专利名称：一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及有机质检测仪器，特别是一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪。
背景技术：
有机质是指存在于环境介质中的所有含碳有机物质，包括动物、植物残体，微生物以及其分解合成的各类有机物质。目前，有机质含量的测定已广泛应用于社会生产的各个方面。作为有机肥料中的重要组成物质，有机质是评价有机肥料质量的重要指标之一。有机质含量的高低将影响到肥料供给N、P、K和其他微量元素的能力，因此测定有机肥料有机质含量具有十分重要的意义。国内外测定有机质的方法有多种，如重铬酸钾容量法、灼烧法、微波消解法和分光光度法等，其中分光光度法具有操作简便、灵敏、干扰少及测定范围宽等优点。该法利用重铬酸钾氧化有机质，生成的三价铬的浓度与有机质含量成正比。测定标准溶液和试样的吸光度，通过标准曲线即可计算出有机质的量。目前市场上现有的有机质检测设备大部分是针对于土壤中有机质的检测，例如基于光谱技术研发的土壤有机质快速测定仪，其可达到方便快速的要求，但很难达到较高的测量精度要求，也在一定程度上制约了这类产品的适用范围。
发明内容本发明的目的在于克服现有有机质检测装置的不足，提供一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，该检测仪应用分光光度法的原理测定有机肥料物料中有机质含量，结构简单、成本低、精度高、易于操作且安全可靠，能够快速准确测定有机肥料中有机质含量，检测时间短，降低检测成本和仪器成本。本发明的技术方案:—种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，包括仪表盒、光源、可变光栅、t匕色室、比色池、光电检测器、消煮液池、蒸馏水池、消煮反应器、三台微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板、显示屏和功能键，仪表盒包括盒体和面板，光源、可变光栅、比色室、光电检测器、消煮液池、蒸馏水池、消煮反应器、三台微型蠕动式液体输送器和控制芯片及电源板分别固定于盒体的底板上，显示屏和功能键设置于仪表盒的面板上，所述功能键包括R1键、R2键、蒸馏水键、上调键、下调键、设置键、确定键和抽滤键，仪表盒的侧板上设有电池接口、电源接口和电源开关；比色室为避光的长方型槽，比色室的沿光线传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池置于比色室内的比色池转动架上，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置应使光线呈直线传输；消煮液池和蒸馏水池均为矩型容器；消煮反应器后面设有砂芯滤膜；消煮液池和蒸馏水池与两台微型蠕动式液体输送器、消煮反应器与三台微型蠕动式液体输送器、微型蠕动式液体输送器与比色池分别通过硅胶管连接并通过挤压力作用实现液体的无压力输送；光源、可变光栅、比色池转动架、光电检测器、显示屏和三台微型蠕动式液体输送器分别通过导线与控制芯片及电源板连接。所述光源为氖灯，光源经过可变光栅后的波长为580nm。所述比色室为避光的不锈钢容器，比色室内的比色池转动架上设有八个比色池并沿圆周方向均匀排列，比色池为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池可方便的从比色池转动架上取出和放入。所述消煮液池为防腐蚀高分子聚丙烯材料制成的矩型液体容器，容器上部设有加液孔，消煮液池内装有消煮液，消煮液由R1消煮液重铬酸钾标准溶液和R2消煮液浓硫酸溶液组成，重铬酸钾标准溶液和浓硫酸溶液体积比为1:2，重铬酸钾标准溶液由重铬酸钾和水组成，IL重铬酸钾标准溶液中重铬酸钾的量为49.031g,余量为水,浓硫酸溶液的密度为
