随着科学技术的发展,世界各国在环境保护与监测工作中普遍把对水质的监测放在非常重要的位置。可对水体实现现场实时监测的新型水质监测仪器的研发,正逐步成为国内外科研工作者们工作的重点。本课题是一项多门类跨学科的应用性研究,从分析方法、化学试剂的配方及检测系统软硬件的整体设计都投入了大量的时间和精力,建立了较完整的高锰酸盐指数(以下简称CODMn)值在线检测方法。并以CODMn的常用分析方法为基础,将光度分析的高灵敏度和高准确度的特点与蠕动泵的自动取样及自动分析特点相结合,通过单片机来自动控制这一分析过程,成功研制成CODMn在线自动监测系统。文章分别从化学、机械、光学、电子以及通信等几个方面介绍了该分析仪器研制开发的全过程。首先根据酸性高锰酸钾法的光度滴定分析原理、当代分析仪器的发展方向,吸取国内外现有水质在线分析仪的优点,并结合本仪器的工作条件和使用要求,提出该CODMn在线自动分析仪的整体设计方案。仪器整体分为液路系统模块、光度检测系统模块、控制系统模块、人机交互界面模块、供电电源模块、恒温控制系统模块、数据存储/打印/传输模块等主要模块。液路系统采用世界先进技术的高精度蠕动泵,泵速可由控制程序设定,泵速均匀稳定,保证了进样精度;光电检测系统采用光度滴定法进行终点检测,较直观且易于判断;仪器的电路控制部分应用了低功耗、高性能的微控制器80C196KC和外围芯片,实现采样和进样的自动化;在整个测量循环中,通过对各蠕动泵运行的时间计量转换成对应消耗的各种试剂及水样的量,由微处理器对其进行计算处理,同时软件也进行了历史数据的显示与存储;具有智能化处理和中英文操作的功能,选用点阵式图形液晶显示,建立了良好的用户交互界面;考虑了系统的稳定性和实用性的两个角度,设计出8路输出的稳压电源电路;为满足反应室中消解反应对温度的较高要求,特设计了一套加热驱动及恒温控制系统;同时,为了满足不同客户的要求,采用标准RS-232/485串行通讯接口和4~20 mA模拟通讯接口,实现了将分析结果自动或有选择的同时传送到60 m以外的功能。总体设计使整个系统具有精度高、功耗低、功能强、稳定性好和操作方便等特点。经过试验与调试表明,该仪器既可用于在线分析,又可直接用于随时来样的检测分析,其整个过程为自动完成,再加上取样量和分析速度的可调整性,真正实现了过程分析的智能化,整个样品的分析过程可控制在35 min内完成,标准偏差不超过±0.5 mg/L,相对误差不超过±5 %,切实达到了省时,省力的效果。通过对实验数据的分析,讨论了仪器的某些相关性能、为今后更新性能的水质在线分析仪的研制开发积累经验和实验数据。对于目前的发展需要,文章在最后对整个论文研究的内容和方向以及笔者所做的工作进行了总结,并展望了分析仪器的发展前景以及研究方向。