海水 COD 光电检测系统的研究（二）

4.2.2 光路模块设计

光路模块是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、密封光源和探测器的作用。

本课题中光路模块主要作用是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、操作复杂等缺点。另外，光源和探测器用于水下工作，所以必须保证光源和探测器具有较高的防水性能。本系统利用 Solidworks2010 软件对光路模块的结构进行了设计，并通过 3D 打印机对其打印。光源与探测器的固定架如图 4-6 所示，密封模块如图 4-7 所示。

4.2.3 探测器模块设计

光电探测器是实现光电转换的重要器件，其作用是将通过待测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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