这种驱动朝向无处不在的实时感测，对液体传感器的要求移动了更小的尺寸，更高的鲁棒性和较低的功率，同时仍提供高质量的结果。
随着行业的进步，需要进行On-the-Go-Go-Go的智能平台。这些平台需要高度多功能，能够满足来自环境水域的各种应用来处理控制的独特要求。本文将引入便携式，实时传感解决方案和原型设计平台，可用于快速液体传感。
一种常见的液体分析技术
存在以测试液体的各种方法，目的是测量样品中未知参数的浓度，例如pH，荧光或浊度。一种流行的方法是光学评估液体，因为它是非侵入性的，并且提供稳定和准确的结果。
精密光学液体测量需要在电子，光学和化学中的混合域知识。简单来说，分析以从诸如LED的源暴露于光的样本开始。在与样品相互作用后，通过光电二极管处理所得光。绘制测量的响应，用于针对一组已知浓度的标准样品的测量响应。这称为校准曲线（图1）。
使用校准曲线，可以确定未知值。这描述了用于分析测量的一般实验方法，但是为了满足普遍感感测的需要，它必须缩放到不同的分析物和测量技术，以及拟合成小形状因子，所有这些都会增加设计和评估的复杂性。
用于快速液体测量的模块化解决方案
来自模拟设备的ADPD4101是能够驱动LED的光学模拟前端（AFE），并从光电二极管同步接收和处理信号以进行高精度光学测量。该芯片是高度可配置的，具有高达100dB的高光学信噪比，通过片上同步检测方法提供高达100dB和高的环境光抑制，允许其在许多情况下没有光学黑暗外壳使用。
CN0503参考设计（图2）是创建的，以便通过ADPD4101实现液体分析测量的快速原型设计。该设计具有ADPD4101作为其核心产品，但增添了四个模块化光路，以及针对液体分析的测量固件和应用软件。CN0503直接与ADICup3029板接口，该电路板管理测量例程和数据流程。Adicup3029板可以直接连接到笔记本电脑，以查看评估GUI的结果。
CN0503可以测量荧光，浊度，吸光度和Colourimetry。在比色皿中制备样品并放置在3D印刷的比色皿支架中，该杯皿支架容纳光学器件，包括透镜和分束器。比色皿支架插入到适当的光路中，用于即插即用测量。此外，可以切换LED和光电二极管卡，以便更多地定制。
为了证明具有CN0503的校准曲线的创建和测量未知数，下文将显示pH，浊度和荧光的测量。评估GUI用于进行测量以创建校准曲线。计算检测（LOD）的噪声值和极限以确定每个实施例的CN0503检测到的最低浓度。
测量pH值吸光度
吸光度背景
吸光度涉及基于在特定波长处被吸收的光在溶液中确定已知溶质的浓度。每种啤酒兰伯特法，浓度与吸光度成比例。通过添加变形试剂可以测量许多无色分析物。
本文检测的实例是测量pH，其中许多行业中最常见的参数之一，从水质到废水处理。吸光度测量用于许多其他参数，包括溶解的氧/生物需氧，硝酸盐，氨和氯。
光学
吸光度测量的光路配置如图3所示。利用CN0503，可以在任何光路（1到4）中进行吸光度测量。入射光光束涉及分束器，其中参考光电二极管对光束的强度进行采样。剩余的功率是通过样本的。采用样品与参考光的比率去除LED源的变化和噪声和同步脉冲，接收窗口提供环境光抑制。
设置设备：
•CN0503评估板（图4）。
•eval-Adicup3029评估板。
•API pH测试和调节套件。
•pH标准。
在该实验中，将颜色指示剂（溴酚蓝）加入到具有不同pH值的制备溶液中。将溶液转移到比色皿中并在两种不同波长 - 430nm和615nm中进行测试
- 指示器显示吸收变化与pH值。CN0503使这种简单;两个不同波长LED卡可以插入光路2和光路3中，然后将比色皿支架简单地移动到不同的测量的不同路径中。
结果
使用CN0503评估GUI，来自两个光路的测量结果都很容易导出到Excel中。两个不同波长的所得到的校准曲线如图5和图6所示。
在每种情况下，绘制pH与吸光度以产生校准曲线。然后使用“添加趋势线”选项来获得曲线的等式，然后使用方程来确定未知样本的浓度。传感器输出是“x”变量，结果为“y”值是pH值。这可以用手来完成;但是，CN0503也可以用于此。固件实现了两个第五阶多项式，INS1和INS2。一旦存储多项式，就可以选择INS1或INS2模式，以便在所需的单元中直接报告测量结果 - 在这种情况下，pH。这使得快速获得未知样本的结果简单。
