1.一种基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,具有一个装置框架(2),装置框架(2)的底部设有废液池(7)和左右水平的一号步进电机(3),其特征是:一号步进电机(3)经丝杆滑台机构带动由透明的声光池(6)左右移动,装置框架(2)的顶部从左至右并列布置三个注射泵,每个注射泵的上方各连接一个垂直布置的注射泵步进电机,每个注射泵的正下方连接一个垂直向下的注射泵针筒;声光池(6)的正右侧是声光信息检测盒(9),声光信息检测盒(9)内部中空且左侧是敞口;在三个注射泵以及声光信息检测盒(9)、声光池(6)的后方设有水泵(31)、可伸缩水管(32)、不可伸缩水管(33)、三号伸缩电机(34)、三号伸缩电机推杆(35)和五号步进电机(36),垂直于地面的三号伸缩电机推杆(35)的最上端固定连接五号步进电机(36),五号步进电机(36)的输出轴上端同轴固定连接三个池子,三个池子从右到左分别为纳氏试剂池(38)、酒石酸钠池(39)和水样池(40),三个水池正上方分别一一正对着所述的三个注射泵,三个池子位于声光池(6)和三个注射泵针筒之间;装置框架(2)的顶部固定装有前后水平的一号伸缩电机(27),一号伸缩电机(27)的伸缩轴向后且固定装有上下垂直的二号伸缩电机(29),在一号伸缩电机(27)的旁边有水泵(31),水泵(31)的两个端口分别连接可伸缩水管(32)和不可伸缩水管(33)的上端,二号伸缩电机(29)的伸缩轴向下且下端固定连接可伸缩水管(32)的下端,不可伸缩水管(33)的下端对准所述的水样池(40);
声光信息检测盒(9)的前后内壁上各是发光二极管(41)和硅光电池(48),声光信息检测盒(9)的上内壁处固定装有YAG激光器(49),透镜(51)在YAG激光器(49)的正下方,声光池(6)的底部嵌有水听器(46)和电磁阀(44),电磁阀(44)的下端经废液管(8)连通所述的废液池(7)。
2.根据权利要求1所述的基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,其特征是:微处理器(1)分别经控制线连接一号步进电机(3)、注射泵步进电机、五号步进电机(36)、水泵(31)、一号伸缩电机(27)、二号伸缩电机(29)、三号伸缩电机(34)、发光二极管(41)、YAG激光器(49)以及电磁阀(44),微处理器(1)通过WIFI模块(20)将数据传输给上位机(21)。
3.根据权利要求1所述的基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,其特征是:所述的丝杆滑台机构由一号步进电机转轴(19)、一号步进电机导轨(4)和一号步进电机滑台(5)组成,一号步进电机(3)的输出轴同轴固定连接一号步进电机转轴(19),一号步进电机转轴(19)正下方为平行的一号步进电机导轨(4),一号步进电机滑台(5)被一号步进电机转轴(19)和一号步进电机导轨(4)从中间穿过,一号步进电机滑台(5)和一号步进电机转轴(19)通过螺丝连接,一号步进电机滑台(5)上方固定连接声光池(6)。
4.根据权利要求1所述的基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,其特征是:硅光电池(48)的输出端依次连接I/U转换电路、电压放大电路和第一个A/D转换电路,水听器(46)的输出端依次连接电荷放大电路和第二个A/D转换电路。
5.根据权利要求1所述的基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,其特征是:所述的三个池子组成上药池,上药池的外围形状是半圆形,上药池的初始位置在三个注射泵针筒的下方和声光池(6)的上方。
6.根据权利要求1所述的基于声光信息融合的水质氨氮检测装置,其特征是:所述的装置框架(2)的底部是装置框架底座(23),左侧是装置框架左支架(24),右侧是装置框架右支架(25),装置框架左支架(24)和装置框架右支架(25)均是与地面垂直的三角形架,装置框架(2)的顶部是左右方向布置且平行于地面的装置框架横梁(26)。
