農(nóng)業(yè)水體信息傳感技術(shù)水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)23水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)45水體濁度傳感技術(shù)1水體溶解氧傳感技術(shù)6水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念小結(jié)81農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念

水體信息傳感技術(shù)是指采用物理、化學(xué)、生物等手段和技術(shù)來觀察、測試養(yǎng)殖水體的物理、化學(xué)參數(shù)變化，對影響水產(chǎn)養(yǎng)殖的關(guān)鍵環(huán)境因子（參數(shù)）進行在線監(jiān)測分析，為水產(chǎn)養(yǎng)殖自動化控制和決策提供可靠的數(shù)據(jù)和信息來源。水產(chǎn)養(yǎng)殖水體重要的水質(zhì)參數(shù)包括：水體溶解氧、電導(dǎo)率、pH、氨氮、濁度和葉綠素a等。1農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念

水質(zhì)檢測的意義：為探索養(yǎng)殖水體水質(zhì)變化規(guī)律，把握養(yǎng)殖水體水質(zhì)變化趨勢，結(jié)合動物生理檢測信息，為設(shè)施化畜禽養(yǎng)殖環(huán)境智能調(diào)控提供決策依據(jù)。

水質(zhì)檢測的方法

：實驗室化學(xué)分析法、分光光度法（比色法）、光譜分析法、離子選擇電極法、熒光熄滅法、生物傳感器法和分子印跡法等。

水質(zhì)傳感器的發(fā)展趨勢：

（1）基于光學(xué)原理的水質(zhì)傳感器

（2）多傳感器信息融合3水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)45水體濁度傳感技術(shù)6水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念1.2水體溶解氧傳感技術(shù)21水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)

2水體溶解氧傳感技術(shù)小結(jié)8溶解氧定義：溶解于水中分子狀態(tài)的氧，用DO表示。檢測方法：碘量法、電化學(xué)探頭法和熒光猝滅法。

2水體溶解氧傳感技術(shù)各方法特點：

（1）碘量法：純化學(xué)方法，準確度高、重復(fù)性好，但分析程序繁瑣，耗時長，無法實現(xiàn)現(xiàn)場測量。（2）電化學(xué)探頭法：可在線監(jiān)測，存在壽命或預(yù)熱的問題。（3）熒光猝滅法：靈敏度高，免維護，穩(wěn)定可靠。2.1電化學(xué)探頭法——原理2水體溶解氧傳感技術(shù)電化學(xué)探頭原電池法極譜法陽極氧化反應(yīng)：4Ag+4Clˉ→4AgCl+4eˉ陰極還原反應(yīng)：O2+2H2O+4eˉ→4OHˉ全反應(yīng)：4Ag+O2+2H2O+4Clˉ→4AgCl+4OHˉ陽極氧化反應(yīng)：2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O陰極還原反應(yīng)：O2+2H2O+4eˉ→4OHˉ2.1電化學(xué)探頭法——原理

2水體溶解氧傳感技術(shù)溫度電導(dǎo)率探頭溫度探頭激勵信號源恒流電流源溶解氧探頭微控制器TEDS存儲器總線接口模塊電源模塊智能溶解氧傳感器的工作原理示意圖極化電壓源電導(dǎo)率探頭放大電路峰值檢波電路電流轉(zhuǎn)換放大電路電源管理模塊信號調(diào)理模塊2.1電化學(xué)探頭法——變送技術(shù)2水體溶解氧傳感技術(shù)0.7V激勵電壓源Clark溶氧電極電流-電壓轉(zhuǎn)換電路零點調(diào)整電路量程調(diào)整電路微控制器溶解氧信號調(diào)理模塊原理框圖溶解氧傳感器溫度補償流程圖讀取溶氧、溫度A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果向測量電路供電開啟A/D轉(zhuǎn)換進行數(shù)字濾波溶氧零點校正根據(jù)溫度電路補償曲線初步計算溶氧含量溶氧電極效率校正數(shù)據(jù)是否達到穩(wěn)定？保存測量結(jié)果結(jié)束測量開始測量NY2.1電化學(xué)探頭法——傳感器成品

2水體溶解氧傳感技術(shù)

2水體溶解氧傳感技術(shù)2.2熒光猝滅法——原理熒光激發(fā)過程熒光淬滅過程

Stern-Volmer方程：其中：F0為無氧水的熒光強度；F為待檢測水樣的熒光強度；KSV為Stern-Volmer方程常數(shù)；[Q]為淬滅劑即溶解氧濃度。鎖相放大器2.3熒光猝滅法——變送技術(shù)交變信號相敏檢波技術(shù)，能大幅度抑制無用噪聲，改善檢測信噪比具有極高的檢測靈敏度。2水體溶解氧傳感技術(shù)2.4熒光猝滅法——傳感器成品2水體溶解氧傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)45水體濁度傳感技術(shù)6水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)31水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)3水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)小結(jié)83.1檢測原理

