引言

自然界中的铬常见价态有三价(cr(Ⅲ))和六价(Cr(Ⅵ))，通常认为cr(Ⅵ)的毒性比cr(Ⅲ)高出约100倍。六价铬属于重金属一类污染物，具有强氧化毒性，可对人体、农作物机体造成损伤。环境中铬的主要污染来源有机械厂、采选矿厂、冶炼电镀、制革、印刷厂、制药厂等工业部门排出的废水和烟尘。研究表明，六价铬具有极强的致癌和致突变特性，六价铬通过血液进入人体，可以导致上吐下泻、胃膜充血、溃疡、内脏出血、脑水肿、肾组织坏死、肝癌，直至死亡。社会经济迅猛发展的同时，环境污染也威胁着人们的生产生活。

在水环境在线监测网络体系上，国外发达国家的水质在线监测仪有自动化程度和检测精度较高的优势，但价格昂贵，维护不便。国内的水质在线监测仪仍处于研发完善阶段，其系统可靠性与检测精度均难以满足在线监测的要求，有待进一步提高。因此，研发高性价比、可靠的六价铬水质在线监测仪，对我国的水环境状况监测和防治水资源污染有着重要的意义。

一套完整的六价铬水质在线自动监测仪，包括监控中心上位机和在线监测仪终端机，其中终端机包括配水单元、控制与分析主机等。其中配水单元包括水样预处理装置、自动清洗装置及辅助部分；配水单元向自动监测仪提供处理好的水样，具有在线除泥沙和在线过滤，以及自动和手动管道除藻与清洁装置；配水单元提供水样的水质、水压和水量必须满足自动监测仪器的需要。监控中心上位机除了接收远程在线监测仪的测试数据，还应具备数据存储、报表、打印、查询、报警等功能。鉴于篇幅所限，本文仅讨论在线自动监测仪终端机的设计，其他部分在将在后续文章中阐述。

一、仪器原理

在酸性溶液中，六价铬与二苯碳酰二肼(DPC)反应生成紫红色cr一苯基偶氮碳酰肼配合物，于波长540nm处进行分光光度测定。在一定浓度范围内符合Lambert—Beer定律：A=￡bc式中A为产物的吸光度，e为摩尔吸光系数，b为照射光透过的长度即光程，c为水样中Cr(VI)的物质的量的浓度。此式给出了吸光度和水样中Cr(vI)的定量关系，吸光度A同水样中Cr(vI)的浓度是成正比的，通过对吸光度的测量，便可间接获得水样中Cr(VI)的含量。选用ARM处理器进行控制，高精度注射泵与多通道阀的公共通道相连，多通道阀的其他通道端口可分别与试剂、储液环、测量室等连接，如图I所示。通过注射泵的反向运动，以预定顺序从相应通道吸取一定的试剂或样品，注入储液环中，然后注射泵正向运转，将储液环中的液体平稳地推至测量室(也叫消解反应室)中进行反应、比色测量。

二、系统设计

本在线自动监测仪采用嵌入式、智能控制、GPRS通讯等技术并配以控制软件，组成了一套自动测试系统，系统的整体结构图见图2。系统采用CortexM4内核的STM32F407作为控制器，该控制器带有DSP指令集和32位单精度硬件FPU(浮点运算单元)，具有加密处理器(CRYP)、USB高速OTG、真随机数发生器等更多功能；它有3个12位逐次逼近型的ADC，最大的转换速率为2．4Mhz，2个输出通道的DAC，4K字节的电池备份SRAM以及更快的us．ART和SPI通信速度，运行频率可达168MHz，功耗可低至238uA／MHz其他系统模块介绍如下