ph測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

-1-畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作使用授權(quán)說(shuō)明學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與-2--3-能自動(dòng)調(diào)節(jié)斜率，溫度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰皺z測(cè)時(shí)間定時(shí)等功能。采用人機(jī)對(duì)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、標(biāo)定、存儲(chǔ)、顯示數(shù)據(jù)等功能。儀器的標(biāo)定采用兩點(diǎn)標(biāo)定-4-theresearchanddesignofintelligentversatileionmeter,inmeasuringprinciple,thmicrocontrollercore,istheinstrumentofhighintelligence.Thus,ithascalibrationtocalibratetheinstrument.--5-- 2.1.1三電極測(cè)量系統(tǒng) 2.1.2兩點(diǎn)標(biāo)定法 2.2.1指示電極 2.2.2參比電極 2.2.3測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì) 2.3溫度對(duì)測(cè)量的影響 2.4檢測(cè)下限與測(cè)量范圍 2.5方案論證 2.6本章小結(jié) 3.2輸入電路 3.2.1溫度采集電路 3.3模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 3.6標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出電路 3.8鍵盤(pán)和顯示的設(shè)計(jì) --6-- 4.1軟件控制程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4.2系統(tǒng)主程序 4.3標(biāo)定子程序 4.4測(cè)量子程序 4.5本章小結(jié) 5.1數(shù)據(jù)分析 5.2誤差分析 參考文獻(xiàn) 度時(shí)用到電位分析法。電位分析法是指通過(guò)三電極測(cè)量系統(tǒng)電池（原電池）的電動(dòng)勢(shì)，獲知被測(cè)溶液離子濃度的分析方器成為電位式分析儀器。[1]池是由指示電極、參比電極和被測(cè)溶液構(gòu)成的原電池，參比電極的電極電測(cè)溶液濃度的變化而變化，指示電極對(duì)被測(cè)溶液中待測(cè)離子很敏感，其電待測(cè)離子濃度的函數(shù)，所以原電池的電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)離子的濃度有一一對(duì)應(yīng)可見(jiàn)，原電池的作用是把難以直接測(cè)量的離子濃度轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的電學(xué)讀出待測(cè)離子濃度的功能，就是離子計(jì)。[2]微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得制造智能化的新型電位分析濃度的測(cè)定。對(duì)于那些測(cè)量方便，而計(jì)算很復(fù)雜的方法，如多次添儀器由于操作簡(jiǎn)便、測(cè)定速度快、靈敏度高、精度好，是電位法測(cè)在電廠水汽分析中，測(cè)定氫離子含量，過(guò)去我們常用化學(xué)分析法、如容量這種分析方法周期長(zhǎng)，不能滿足自動(dòng)化的要求。利用電化學(xué)原理，通過(guò)在件下對(duì)非極化電極的電位進(jìn)行測(cè)定，可以準(zhǔn)確獲得被測(cè)溶液是近代發(fā)展起來(lái)的一類分析方法，成為電位分析法，它是根電特性進(jìn)行分析。與其它分析方法相比，具有準(zhǔn)確、可靠、析化學(xué)中的一個(gè)重要方面，在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域里得到了業(yè)自動(dòng)分析中的一種不可缺少的手段。[6]溶液酸堿度的檢測(cè)，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的意義。例如：測(cè)堿度，以便選擇合適的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行中和，使其生成無(wú)毒無(wú)污染便于沉淀件的控制、監(jiān)視，以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)等方面起了極其重要的作用。除此以外，力、食品、釀造、醫(yī)藥、紡織、制革、造紙、印染、水處理、鍋爐系統(tǒng)等染過(guò)程是否有效的重要因素之一，這無(wú)論對(duì)于節(jié)省原材料，離子選擇性電極法，在工業(yè)生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用于重復(fù)測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)偏差小，因而分析結(jié)果比較準(zhǔn)確。電極法不需要許多昂貴的度數(shù)設(shè)備，例如曲線的線化電路、積分器和圖紙記錄儀等，通過(guò)離子計(jì)可直接讀取濃度許多情況下，用電極進(jìn)行多樣分析比其他自動(dòng)分析以更快。由于電極可以攜帶，故測(cè)量并不局限在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。