3水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)超聲波測量法電磁式測量法測量方法電極式測量法非接觸測量接觸測量3.2變送技術(shù)

3水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)恒流源電導(dǎo)率電極極性轉(zhuǎn)換差分放大峰值檢波溫度補償電路采集設(shè)備自動補償溫度手動補償查表補償公式補償恒溫法3.3重要影響因素

3水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)3.4傳感器成品

3水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)5水體濁度傳感技術(shù)6水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)1水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)4水體pH值傳感技術(shù)34小結(jié)84.1檢測原理4水體pH值傳感技術(shù)基于能斯特（Nernst）方程，工作電極與參比電極構(gòu)成原電池，根據(jù)兩電極間的電勢就可以知道被測溶液的pH值。4.2變送技術(shù)4水體pH值傳感技術(shù)阻抗匹配低通濾波調(diào)零電路量程調(diào)整標準輸出電極探頭214.3傳感器成品

4水體pH值傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)水體濁度傳感技術(shù)6水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)1水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)5水體氨氮傳感技術(shù)345小結(jié)85.1檢測方法5水體氨氮傳感技術(shù)水體氨氮含量包含銨根離子和游離的氨分子。蒸餾滴定法分光光度法測量方法電極法銨離子電極氨氣敏電極光纖熒光法光譜分析法電導(dǎo)電極根據(jù)能斯特方程，利用電化學(xué)原理，通過測樣品的電位值來直接測得溶液中的銨離子濃度。5.2檢測原理

5水體氨氮傳感技術(shù)以pH玻璃電極為指示電極，Ag/AgCl電極為參比電極。優(yōu)點：操作簡單，無須對樣品進行預(yù)處理255.3變送技術(shù)5水體氨氮傳感技術(shù)此方法因為以pH玻璃電極為指示電極，所以其變送電路與pH傳感器完全相同。但由變送電路輸出的電壓信號x是與氨氮濃度的對數(shù)ln[NH3]成良好的線性關(guān)系。阻抗匹配低通濾波調(diào)零電路量程調(diào)整標準輸出電極探頭5.4傳感器成品5水體氨氮傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)水體濁度傳感技術(shù)水體葉綠素a傳感技術(shù)7農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)1水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)

6水體濁度傳感技術(shù)3456小結(jié)86.1檢測原理

6水體濁度傳感技術(shù)散射光檢測法：平行光在透明液體中傳播，在遇到懸浮顆粒時改變方向，形成散射。顆粒愈多（濁度愈高）光的散射就愈嚴重。I0

為入射光的強度N為單位容積的微粒數(shù)V為微粒的體積λ為入射光的波長K為系數(shù)6.2變送技術(shù)6水體濁度傳感技術(shù)光學(xué)部分包括：LED、透鏡和光敏管電路部分包括：恒流源、信號調(diào)理模塊、微處理器、TEDS存儲器、總線接口模塊和電源模塊。6.3傳感器成品6水體濁度傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)水體濁度傳感技術(shù)水體葉綠素a傳感技術(shù)農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)1水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)7水體葉綠素a傳感技術(shù)34567小結(jié)87.1檢測原理

7水體葉綠素傳感技術(shù)熒光分析法：

用430nm波長的光照射水中浮游植物，浮游植物中的葉綠素將產(chǎn)生波長約為677nm的熒光，測定這種熒光的強度，通過其與葉綠素a濃度的對應(yīng)關(guān)系可以得出水中葉綠素a的含量。7.2變送技術(shù)7水體葉綠素傳感技術(shù)藍光LEDs葉綠素a水體平凸透鏡可見紅外干涉濾光片光電轉(zhuǎn)換（I/V)信號調(diào)理電路微控制器LED驅(qū)動藍光熒光工作流程框圖7.3傳感器成品

7水體葉綠素傳感技術(shù)2水體pH值傳感技術(shù)水體氨氮傳感技術(shù)水體濁度傳感技術(shù)水體葉綠素a傳感技術(shù)農(nóng)業(yè)水體信息傳感基本概念水體溶解氧傳感技術(shù)1水體電導(dǎo)率傳感技術(shù)

8小結(jié)3456小結(jié)788小結(jié)養(yǎng)殖水體水質(zhì)檢測方法呈現(xiàn)出計算機技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和無線通訊技術(shù)的多技術(shù)融合趨勢。

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