC值。整体方案中的核心器件光电倍增管，选用日本滨松光电子公司生产的H5784-04型。其可检测光的波长范围从200nm至800nm，适合可见光的检测。整套系统的样品流程采用全管路设计，除反应室外无任何腔体，因此加快了测量速度。实现原理如图2所示：图2 海水TOC现场分析仪原理33.2.1微光信号处理(xn

24、ho ch l)电路设计方案在TOC仪器(yq)的微光信号(xnho)处理系统中，由于PMT接收到的光信号非常微弱，转换后的电信号仍然非常小（nA量级），所以需要经过多级放大、带通滤波和AD转换才能转换成数字信号输出。而其中电路的随机扰动，放大器噪声，反应背景，外界电磁干扰等都会对该系统的精度产生极大的影响。为此，搭建一个合适的低噪声、高精度的信号处理电路就显得至关重要了。微光信号处理电路方案如图32所示。图32 微光信号处理电路方案由于水样进行的化学发光反应比较微弱，所以PMT产生的电压信号非常微弱，仅仅1-3 mV大小。所以需要经过多级放大、带通滤波和AD转换才能转换成数字信号输出，而在这

25、些设计中有很多需要注意的细节。光电倍增管输出的电压信号采集、处理部分的电路方案图如图2所示：信号处理电路包含三个部分： EMBED Visio.Drawing.11 图2 信号处理电路方案(1)信号放大模块，首先选用美国AD公司生产的仪表放大器AD620对光电倍增管输出信号进行第一级的前置放大。仪表放大器较一般的高精度运算放大器具有更强的优势：低噪声、高共模抑制比和高输入阻抗等等。AD620是一种完整的、高性能、低成本的单片仪表放大器，并且包含一个改进的传统三运放电路，具有很高的集成度。AD620的供电方案采用双极性电源供电，以提高测量的准确度。AD620的放大倍数选用固定的20倍，根据放大倍

26、数G与控制电阻RG的换算公式：G = 1 + (49.4 k/RG) 得出放大倍数控制电阻RG为2.6k，这里选用1精度的金属膜精密电阻。经过AD620的前置放大后的信号仍然很小，需要选用美国TI公司的可编程增益放大器PGA112进行信号的第二级放大，这里选用美国TI公司的可编程增益放大器PGA112。其PGA112特点是轨至轨输入/输出，支持双通道单信号输入，低噪音，零漂移(0.35V/)，增益调节采用二进制形式，采用SPI方式控制4610。这里选用PGA112作为第二级放大的原因有以下几两点：首先，如果仅采用一级放大，在放大较大倍数后信号有一定的失真；其次，由于不同水样的信号变化幅度较大，

27、仅选用AD620无法进行灵活的增益调节，通过PGA可以通过程序调节放大倍数，使AD转换器满量程信号达到均一化，提高测量精度。(2)信号滤波模块，经过两级放大后的信号，只是将信号和噪声同时放大，并没有提高输入信号的信噪比。所以信号在进入A/D之前需要进行滤波，这里选择带通滤波器进行处理，将中心频率设置为信号的频率，大量高频和低频的噪声和干扰可以被滤除。带通滤波放大器采用的是MAXIM公司推出的一款连续时间模拟集成有源滤波器MAX275，片内由四个运算放大器及若干电阻电容组成，不需外接电容。由于没有外接电容，而且是单片结构，因而高频场合时受分布电容的影响较小，具有外接元件少、结构简单、参数调整方便

28、和不受运算放大器本身频率特性影响等优点75。滤波器的中心频率从100Hz-300KHz，增益带宽积为16MHz。其内部的一个二阶滤波单元如图3所示。当该芯片用于带通滤波时用BPO引脚作为输出。二阶滤波单元的中心频率F0、Q值及放大倍数G由外接电阻R1、R2、R3、R4决定。PMT输出信号的频率为DC20KHz，故定义F0=25KHz，Q设定为50，依据芯片资料提供的算法，具体计算如下： ； ； ；（当FC引脚接地(jid)时RX/RY=1/5） (是用于带通滤波频率(pnl)为F0时,引脚BPO处的增益(zngy)，此为1)图3 MAX275的二阶滤波单元(3)信号转换模块，这里A/D转换芯片

29、选用Burr-Brown公司的1216位高精度A/D转换芯片：ADS7816ADS7813。单5V供电，超低功耗（35mW），其采样频率达到200KHz40kSPS，采样数据通过高速串行SPI输出方式，避免了对MCU引脚的过多占用118。参考电压源选择美国LT公司的LT6656-1.25V串行基准电压源，LT6656 能够提供高达 5mA 的输出驱动电流和 65ppm/mA 的负载调整率，从而使其可被用作一个低功率 ADC 的电源电压和基准输入。整套信号处理电路中，最关键的部分是供电系统，因为没有稳定的供电系统，再好的信号处理芯片都无法良好运行。这里采用朝阳电源生产的4NIC-X12(12V/