为了获得噪声值，为每个波长选择两个不同的数据点：一个较低的pH值和一个较高的pH值。使用了两点，因为在这种情况下，曲线配合不是线性的。作为表1中的噪声值报告的一组重复测量的一组重复测量的标准偏差描述了测量的精度，不包括样品制备的变化。
LOD通常通过测量低浓度下的噪声并将三个乘以三个，以提供99,7％的置信区间。因为pH是对数刻度，所以选择pH 7作为检查床的数量，如表2所示。
测量浊度
浊度背景
液体样品的浊度测量使用悬浮在液体中的颗粒的光散射性能。最终，它是液体相对清晰度的衡量标准。散射的光量和散射角的不同基于入射光的粒度，浓度和波长。测量浊度在许多行业进行，包括水质和生命科学。除了一般浊度之外，CN0503可用于通过测量光密度来确定藻类生长。
光学
图7显示了具有90°或180°检测器的浊度测量的光路。利用CN0503，可以仅在光路1或4中进行浊度测量，因为需要90°检测器。有各种测量配置和浊度标准。该示例演示了EPA方法180.1的修改版本，校准并以浊度浊度单元（NTU）报道。
设置设备：
•CN0503评估板。
•eval-Adicup3029评估板。
•汉纳仪器的浊度标准校准集（图8）。
对于该实验，光路4与插入530nm LED板一起使用以进行测试使用。
结果
使用CN0503评估GUI，测量结果将导出到Excel中。得到的校准曲线如图9所示。
响应曲线被分成两个部分，因为90°散射测量对高浊度的响应不太响应。一个部分代表较低的浊度（0 NTU至100 NTU），另一个部分表示较高的浊度（100nTU至750 NTU）。然后将两个线性配合进行每个部分。
即使现在有两个等式值，CN0503仍然可以用于快速显示结果的NTU值。这是因为每个光路可以在INS1和INS2中存储其自身的等式值。一个重要的注意是INS1和INS2依赖。第一方程式INS1的结果是第二方程INS2的输入变量。一旦存储了等式值，INS1可用于测量较高浊度样本的低浊度样本和INS2。
为了获得噪声值，我们选择一个数据点以取得重复测量的标准偏差。标准偏差是噪声值。选择一个数据点在范围的底部附近，因为方程配合是线性的。
为了确定LOD，测量禁用或低浓度样品（表3）测量噪声值，然后乘以三个以表示99,7％的置信区间（表4）。
用菠菜溶液测量荧光
荧光背景
当光被闪闪发光到含荧光分子的样品中时，电子进入更高的能量状态，然后在发射较长波长的光之前失去一些能量。荧光发射是化学特异性的，可用于鉴定培养基中的特定分子的存在和数量。在该实施例中，通过使用菠菜叶证明了荧光叶绿素。在许多应用中，荧光测量在生物测定中是常见的，溶解氧，化学需氧量和检测如果巴氏杀菌在牛奶中取得了成功。
光学
用于荧光测量的光路配置如图10所示。利用CN0503，可以仅在光路1或4中进行吸光度测量，这是因为90°检测器。通常，荧光检测器从入射光定位在90°处，并且使用单色或长通滤光器来增加激发和发射光之间的隔离。荧光是一个非常敏感的低级测量并受到干扰，因此参考检测器和同步检测方法用于减少误差源。
设置设备：
•CN0503评估板。
•eval-Adicup3029评估板。
•菠菜解决方案。
对于该实验，通过用水混合菠菜叶产生菠菜溶液。然后过滤它并保持作为储备溶液。然后稀释储备溶液以导致不同百分比的菠菜溶液样品（图11）。这些用作标准以通过荧光产生％菠菜溶液的曲线。光路1以及365nm LED卡和插入的长通滤波器一起使用。
结果
％菠菜溶液的校准曲线如图12所示。可以存储该校准曲线的趋势线方程，使得结果直接报告为CN0503的百分比。为了获得噪声值，挑选了两个不同的数据点：靠近范围底部的一个，因为曲线配合不是线性的。噪声由每个点的一组重复测量的标准偏差给出，如表5所示。
为了确定LOD，测量禁用或低浓度样本的噪声值，然后乘以三个以表示99,7％的置信区间（表6）。
结论
原型复杂光学液体分析测量是一项挑战，需要仔细考虑化学，光学和电子器件如何相互作用，以产生精确的结果。综合模拟前端产品，如ADPD4101为较小空间中的更高性能光学液体感测到了较高的光学液体感应。
CN0503在ADPD4101上构建，包括用于易于使用和高度可定制的快速原型平台的光学设计，固件和软件，该平台能够采用精确的光学测量液体参数，包括吸光度，小孔，浊度和荧光。
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