4.2.2 光路模塊設(shè)計(jì)

光路模塊是光源與探測器間的通道。光路模塊主要起到鎖定光源與探測器位置關(guān)系、密封光源和探測器的作用。

本課題中光路模塊主要作用是為了解決光源和探測器的對準(zhǔn)問題，一般地手動對準(zhǔn)光源和探測器具有精度差、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。另外，光源和探測器用于水下工作，所以必須保證光源和探測器具有較高的防水性能。本系統(tǒng)利用 Solidworks2010 軟件對光路模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過 3D 打印機(jī)對其打印。光源與探測器的固定架如圖 4-6 所示，密封模塊如圖 4-7 所示。

4.2.3 探測器模塊設(shè)計(jì)

光電探測器是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的重要器件，其作用是將通過待測COD樣品溶液的透射光轉(zhuǎn)換成電信號。常見的光電探測器有光電二極管、光敏電阻、光電池等，表征其性能的參數(shù)包括：光譜范圍、響應(yīng)功率、敏感度、敏感面積、工作和儲藏溫度等。

本系統(tǒng)中選取SUV-A光電二極管，其響應(yīng)光譜為200~280 nm（中心波長為255nm），相應(yīng)功率為1 mW/cm2，敏感度為0.06 A/W，敏感面積為6.8 cm2，工作溫度為-50~85 ℃，儲存溫度為-50~90 ℃，各項(xiàng)參數(shù)均滿足本系統(tǒng)需求。SUV-A光電二極管實(shí)物圖如圖4-10所示，響應(yīng)光譜圖如圖4-11所示。

4.2.4 電路模塊設(shè)計(jì)

電路模塊作為本系統(tǒng)的核心部分，為光源模塊、探測器模塊及顯示模塊提供保障。該模塊包括光源的驅(qū)動、探測器的電流電壓轉(zhuǎn)換、放大電路、模擬信號采集、AD 轉(zhuǎn)換及 LCD 顯示。本系統(tǒng)將光源的驅(qū)動、探測器的電流電壓轉(zhuǎn)換、放大電路置于同一模塊，信號采集、AD 轉(zhuǎn)換及 LCD 顯示采用 STM32 模塊。系統(tǒng)框圖如圖 4-12 所示。

本系統(tǒng)要求光源 UVTOP255 輸出光強(qiáng)恒定，在設(shè)計(jì)中，就需保證光源穩(wěn)定的輸入電壓和輸入電流。本系統(tǒng)選用運(yùn)放+三極管來進(jìn)行電壓、電流調(diào)節(jié)控制。光源模塊 Multisim 仿真圖如圖 4-13 所示。

本系統(tǒng)中 SUV-A 紫外探測器生成微弱的電流信號，需進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換，然后對電壓信號放大。在電流電壓轉(zhuǎn)換電路中需選用小噪聲、高精度運(yùn)放，本系統(tǒng)采用 AD8610。探測器模塊 Multisim 仿真圖如圖 4-14 所示。

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