30、1A)军工级线性电源，而不是平时民用的开关电源，避免了开关电源带来的纹波噪声，而且防潮防盐雾，适应船载设备。经过上述的一系列信号处理电路，最后光电倍增管输出的微弱电压信号变成数字信号输入MCU，接下来信号需要在软件算法上进行数字滤波处理。3.24 微光信号的数字滤波处理算法设计方案经过前端信号处理电路的一系列放大、滤波、AD转换过程，微光信号转化为数字量输入CPU，但在A/D转换中难免掺杂少量的纹波噪声数据，影响了最终数据的准确性。而且，由于进样的海水中偶尔包含部分大颗粒藻类，在反应过程中会产生较大的尖峰信号，此类信号对于测量TOC值属于一种干扰信号，需要消除。尤其是，信号的采样值将用于后期数

31、据处理及数值分析，采样数据的准确性对于系统整体性能的提高意义重大。为了防止噪声对数据结果的影响，我们采用一些必要的技术手段对原始数据进行整理，数字滤波技术是最基本的处理方法，它可以剔除数据中的噪声，提高数据的代表性。因此，为了提高测量的准确度，为系统分析和评价提供正确的原始数据，必须对采集数据进行进一步滤波处理，尽可能消除噪声的影响，增加信噪比，提高数据的代表性9。4.1 传统数字滤波算法在信号处理(xn ho ch l)中，常用的数字滤波算法包括：限幅滤波法、算术平均滤波法、加权均值(jn zh)中值滤波(lb)法、滑动平均值滤波法等等105。每一种算法都有各自的优点和缺点，需要针对不同的系

32、统进行选择。：1）算术平均滤波法对脉动式干扰有很好的抑制作用，信号的平滑度比较高，处理速度快，但是对于偶然出现的较大脉冲干扰抑制效果很差，不适用于脉冲干扰比较严重的场合。2）限幅滤波法需要程序设定信号临界偏移量，通过判断将较大的脉冲干扰完全剔除，比较适合变化比较缓慢的参数，如温度。3）算术平均值法适用于测量如压力、流量等周期性脉动参数，抑制一般随机干扰信号。该方法由于每次都需要对N个数据进行平均处理，对于数据计算速度较快的实时控制系统不适用，且不适用于脉冲性干扰比较严重的场合。4）中值滤波法对于去掉偶然脉冲干扰比较有效，但是对变化速度较快的参数效果不好，如流量信号的测量不宜采用该方法。而在本系

33、统中，由于信号中干扰主要来自外界工作环境中的电磁干扰和电路中的高频纹波的噪声以及部分无意义的偏差信号，仅仅采用一种单一的滤波算法，无法更好的实现滤波。所以为了进一步强化对微光光电倍增管的数字化信号进行数字滤波处理，本文提出了一种结合多种滤波算法的改进型滤波算法。 本文采用复合数字滤波算法，即在程序中采用两种不同滤波功能的数字滤波器组合，结合了两种算法的优点。4.2 改进型滤波算法设计 为了能够保证数据的有效性，并满足系统的实时性，本文提出一种改进型的多级滤波算法，结合了滑动平均滤波、算术平均滤波和限幅滤波，该算法相对单一的滤波方法可以取长补短，实现更加优化的滤波方案11。6该算法的思想是：首先

34、，采用程序判断限幅滤波算法，采集两次信号进行比较，剔除超过门限值的信号，去除随机脉冲扰动；其次，根据滑动平均滤波算法建立滑动队列，即在RAM中搭建一个数据缓冲区Ui，放置固定长度为N的一组采样数据。当队列满后，利用FIFO法将每次采集的新数据插入队尾UN-1，同时也会丢弃队首数据U0，保证队列中始终有 N 个崭新的数据，进行排序，然后去掉排序后的UN-1及U0；最后对剩下的N-2个数据采用算术平均法和中值滤波法进行再一次复合滤波。改进后的滤波算法流程如图 53 所示。第一组滤波是对信号采样值进行防脉冲干扰滤波。即先在RAM中搭建一个数据缓冲区Ui，放置固定长度为N的一组采样数据，进行去除上下峰

35、值的操作。其算法是：对采样值进行大小排序，然后可以求，去除峰值得到去除脉冲干扰的信号。第二组滤波采用的是滑动平均滤波法。滑动平均滤波器常用于时域滤波，尽管它很简单，但是对于抑制随机噪声并保留陡峭边沿来说是最优的。即在数据缓冲区Ui中对剩余的N-2个采样数据进行处理，每采样一个新数据就将最先的数据丢弃，而后进行算术平均运算，依此类推，这样每采样一个数据便可计算出一个新的均值。数字滤波处理的整体流程图如图4所示：图4 53 数字滤波处理(chl)整体流程图经过复合数字滤波算法的进一步处理，可以滤除掉信号(xnho)中的大部分高频噪音以及毛刺。采用同种水样原始(yunsh)信号进行对比实验，信号曲线