1.84g/cm3。所述消煮反应器为长方体玻璃容器并设有刻度线，由下至上分别为R1线、R2线和蒸馏水线，容器上部设有加样孔。所述控制芯片中预设有可编程程序，可编程程序包括有机质检测标准程序及有机质检测程序，其中有机质检测程序为预设三氧化铬硫磷混合酸溶液在25°C下的标准曲线，并通过拟合公式计算得出测定值即为有机质含量值。本发明的工作程序:将配好的消煮液放入消煮液池中；将蒸馏水放入蒸馏水池；将待测肥料样品加入消煮反应器中；通过微型蠕动式液体输送泵向消煮反应器中先后注入Rp R2消煮液并与样品混合消煮30min ;通过微型蠕动式液体输送泵向消煮反应器中注入蒸馏水混合冷却至室温；混合消煮液经砂芯滤膜过滤，通过微型蠕动式液体输送泵，将滤液导入比色池；可见光源经可变光栅后射出光波长为580nm，射入比色池；光经比色池中的液体吸收后，其余光透过溶液后射入光电检测器；光电检测器的感应装置接收光信号，经光电转换装置后输出电信号；通过导线将电信号传入微电脑芯片；经微电脑芯片中的预编程序计算后的数值即为有机质含量。本发明的工作原理:该检测仪应用分光光度法的原理测定有机肥料物料中有机质含量，利用重铬酸钾-硫酸溶液在加热条件下，使样品中的有机碳氧化，反应产生的三价铬与样品中有机质含量呈线性关系。可见光源经三价铬吸收后，射入光电检测器。光电检测器的感应装置接收光信号并经光电转换装置后转换为电信号，该电信号经微电脑芯片计算后转换为数字信号输出，即得有机质含量。本发明的优点和有益效果是:该检测仪应用分光光度法的原理测定有机肥料物料中有机质含量，结构简单、成本低、精度高、易于操作且安全可靠，能够快速准确测定有机肥料中有机质含量，检测时间短，降低检测成本和仪器成本。

图1为该检测仪内部结构示意图。图2为该检测仪面板设置示意图。图3为该检测仪侧板设置示意图。[0021]图中:1.仪表盒 2.光源 3.可变光栅 4.比色室 5.比色池6.光电检测器 7.消煮液池 8.蒸馏水池 9.消煮反应器 10.砂芯滤膜11.微型蠕动式液体输送器 12.控制芯片及电源板 13.显示屏14.比色池转动架 15.硅胶管 16.蒸馏水 17.&键 18.R2键19.蒸馏水键 20.上调键 21.下调键22.设置键 23.确定键24.抽滤键 25.电池接口 26.电源接口 27.电源开关
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。实施例:一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，如图1、2、3所示，包括仪表盒1、光源2、可变光栅3、比色室4、比色池5、光电检测器6、消煮液池7、蒸馏水池8、消煮反应器9、三台微型蠕动式液体输送器11、控制芯片及电源板12、显示屏13和功能键，仪表盒I包括盒体和面板，光源2、可变光栅3、比色室4、光电检测器6、消煮液池7、蒸馏水池8、消煮反应器9、三台微型蠕动式液体输送器11和控制芯片及电源板12分别固定于盒体的底板上，显示屏13和功能键设置于仪表盒I的面板上，所述功能键包括R1键17、R2键18、蒸馏水键19、上调键20、下调键21、设置键22、确定键23和抽滤键24，仪表盒I的侧板上设有电池接口 25、电源接口 26和电源开关27 ;比色室4为避光的长方型槽，比色室4的沿光线传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池5置于比色室4内的比色池转动架14上，光源2、可变光栅3、比色室4的两个透光孔、检测用比色池5和光电检测器6的位置应使光线呈直线传输；消煮液池7和蒸馏水池8均为矩型容器；消煮反应器9后面设有砂芯滤膜10 ;消煮液池7和蒸馏水池8与两台微型蠕动式液体输送器11、消煮反应器9与三台微型蠕动式液体输送器11、微型蠕动式液体输送器11与比色池5分别通过硅胶管15连接并通过挤压力作用实现液体的无压力输送；光源2、可变光栅3、比色池转动架14、光电检测器6、显示屏13和三台微型蠕动式液体输送器11分别通过导线与控制芯片及电源板12连接。