質(zhì)量控制分析可以直接在工廠現(xiàn)場(chǎng)完成，所用方法是相同的。采樣可以在水庫(kù)、江河、溪流的岸邊進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室外所用的方法與實(shí)驗(yàn)室我們使用離子電極分析發(fā)來(lái)測(cè)量離子的濃度，具有微型計(jì)算機(jī)等的應(yīng)用，更加速了離子電極測(cè)試儀表與數(shù)據(jù)處償元件)和阻抗變換、放大、指示的電子單元兩部分組成。人們習(xí)慣上把阻抗變換、由于其獨(dú)特的功能，引起了人們極大的興趣?？蒲猩a(chǎn)單位首先研制生產(chǎn)運(yùn)算功能，用液晶顯示校正異常和電極劣化功能；上下限調(diào)節(jié)功能要求為：①可靠性高、易維護(hù)、成本低、操作方便、小型、防爆且能在條場(chǎng)所使用。②要求儀器具有傳感器自診斷、標(biāo)準(zhǔn)液自動(dòng)校正，電極自動(dòng)清具有人機(jī)對(duì)話和通訊功能。③產(chǎn)品系列化，為滿足不同用戶的要求，儀器電位)、電導(dǎo)率、離子濃度、溫度等一項(xiàng)或幾項(xiàng)聯(lián)合檢測(cè)。2.1.1三電極測(cè)量系統(tǒng)2.1.2兩點(diǎn)標(biāo)定法標(biāo)定方法很多，標(biāo)定是用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液去校準(zhǔn)儀器。算出知數(shù)，然后才能在測(cè)量過(guò)程中根據(jù)測(cè)量值和參曲線的斜率不等于理想曲線的斜率，所以只有知道實(shí)才能使用。標(biāo)定不僅在運(yùn)行初期進(jìn)行，在運(yùn)行過(guò)程中(2-7)(2-8)(2-9)劑在不同的酸堿度下能呈現(xiàn)變化或變化為不同顏色這一特性來(lái)測(cè)量溶液酸種方法。它方便、快捷。但會(huì)受到溶液本身顏色或蛋白質(zhì)等物質(zhì)的干擾而半電池構(gòu)成，其中一個(gè)半電池稱作測(cè)量電極，它的電位與特定的離子活度2.2.1指示電極指示電極是組成電位分析儀的基本部件，大極。它具有將溶液中某特定離子的活度轉(zhuǎn)變成一定電位的功能。各種性電極都有一個(gè)被稱為離子選擇性膜的敏感元件。離子選擇性電極的取決于膜的種類及其制備技術(shù)，常用的離子選擇性電極有晶體膜電極理想的離子選擇性電極的電位與離子活度的關(guān)系應(yīng)符合能極。離子選擇性電極是具有將溶液中某種特定離子的濃度轉(zhuǎn)變成電位功能各種離子選擇性電極的結(jié)構(gòu)雖然各有其特點(diǎn)，但都有一個(gè)被稱為離子選擇離子選擇性電極的敏感膜都有滲透性，也就是說(shuō)被測(cè)溶液中內(nèi)，并在膜內(nèi)移動(dòng)，從而可以傳遞電荷，在溶液和膜之間形成一定滲透性是具有選擇性的，非特定離子不能再其中進(jìn)行滲透，這就是32.2.2參比電極下，當(dāng)被測(cè)液的組成改變時(shí)，參比電極的電極電位（不包括液接電位和重現(xiàn)性方面都比較好，特別是在高溫下電極電位仍然比較穩(wěn)度系數(shù)較大，但“熱滯后”現(xiàn)象比甘汞電極下?，F(xiàn)在離子選擇223465(a)單接界(b)雙結(jié)界圖2-4銀-氯化銀外參比電極結(jié)構(gòu)示意圖-甘汞電極和銀-氯化銀電極的內(nèi)充液都可以做成凝膠形式這樣可以不用添加2.2.3測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)化學(xué)電池是一個(gè)換能器，它是一個(gè)化學(xué)電源，將化兩個(gè)電極和接通兩電極的電解質(zhì)溶液組成。在外電路沒(méi)有接通時(shí)，兩電位差，該電位差等于原電池的電動(dòng)勢(shì)。正是這一電動(dòng)勢(shì)的存在，在通時(shí)，才能有電流在內(nèi)外電路中流動(dòng)。原電池的電動(dòng)勢(shì)與兩電極各自關(guān)，通常把金屬和它插入的該金屬的鹽溶液構(gòu)成的體系稱為半電池，屬為電極。金屬與溶液間的電位差叫做該電極的電位。電極電位不僅不對(duì)稱不對(duì)稱0圖2-5測(cè)量電池電位示意n測(cè)試儀都裝有溫度補(bǔ)償器，在電路上采取措施，以補(bǔ)顯變小。當(dāng)選擇性離子濃度從大變小直至無(wú)限稀時(shí)，E-lna曲線由直線逐漸彎曲，直值。由于此點(diǎn)不易確定，又推薦用下述方法確定檢測(cè)下限：把E-lna直線部分外推，再在電極的選擇性離子的濃度為無(wú)限低時(shí)，由E-lna曲線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)作平行于濃度對(duì)雙電極測(cè)試系統(tǒng)，輔助電極的作用是在整個(gè)測(cè)試中形成一個(gè)可以讓電流路，只有一個(gè)電極外電路上是不可能有穩(wěn)定的電流通過(guò)的。這就好比電路要有火線和零線一樣。因此輔助電極對(duì)于電化學(xué)測(cè)試是必須的，而參比電電位難以準(zhǔn)確測(cè)定，由此引入?yún)⒈入姌O。參比電極有著非常穩(wěn)定的電位，且電流不經(jīng)過(guò)參比電極不會(huì)引起極化，從而工作電極的電位可以由參比電極得到，而電流由要采用三電極體系，以同時(shí)測(cè)得工作電極的電位和電流。所紹參比電極和指示電極的基本概念和基本工作原理以及溫本章對(duì)三電極測(cè)量系統(tǒng)和雙電極測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比。過(guò)，都可以用雙電極體系。