36、如图54所示，很明显加入滤波后的信号曲线要比没有加入滤波算法的曲线更加平稳，没有毛刺。因此，实验证明，在微光信号处理系统中该设计中采用电路滤波结合复合数字滤波算法的方式大大提高了采集信号的准确程度。(a) 未加滤波处理(chl)的测量曲线(b) 加入滤波(lb)处理后的测量信号曲线图5 64 信号(xnho)滤波处理结果对比45现场(xinchng) 测试结果比对分析基于微光处理系统的海水本TOC现场分析仪现已完成工程样机的研制，为验证该方法的测量准确度，通过搭载该课题北海分局“向阳红8号”实验船，在胶州湾各站点进行了全面全方位的测量，得出了大量极具科研意义的现场测量数据，表1列出现场仪器在某

37、个航次测量的部分数据曲线，同时和北海分局测试中心采集的同种水样的实验室国标法测得的TOC数据进行比对。从图6的折现图中我们可以很清晰的发现，使用该方法测量的数据整体趋势与实验室的测量数据一致，达到国家对现场分析仪器的指标要求。 表1 胶州湾测量的部分TOC数据次数时间站位水深(m)仪器测TOC(mg/L)实验室测TOC(mg/L)12010/11/9 13:48N003271.321.2522010/11/9 13:48N00311.631.5632010/11/9 13:48N003101.341.3042010/11/9 12:25N009391.381.3152010/11/9 12:2

38、5N00911.271.2062010/11/9 12:25N009101.211.1772010/11/9 10:51N018201.071.0582010/11/9 10:51N0181.11.281.2592010/11/9 10:51N018131.161.13102010/11/9 9:38N00211.401.33112010/11/9 9:38N00251.311.20122010/11/9 9:38N002131.241.14船名时间站位航次水深(m)现场仪器测TOC(mg/L)实验室测TOC(mg/L)向阳红082010/11/9 13:48N003jzw2271.321.2

39、5向阳红082010/11/9 13:48N003jzw211.631.56向阳红082010/11/9 13:48N003jzw2101.341.30向阳红082010/11/9 12:25N009jzw2391.381.31向阳红082010/11/9 12:25N009jzw211.271.20向阳红082010/11/9 12:25N009jzw2101.211.17向阳红082010/11/9 10:51N018jzw2201.071.05向阳红082010/11/9 10:51N018jzw21.11.281.25向阳红082010/11/9 10:51N018jzw2131.16

40、1.13向阳红082010/11/9 9:38N002jzw211.401.33向阳红082010/11/9 9:38N002jzw251.311.20向阳红082010/11/9 9:38N002jzw2131.241.14 从图65的两种方法测量数据对比折现图中我们可以很清晰的发现，使用该方法测量的数据整体趋势与实验室的测量数据一致，达到国家对现场分析仪器的指标要求。图6 75 两种TOC测量方法比对图56结论(jiln)结束语本文(bnwn)设计(shj)提出的微光信号采集系统应用于自主开发的了一种新型的海水TOC现场分析仪中，采用化学发光快速测量法，通过光电倍增管检测微弱发光信号，并进

41、行一系列的数据分析处理，计算出海水TOC，实现了在保证测量精度的前提下，大大提高了测量速度。经过海试，我们通过现场测量数据与第三方实验室数据进行比对，可以明确在测量精确度的要求上，采用该检测方法满足了现场分析仪器的标准。而且该分析仪器的检测方法具有现场、实时、连续的特性，使我们能获得实时的海洋环境数据，全面了解和掌握多介质海洋环境的综合质量状况及其变化规律。综上所述，基于该检测方法的海水TOC现场分析仪具有以上独特的优点，因此是一种很有前途的现场海洋监测的前沿技术，是对海洋生态环境进行现场监测的一种有效途径。这些优势提升了该分析仪在该领域中的竞争力，具有广阔的发展前景。 本文设计了一种应用于海

42、水TOC现场分析仪的微光信号处理系统，通过对化学微光信号的模块化分层处理，结合自主设计的改进型滤波算法，实现了针对微弱信号的采集、放大、滤波，将有效、平稳的信号提供输出。经过多次现场海试，现场测量数据与第三方实验室数据进行比对，结果表明了该方案达到测量精确度的要求，满足了现场分析仪器的标准。而且该微光信号处理系统具有现场、实时、连续的特性，使我们能获得实时的海洋环境数据，全面了解和掌握海洋环境的综合质量状况及其变化规律。这些优势特点提升了该分析仪在该领域中的竞争力，具有广阔的发展前景。本文设计了一种应用于海水TOC现场分析仪的微光信号处理系统，通过对化学微光信号的模块化分层处理，结合自主设计的

43、改进型滤波算法，实现了针对微弱信号的采集、放大、滤波，将有效、平稳的信号提供输出。经过多次现场海试，现场测量数据与第三方实验室数据进行比对，结果表明了该方案达到测量精确度的要求，满足了现场分析仪器的标准。而且该微光信号处理系统具有现场、实时、连续的特性，使我们能获得实时的海洋环境数据，全面了解和掌握海洋环境的综合质量状况及其变化规律。这些优势特点提升了该分析仪在该领域中的竞争力，具有广阔的发展前景。 张业明，彭宝香，陈志量，等. TOC 分析仪在化学有机污染物中的监测(jin c)与应用J.装备环境工程，2007，4（1）：52-55.刘 岩 , 张虹斌 , 成 文等 . 海水有机碳特性的化学

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