该实施例中，仪表盒I的尺寸为长300mm、宽220mm、高IOOmm ;光源2为氖灯,光源经过可变光栅后的波长为580nm ;比色室4为避光的长方体不锈钢容器并设有可以打开的盖子，长方体的尺寸为长70mm、宽70mm、高100mm，比色室4内的比色池转动架14上设有八个比色池5并沿圆周方向均匀排列，比色池5为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池5的容积为4ml ;消煮液池7为防腐蚀高分子聚丙烯材料制成的长方体液体容器，其尺寸为长100mm、宽100mm、高200mm，容器上部设有加液孔；蒸馏水池8为长方体玻璃容器，其尺寸为长100mm、宽100mm、高200mm，容器上部设有加液孔；消煮反应器9为长方体玻璃容器，其尺寸为长100mm、宽100mm、高200mm，并设有刻度线，由下至上分别为R1线、R2线和蒸馏水线，容器上部设有加样孔；消煮液由R1消煮液重铬酸钾标准溶液和R2消煮液浓硫酸溶液组成，重铬酸钾标准溶液和浓硫酸溶液体积比为1:2 ;重铬酸钾标准溶液由重铬酸钾和水组成，IL缓重铬酸钾标准溶液中重铬酸钾的量为49.031g，余量为水；浓硫酸溶液的密度为1.84g/cm3 ;微型蠕动式液体输送器11选用型号为WX-10B ;控制芯片12选用西门子57-200PLC 产品。[0026]三氧化铬硫磷混合酸溶液标准曲线的制作方法:在10个50mL的容量瓶中分别加入10mL180g/L的三氧化铬空白液，再依次分别加入lmL，2mL，3mL，4mL，5mL，6mL，7mL，8mL，9mL, lOmLlOg/L的三价铬标准液,再分别加入5mL的硫磷混合酸溶液,溶液中硫酸:磷酸:水=150mL:150mL:700mL，定容至50mL。用Icm比色皿在580nm波长下测定吸光度A，以A值为纵坐标，三价铬含量为横坐标，制备三氧化铬硫磷混合酸溶液标准曲线。本发明的工作程序，将配好的消煮液放入消煮液池中；将蒸馏水放入蒸馏水池；将待测样品0.3g-0.5g(精确至0.0OOlg)加入消煮反应器；通过微型蠕动式液体输送泵向消煮反应器中先后注入R1消煮液、R2消煮液分别达到R1线(301^)、民线(901^)，并与样品混合消煮30min ;通过微型蠕动式液体输送泵向消煮反应器中注入蒸馏水至蒸馏水线(720mL)，混合冷却至室温；混合消煮液经砂芯滤膜过滤，通过微型蠕动式液体输送泵，将
3.6-4.0mL滤液导入比色池；可见光源经可变光栅后射出光波长分别为580nm，射入比色池；光经比色池中的液体吸收后，其余光透过溶液后射入光电检测器；光电检测器的感应装置接收光信号，经光电转换装置后 输出电信号；通过导线将电信号传入微电脑芯片；微电脑芯片内设有信号转换器、数据存储器和数据拟合，经微电脑芯片中的预编程序计算后的数值即为有机质含量。以下为利用该检测仪测定有机质的实例。I)称取0.3g有机肥料样品经研磨后制成粒径0.5mm颗粒，加入消煮反应器；分别按R1键、R2键向消煮反应器中先后注入R1消煮液、R2消煮液分别达到R1线30mL、R2线90mL ；设置合适的加热火力保持微沸消煮30min ;按蒸馏水键向消煮反应器中注入蒸馏水至蒸馏水线720mL，混合冷却至室温；按抽滤键，使混合消煮液经砂芯滤膜过滤，产生4.0mL滤液导入比色池；根据显示屏提示，选择确定后，氖灯发出的光经可变光栅后射入比色池，检测波长580nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25°C下的吸光度值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，以测定待测样品中的有机质含量，由显示屏输出数据，有机质含量为0.1074g。2)称取0.5g有机肥料样品经研磨后制成粒径0.5mm颗粒，加入消煮反应器；分别按R1键、R2键向消煮反应器中先后注入R1消煮液、R2消煮液分别达到R1线30mL、R2线90mL ；设置合适的加热火力保持微沸消煮30min ;按蒸馏水键向消煮反应器中注入蒸馏水至蒸馏水线720mL，混合冷却至室温；按抽滤键，使混合消煮液经砂芯滤膜过滤，产生3.6mL滤液导入比色池；根据显示屏提示，选择确定后，氖灯发出的光经可变光栅后射入比色池，检测波长580nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25V下的吸光度值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，以测定待测样品中的有机质含量，由显示屏输出数据，有机质含量为0.1605g。