一旦有電流通過(guò),要采用三電極體系，以同時(shí)測(cè)得工作對(duì)于實(shí)際的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，能斯特方程響應(yīng)的實(shí)際即實(shí)際響應(yīng)的曲線的斜率不等于理想曲線的斜率，所以只有知道實(shí)際的斜系統(tǒng)中的電極才能使用。所以必須用兩點(diǎn)標(biāo)定方法，即在此標(biāo)定過(guò)程中，具有計(jì)算機(jī)的功能的芯片成為單片機(jī)，它體積小，重量輕，抗輸入阻抗；第二級(jí)反相放大，采用可調(diào)電阻做反饋電阻，放大倍數(shù)可調(diào)，號(hào)再進(jìn)行一次反相。得到與輸入信號(hào)同相的電壓信號(hào)。溫度傳感器將液體轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。對(duì)溫度信號(hào)的處理要求精度比較高。因此采用高精度運(yùn)對(duì)其進(jìn)行放大處理經(jīng)處理后的兩路信號(hào)與參比電極兩路信號(hào)同時(shí)進(jìn)入電A串行通訊顯示器參比電極指示電極接地電極高阻差分放大電路溫度放大電路單片機(jī)系統(tǒng)模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)溫度傳感器轉(zhuǎn)換 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文3.2.1溫度采集電路1、每增加1℃,它會(huì)增加1μA輸出電流；其輸出電流是以絕對(duì)溫度零度（-273℃)為基準(zhǔn)，每增加1℃,它會(huì)增加1μA12T 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文輸入阻抗。增強(qiáng)抗干擾能力；第二級(jí)反相放大，采用可調(diào)電阻做反有自身補(bǔ)償能力來(lái)達(dá)到穩(wěn)定的放大增益；輸出部分含有自身保護(hù)電路來(lái)保護(hù)由于負(fù)60.1uF0.1uF112310.1uF5.1k89***kA2.高的輸入阻抗，放大器的輸入阻抗包括放大器的阻抗和接插件的絕緣阻抗TP1.4P1.5P1.615246973ABC8次/在不要求高速轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛應(yīng)用。它的被轉(zhuǎn)換電壓量程為C0.1uF0.1uFP3.3123456789BCBD7D6D5D4D3D2D1D0A14567XferEQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up4(cEQ\*jc3\*hps23\o\al(\s\up4(c),Vc)ILEVref1028911Rfb：外部反饋信號(hào)輸入端，內(nèi)部已有反饋電阻 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文K4184.7K5690.1uF84.7K電流信號(hào)和電壓信號(hào)的輸出范圍可通過(guò)儀器內(nèi)部的切換開(kāi)關(guān)fbTitleSizeBDate: 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文66無(wú)限大，此時(shí)放大器處于飽和狀態(tài)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入單片CB1Ci3--130.1uFATitleBEQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up0(ate),ile)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up0(1),I)EQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up0(2010),B)Bf6 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文DCBA以顯示字母、數(shù)字、中文字型及圖形，具有繪圖及文字畫(huà)面混合顯示功能?？娠@示R765432115689P3.0P3.1P1.4P1.5P1.6P1.7P3.5P3.4P2.6P2.7RRR43TitleSizeDate:File:31K11RFRP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78246812P2.6P2.734781P3.0P3.1987654323987654321P2.6P2.7P1.77891I1I2I3I4I5I6I7I841于該最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的數(shù)字量的測(cè)控單元，這樣不能滿足本設(shè)計(jì)的EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up9(D),F)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up9(e),e)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up9(J),b)EQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up9(n-),ye)4機(jī)較高總線速度的要求，譯碼電路放棄了傳統(tǒng)的門(mén)電路組合的方法數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這樣電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻通過(guò)單片機(jī)的應(yīng)用，儀器進(jìn)行了智能化，使得增加了一言編制，整個(gè)程序由主程序測(cè)量子程序，自動(dòng)標(biāo)定子程序及鍵盤(pán)中測(cè)方案是執(zhí)行一段計(jì)算程序，其指令包括：數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯運(yùn)算指令、位操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令。