【正文】 交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 輸入電路采用高阻差分放大電路，輸入電阻可高達(dá) 1012? 。 The correct calibration of pH Meter 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 4 目 錄 第一章 緒論 ........................................................ 1 課題背景 ...................................................... 1 PH 測(cè)試儀研究的必要性 ......................................... 2 PH 測(cè)試儀的發(fā)展概況 ............................................ 3 主要內(nèi)容 ...................................................... 4 第二章 PH 測(cè)試儀的整體設(shè)計(jì) .......................................... 5 PH 測(cè)試儀的測(cè)量原理 ............................................ 5 三電極測(cè)量系統(tǒng) ............................................ 6 兩點(diǎn)標(biāo)定法 ................................................ 6 PH 測(cè)試儀的測(cè)量方法 ............................................ 8 指示電極 .................................................. 8 參比電極 ................................................. 10 測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì) ......................................... 11 溫度對(duì)測(cè)量的影響 ............................................. 13 檢測(cè)下限與測(cè)量范圍 ........................................... 13 方案論證 ..................................................... 14 本章小結(jié) ..................................................... 16 第三章 PH 測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì) ......................................... 17 PH 測(cè)試儀的電路原理圖 ......................................... 17 輸入電路 ..................................................... 18 溫度采集電路 ............................................. 18 pH 信號(hào)采集電路 .......................................... 19 模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ................................................. 20 A/D 轉(zhuǎn)換器 ................................................... 21 D/A 轉(zhuǎn)換器 ................................................... 23 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出電路 ............................................. 24 電源模塊的設(shè)計(jì) ............................................... 25 鍵盤(pán)和顯示的設(shè)計(jì) ............................................. 25 總線(xiàn)擴(kuò)展電路 ................................................. 26 本章小結(jié) .................................................... 28 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 5 第四章 PH 測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì) ......................................... 29 軟件控制程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ................................... 29 系統(tǒng)主程序 ................................................... 29 標(biāo)定子程序 ................................................... 31 測(cè)量子程序 ................................................... 32 本章小結(jié) ..................................................... 32 第五章 儀表的功能測(cè)試及誤差分析 ................................... 34 數(shù)據(jù)分析 ..................................................... 34 誤差分析 ..................................................... 34 結(jié) 論 ........................................................ 35 參考文獻(xiàn) .......................................................... 37 致 謝 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 [2] 電位式 分析儀器具有讀數(shù)直觀、清晰和測(cè)量精確度高的優(yōu)點(diǎn)。 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儀器 成為 了可能。利用電化學(xué)原理，通過(guò)在零電流條長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 2 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)溶液氫離子濃度。 [7]目前工業(yè) pH 測(cè)試儀 已廣泛的應(yīng)用于石油 、 化工 、 鋼鐵 、 電力 、 食品 、 釀造 、 醫(yī) 藥 、 紡織 、 制革 、 造紙 、 印染 、 水處理 、 鍋爐系統(tǒng)等各個(gè)工業(yè)部門(mén) 。 