7.一种如权利要求1所述的水质氨氮检测装置的检测方法,其特征是包括以下步骤:步骤1):建立RBF神经网络数据融合模型C=f(A,B),C为氨氮浓度,A为吸光度数据,B为声信号数据;
步骤2):一号伸缩电机(27)向前伸长,二号伸缩电机(29)向下伸长,使可伸缩水管(32)最下端浸没在水面以下,水泵(31)抽吸水样,水样经不可伸缩水管(33)流入所述的水样池(40)中;
步骤3):三号伸缩电机(34)向上伸长,使三个池子向上升高,直至三个池子里面的液体正好能被上方的三个注射泵针筒吸取;
步骤4):纳氏试剂池(38)、酒石酸钠池(39)、吸水样池(40)正上方对应的注射泵步进电机依次工作,带动对应的注射泵针筒依次地抽吸纳氏试剂池(38)里的纳氏试剂、酒石酸钠池(39)里的酒石酸钠试剂、吸水样池(40)里的水样;
步骤5):一号伸缩电机(27)、二号伸缩电机(29)和三号伸缩电机(34)恢复到初始位置,五号步进电机(36)带动三个池子旋转180度;一号步进电机(3)带动声光池(6)从左到右依次移动至三个注射泵针筒的正下方时,相应的注射泵针筒往声光池(6)里依次注射水样、酒石酸钠试剂、纳氏试剂,纳氏试剂与水样中的氨氮反应,产生红棕色的络合物,即待测液体;
然后一号步进电机(3)继续带动声光池(6)移动至声光信息检测盒(9)内部中央;
步骤6):发光二极管(41)和YAG激光器(49)交替工作,发光二极管(41)发出420nm波长光束,420nm波长光束被所述的待测液体吸收和反射后由硅光电池(48)进行光信号检测并输出,得到出射光信号数据λ;YAG激光器(49)发出固定频率的激光光束,经过透镜(51)聚焦后照射所述的待测液体产生声波,水听器(46)进行声信号检测并输出声信号数据B;
步骤7):开通电磁阀(44),待测液体从废液管(8)流出至废液池(7);发光二极管(41)发出420nm波长光束,420nm波长光束穿过空的声光池(6),硅光电池(48)检测光信号并输出,得到入射光信号数据λ0;
步骤8):根据朗伯比尔定律求出吸光度 通过建立的RBF神经网络数据融合模型C=f(A,B)得到氨氮浓度C。
8.根据权利要求7所述的水质氨氮检测装置的检测方法,其特征是:步骤1)中,建立RBF神经网络数据融合模型C=f(A,B)的方法是:步骤(1):一号步进电机(3)带动空的声光池(6)向右移入声光信息检测盒(9)内,发光二极管(41)发出420nm波长光束,硅光电池(48)检测光信号并输出,得到出射光信号数据λ0,空的声光池(6)向左移动到初始位置;
步骤(2):空的声光池(6)向右移动处于注射泵正下方,三个注射泵依次向声光池(6)中加入浓度为C1的标准氨氮试剂、固定体积和固定浓度的酒石酸钠试剂、固定体积和固定浓度的纳氏试剂,然后声光池(6)进入声光信息检测盒(9)内部;
步骤(3):YAG激光器(49)发出固定频率的激光光束,经过透镜(51)聚焦照射待测液体,通过水听器(46)采集声信号,得到声信号数据B1;
步骤(4):发光二极管(47)发出420nm波长光束,硅光电池(48)检测光信号并输出,得到出射光信号数据λ,求出吸光度为A1,
步骤(5):开通电磁阀(44),待测液体从废液管(8)流出至废液池(7);
步骤(6):循环步骤(2)至步骤(5)n次,每次添加的酒石酸钠和纳氏试剂的体积和浓度不变,添加体积相同但浓度依次为C1 C2 C3……Cn的标准氨氮试剂,依次得到吸光度A1 A2 A3……An和声信号数据B1 B2 B3……Bn共n组;
步骤(7):将n组声信号数据和吸光度数据作为样本输入,n组标准氨氮试剂浓度作为样本输出,得到RBF神经网络数据融合模型C=f(A,B)。
9.根据权利要求7所述的水质氨氮检测装置的检测方法,其特征是:步骤5)中,当声光池(6)移动至注射泵针筒的正下方时,一号步进电机(3)停止旋转,注射泵步进电机带动注射泵针筒往声光池(6)里注射。
10.根据权利要求7所述的水质氨氮检测装置的检测方法,其特征是:步骤6)中,硅光电池(48)进行光信号检测并输出电流信号,电流信号转换成电压信号,电压信号经过放大,再经过A/D转换得到出射光信号数据λ;水听器(46)进行声信号检测输出电压信号,电压信号经过放大和A/D转换得出声信号数据B。