3)称取0.5g有机肥料样品经研磨后制成粒径0.5mm颗粒，加入消煮反应器；分别按R1键、R2键向消煮反应器中先后注入R1消煮液、R2消煮液分别达到R1线30mL、R2线90mL ；设置合适的加热火力保持微沸消煮30min ;按蒸馏水键向消煮反应器中注入蒸馏水至蒸馏水线720mL，混合冷却至室温；按抽滤键，使混合消煮液经砂芯滤膜过滤，产生4.0mL滤液导入比色池；根据显示屏提示，选择确定后，氖灯发出的光经可变光栅后射入比色池，检测波长580nm下的吸收光，经检测器收集信号送入微电脑芯片进行处理，并将数据换算成25V下的吸光度值后与仪器中内置的标准曲线进行比对，以测定待测样品中的有机质含量，由显示屏输出数据，有机质含量为0.1610g。
权利要求1.一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，其特征在于:包括仪表盒、光源、可变光栅、比色室、比色池、光电检测器、消煮液池、蒸馏水池、消煮反应器、三台微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板、显示屏和功能键，仪表盒包括盒体和面板，光源、可变光栅、比色室、光电检测器、消煮液池、蒸馏水池、消煮反应器、三台微型蠕动式液体输送器和控制芯片及电源板分别固定于盒体的底板上，显示屏和功能键设置于仪表盒的面板上，所述功能键包括R1键、R2键、蒸馏水键、上调键、下调键、设置键、确定键和抽滤键，仪表盒的侧板上设有电池接口、电源接口和电源开关；比色室为避光的长方型槽，比色室的沿光线传输方向的两个侧面上设有透光孔，比色池置于比色室内的比色池转动架上，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置应使光线呈直线传输；消煮液池和蒸馏水池均为矩型容器；消煮反应器后面设有砂芯滤膜；消煮液池和蒸馏水池与两台微型蠕动式液体输送器、消煮反应器与三台微型螺动式液体输送器、微型螺动式液体输送器与比色池分别通过硅胶管连接并通过挤压力作用实现液体的无压力输送；光源、可变光栅、比色池转动架、光电检测器、显示屏和三台微型蠕动式液体输送器分别通过导线与控制芯片及电源板连接。
2.根据权利要求1所述快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，其特征在于:所述光源为氖灯，光源经过可变光栅后的波长为580nm。
3.根据权利要求1所述快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，其特征在于:所述比色室为避光的不锈钢容器，比色室内的比色池转动架上设有八个比色池并沿圆周方向均匀排列，比色池为圆型玻璃容器并设有刻度标记，比色池可方便的从比色池转动架上取出和放入。
4.根据权利要求1所述快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，其特征在于:所述消煮反应器为长方体玻璃容器并设有刻度线，由下至上分别为R1线、R2线和蒸馏水线，容器上部设有加样孔。
专利摘要一种快速测定有机肥料中有机质含量的检测仪，包括仪表盒、光源、可变光栅、比色室、比色池、光电检测器、消煮液池、蒸馏水池、消煮反应器、砂芯滤膜、微型蠕动式液体输送器、控制芯片及电源板和显示屏，光源、可变光栅、比色室的两个透光孔、检测用比色池和光电检测器的位置应使光线呈直线传输；消煮液池、蒸馏水池、微型蠕动式液体输送器、消煮反应器与比色池通过硅胶管连接并通过挤压力作用实现液体无压力输送；光源、可变光栅、比色池转动架、光电检测器、显示屏和微型蠕动式液体输送器分别通过导线与控制芯片及电源板连接。本实用新型的优点该检测仪结构简单、成本低、精度高、易于操作且安全可靠；能够快速准确测定有机肥料中有机质含量。
文档编号G01N21/31GK203069503SQ201220610058
公开日2013年7月17日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者刘乐, 鞠美庭, 李维尊, 江洋, 候其东, 刘益良 申请人:南开大学