然后判斷運(yùn)算結(jié)果與已知值是否相等，如果相等就順序執(zhí)行程序，如果不相等就產(chǎn)生報(bào)警。檢測(cè)中斷的方案是以定時(shí)中斷為代表，設(shè)置定時(shí)器中斷，在中斷子程序中設(shè)置標(biāo)志，執(zhí)行延時(shí)程序（延時(shí)時(shí)間等于定時(shí)器定時(shí)）延時(shí)開(kāi)開(kāi)始堆棧、串口、看門(mén)狗、定時(shí)器、中斷初始化，系統(tǒng)自檢顯示器清零是否有鍵按和測(cè)量鍵等按鍵任務(wù)程序顯示出4.3標(biāo)定子程序洗后注人被測(cè)水樣，操作者按提示操作后需按輸人鍵此項(xiàng)操作已完成，儀器即自動(dòng)進(jìn)人兩點(diǎn)標(biāo)定法的開(kāi)開(kāi)始存儲(chǔ)存儲(chǔ)標(biāo)定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0和斜率K存儲(chǔ)進(jìn)行溫度補(bǔ)償顯示4.5本章小結(jié)子程序流程圖。主程序主要是系統(tǒng)初始化；進(jìn)行顯示器清零；判斷是否有鍵按下，若 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文溫度(℃)多種接口，便于模塊化；在整個(gè)設(shè)計(jì)中充分考慮了電磁干擾，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)布局和布線，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適用于環(huán)境比較惡劣的情況；本設(shè)計(jì)中采用電極在標(biāo)準(zhǔn)液中的修正數(shù)據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)儀器每次開(kāi)機(jī)人工校正的過(guò)程，簡(jiǎn)短了測(cè)量周期，符合測(cè)量?jī)x器快速檢測(cè)的原則；通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的參考值，本設(shè)計(jì)可以器的放大倍數(shù)。零位補(bǔ)償就是定時(shí)自動(dòng)短路運(yùn)放輸入端后，得到此刻運(yùn)放每隔一定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量基準(zhǔn)參數(shù)和零電壓，然后計(jì)算誤差模型，獲3.由于沒(méi)有足夠重視儀器的保養(yǎng)或使用不當(dāng)和使儀器性能降低，造成儀器本身不穩(wěn)定性，產(chǎn)生儀器內(nèi)各元器件的騷動(dòng)，導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。就儀微處理器來(lái)完成，當(dāng)執(zhí)行標(biāo)定程序的時(shí)候，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話引導(dǎo)式精度：0.5℃;參考文獻(xiàn)1.靳達(dá).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.人民郵電出版社.20032.周立功.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程（三）.北京航空航天大學(xué)出版社.2006，53.彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.2003，114.林鋼.常用電子元器件.機(jī)械工業(yè)出版社.2004，85.劉欣榮.通用離子計(jì)的研究.東北電力大學(xué)碩士論文.20036.承慰才.電廠化學(xué)儀表.中國(guó)電力出版社.2009，410.單片機(jī)原理及應(yīng)用.高等教育出版社.2008,1211.陳立春.儀器分析.中國(guó)輕工業(yè)出版社.200213.查爾斯.曼（美）.儀器分析.化學(xué)工業(yè)出版社，199414.承慰才，王中甲.電廠化學(xué)儀表.北京.水利電力出版社.199815.張友德.單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).復(fù)旦大學(xué)出版社.199116.何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社.199619.Electrode.April6Amplifiers.200524.張玉海.新型醫(yī)用檢測(cè)儀器原理與維修，北京.電子工業(yè)出社,2005）：26.楊素英,尹景鵬,崇仲全，等.pH智能測(cè)量技術(shù)的研究.儀表技術(shù)與傳感器,2003(10):7-927.劉均華.智能傳感器系統(tǒng).西安.西安電子科技大學(xué)出版社.199928.侯傳嘉，張艷群.pH測(cè)量.北京.中國(guó)計(jì)版.1996(1):128-131123456780.1K0.1uF3P3.3EQ\*jc3\*hps9\o\al(\s\up1(/P),XD)96961201208XXt1t2VrefILEt1t2VrefILE8989111887744.740-I+I-232FilDe:ate:SizeTitl36(5v)+5