一种具有二氧化碳浓度监测与pH测定装置的微型模拟系统的制作方法

本发明涉及模拟系统的，尤其涉及一种具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统。

背景技术：

1、二氧化碳浓度监测与ph测定是了解和研究大气环境的重要手段。在仿生模拟环境中，通过构建一个能够模拟实际大气环境并具备监测二氧化碳浓度与ph值功能的系统，有助于更好地研究生态系统中二氧化碳与ph值之间的相互作用。

2、现有的模拟系统检测装置仅配备单一参数传感器，仅能监测气体浓度，缺乏ph测定功能，无法建立二氧化碳与ph值的关联分析；而部分水质监测设备未集成气体监测模块，难以全面反映生态系统状态。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的目的在于提出一种具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，通过微型化集成设计实现对模拟系统内二氧化碳浓度与ph 值的实时同步监测，二氧化碳监测模块采用红外传感技术，而ph测定模块采用固态离子选择性微电极，解决了现有模拟系统监测参数单一，无法全面反映模拟系统状态的技术问题。

3、为达到上述目的，本发明提出了一种具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统包括大气环境模拟仓、化学吸收池、生态池、二氧化碳监测模块、ph测定模块和数据处理模块，其中，所述大气环境模拟仓为设置有窗口的密封仓体结构，所述生态池设置于大气模拟仓内，所述化学吸收池设置于大气模拟仓内，所述化学吸收池内设有半导体制冷片，所述二氧化碳监测模块包括红外传感单元、气体采样单元和信号预处理单元，所述ph测定模块设置于化学吸收池内，所述ph测定模块包括微电极探测单元、信号放大单元、校准单元和ph指示剂模块，所述数据处理模块包括微控制器、数据存储单元和通信单元，所述二氧化碳监测模块、ph测定模块和数据处理模块通过接口相互连接，形成闭环控制系统，且设置于大气环境模拟仓内。

4、另外，根据本发明上述提出的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统还可以具有如下附加的技术特征：

5、具体地，所述红外传感单元配置为14.2μm波长的二氧化碳特征吸收光谱发射器与光电探测器，采用cm1109型双光源传感器芯片，所述气体采样单元内设有微型真空泵和滤气膜，所述微型真空泵流量为10-50ml/min，所述滤气膜孔径0.22μm，所述信号预处理单元包括锁相放大电路与温度补偿模块。

6、具体地，所述微电极探测单元采用iro2固态敏感膜，所述校准单元内置两点校准程序，通过ph4.01、ph6.86和ph9.18标准缓冲液自动校准，校准周期为24小时，所述ph指示剂模块内部设有多种指示剂，用于可视化co2吸收过程。

7、具体地，所述数据处理模块的微控制器采用arm cortex-m4内核，采样频率为10hz，所述数据存储单元容量大于8gb，所述通信单元支持usb、蓝牙与wi-fi协议。

8、具体地，还包括反馈调节模块，所述反馈调节模块包括气体调节单元、光照调节单元和水质调节单元，所述气体调节单元包括二氧化碳吸附剂存储舱和补气泵，所述二氧化碳吸附剂存储舱中的吸附剂为碱石灰，所述补气泵流量10-50ml/min，所述光照调节单元采用红蓝光组合led光源，光质比3:1，光照强度0-10000lux连续可调，所述水质调节单元包括ph 缓冲剂存储舱与定量注射泵。

9、具体地，还包括供电模块，所述供电模块采用锂电池和太阳能电池板中其中一种单独供电或组合供电。

10、具体地，还包括辅助监测模块，所述辅助监测模块包括荧光法溶解氧传感器、ds18b20温度传感器和电导率传感器。

11、具体地，所述大气环境模拟仓内设有气体循环泵，所述气体循环泵连接于化学吸收池内。

12、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：本发明的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，通过微型化集成设计实现对模拟系统内二氧化碳浓度与ph 值的实时同步监测，二氧化碳监测模块采用红外传感技术，而ph测定模块采用固态离子选择性微电极，解决了现有微型模拟系统监测参数单一，无法全面反映模拟系统状态的技术问题。

13、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，包括大气环境模拟仓、化学吸收池、生态池、二氧化碳监测模块、ph测定模块和数据处理模块，其中，

2.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，所述红外传感单元配置为14.2μm波长的二氧化碳特征吸收光谱发射器与光电探测器，采用cm1109型双光源传感器芯片，所述气体采样单元内设有微型真空泵和滤气膜，所述微型真空泵流量为10-50ml/min，所述滤气膜孔径0.22μm，所述信号预处理单元包括锁相放大电路与温度补偿模块。

3.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，所述微电极探测单元采用iro2固态敏感膜，所述校准单元内置两点校准程序，通过ph4.01、ph6.86和ph9.18标准缓冲液自动校准，校准周期为24小时，所述ph指示剂模块内部设有多种指示剂，用于可视化co2吸收过程。

4.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，所述数据处理模块的微控制器采用arm cortex-m4内核，采样频率为10hz，所述数据存储单元容量大于8gb，所述通信单元支持usb、蓝牙与wi-fi协议。

5.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，还包括反馈调节模块，所述反馈调节模块包括气体调节单元、光照调节单元和水质调节单元，所述气体调节单元包括二氧化碳吸附剂存储舱和补气泵，所述二氧化碳吸附剂存储舱中的吸附剂为碱石灰，所述补气泵流量10-50ml/min，所述光照调节单元采用红蓝光组合led光源，光质比3:1，光照强度0-10000lux连续可调，所述水质调节单元包括ph 缓冲剂存储舱与定量注射泵。

6.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块采用锂电池和太阳能电池板中其中一种单独供电或组合供电。

7.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，还包括辅助监测模块，所述辅助监测模块包括荧光法溶解氧传感器、ds18b20温度传感器和电导率传感器。

8.根据权利要求1所述的具有二氧化碳浓度监测与ph测定装置的微型模拟系统，其特征在于，所述大气环境模拟仓内设有气体循环泵，所述气体循环泵连接于化学吸收池内。