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。 [8]電極法是靈敏的，可測(cè)量低 μg/L。 世界上第一臺(tái)商品 pH 計(jì) [21]，是 Arnold Beckman 于 1936 年研制生產(chǎn)的。日本橫河電機(jī)利用 FET 和 IC 組成的高輸入阻抗變換器體積小的特點(diǎn)，于 1971年首次推出由 pH傳感器、高阻變換器和指示器構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)的 8511型 (流通式 )pH 變送器，并由 pH 變送器、超聲波振蕩器和安全保持器組成小型工業(yè)pH 系統(tǒng)?？蒲猩a(chǎn)單位首先研制生產(chǎn)了帶微處理機(jī)的實(shí)驗(yàn)室 pH 計(jì)。 90 年代是工業(yè) pH 計(jì)微機(jī)化、智能化普及的年代 。最后儀器將所得的 pH 值存儲(chǔ)到單片機(jī)， 并由LCD 顯示。我們采用定標(biāo)的中性溶液為pH=， pH=， pH=。算出測(cè)量方程中的未知數(shù)，然后才能在測(cè)量過(guò)程中根據(jù)測(cè)量值和參數(shù)值算出被測(cè)試樣濃度值。 儀表自動(dòng)完成上述過(guò)程并把 pH0 值和 25℃時(shí)的斜率 K25 保存在 EEPROM。它方便、快捷。失去電子的銀離子進(jìn)溶液。 pH測(cè)試儀 是根據(jù) pH實(shí)用定義采用氫離子選擇性電極測(cè)量水溶液 pH值的一種廣泛使用的化學(xué)分析儀器，是用其電勢(shì)法測(cè)量 pH值 的 。這說(shuō)明在活度低時(shí)，測(cè)量受到一定的限制。 離子選擇性電極的敏感膜都有滲透性，也就是說(shuō)被測(cè)溶液中的特定離子可以進(jìn)入膜內(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的點(diǎn)位。雖然它的溫度系數(shù)較大，但“熱滯后”現(xiàn)象比甘汞電極下。在外電路沒(méi)有接通時(shí)，兩電極存在電位差，該電位差等于原電池的電動(dòng)勢(shì)。 1— 指示電極； 2— 參比電極； 3— 被測(cè)溶液； E— 測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)； Ed— 膜內(nèi)擴(kuò)散電位； E不對(duì)稱(chēng)— 膜內(nèi)不對(duì)稱(chēng)電位； E內(nèi)參 — 內(nèi)參比電極； E外參 — 外參比電極； E液接 — 外參比電極的內(nèi)充夜與待測(cè)液間的液接電位； E1— 敏感膜內(nèi)側(cè)的相界面電位； E2— 敏感膜外側(cè)的相界面電位。可見(jiàn)這項(xiàng)是很復(fù)雜的，一般的離子計(jì)不能對(duì)該項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)償。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè) 論文 14 圖 26 lgEa? 曲線(xiàn) 測(cè)量范圍的上限一般用經(jīng)驗(yàn)方法確定，大多數(shù)以 a=1mol/L作為測(cè)量范圍上限。 這就好比電路里面必須要有火線(xiàn)和零線(xiàn)一樣 。 一旦有電流通過(guò) ,要采用三電極體系 ， 以同時(shí)測(cè)得工作電極的電位和電流 。 方案 2：采用溫度傳感器鉑電阻 Pt100。它是二端器件，使用非常方便，作為一種高阻電流源，它不需要嚴(yán)格考慮傳輸線(xiàn)上的電壓信號(hào)損失和噪音干擾問(wèn)題，因此特別適合作為遠(yuǎn)程測(cè)量或控制用。 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。 pH 測(cè)試儀的電路原理圖 測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng) pH 電極轉(zhuǎn)化為的電壓信號(hào)，信號(hào)調(diào)整電路對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。 因此采用高精度運(yùn)算放大器對(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)入電子開(kāi)關(guān)供CPU 選擇。 經(jīng)過(guò)光電隔離輸入單片機(jī)。 1 2 3 4ABCD4321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i onS i z eA4D a t e : 12 J u n 20 10 S h e e t o f F i l e : H : \ bi y e z i l i a o \ B A 31 B 3~ D B D r a w n B y :W110 KR 1 410 0KR 1 210 0KR 1 15. 1KR 1 320 0k121314U 3 DL M 32 41 5 0 0 m V+ 1 2 V+ 1 2 VTA D 59 0 圖 32 溫度采集電路 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè) 論文 19 pH 信號(hào)采集電路 測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng) pH 電極轉(zhuǎn)化為微弱的電壓信號(hào)，信號(hào)調(diào)整電路對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行調(diào)整信號(hào)凋整電路采用多級(jí)集成運(yùn)放構(gòu)成。玻璃電極是由特殊玻璃膜制成的。 都集成在單獨(dú)的芯片上。 由歐姆定律得： ? ?1 2 1 ( 1 2 ) / 3 ( 1 2 )V o V o R R R V V? ? ? ? ? ? （ 35） 輸入級(jí)也稱(chēng)為差分輸入， U3為差分放大器，因此有： ( 2 / 1 ) ( 2 1 )V o R R V o V o? ? ? （ 36） 將兩式結(jié)合在一起： ( 2 1)Vo A V V? ? ? （ 37） ? ?1 2 1 ( 1 2 ) / 3 ( 2 / 1 )A A A R R R R R? ? ? ? ? ? （ 38） 此式表明 總增益 A是第一級(jí) A1和第二級(jí) A2的乘積， 輸入電路的增益取決于外部電阻的比值，所以采用合適的電阻。幅值為 ～ 20V 的數(shù)字信號(hào)可控制峰值至 20V 的模擬信號(hào)。 當(dāng) A=0， B=0， C=0時(shí) X0通道被選通，即此時(shí)輸入pH信號(hào)；當(dāng) A=1， B=0， C=0時(shí)， X1通道被選通，即此時(shí)輸入溫度信號(hào)。 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。當(dāng) DS DS2 和DS4 選通期間 ，輸出 3位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1（千位）選通期間，輸出端 Q0Q3除了表示千位的 0 或 1 外，還表示被轉(zhuǎn)換電壓的正負(fù)極性（ Q2=1 為正）以及欠量程 還是過(guò)量程 。 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 輸出電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 16 J u n 20 10 S h e e t o f F i l e : H : \ bi ye z i l i a o \輸出 .D D B D r