[发明专利]基于DSP的离子色谱数字电导检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电化学测量领域，具体涉及一种基于DSP的离子色谱数字电导检测装置。

背景技术

离子色谱电导检测器基于Kohlraush定律和欧姆定律为理论基础。如图3所示，理论上我们只要测试检测电极的电压U和流过检测电极的电流I，即可求出溶液的电导G=I/U，然而实际溶液电导测量中受温度、双电层电容、电极极化、导线电阻、分布电容等影响，尤其是在低浓度样品测量时这些因素影响非常大，实际的电导信号将淹没在噪声信号中，不能准确测出。随着离子色谱应用越来越广泛，对离子色谱灵敏度、检测范围、噪声和漂移的要求也是越来越高，目前离子色谱这种传统检测方法和装置已成为离子色谱的发展的瓶颈，发明一种新的离子色谱电导检测方法和装置已迫在眉睫。

现阶段离子色谱电导检测器主要采用二电极和四电极电导池进行检测，在电路测量方法主要采用文氏电桥的RC正弦波振荡器或晶体振荡器组成的正弦波或方波作激励信号，直接施加在电极上，电极电流检测主要是采用串电阻分压法，电极间电压二电极时直接从施加电极取电压采样，得出的交流电压、电流信号经放大处理后接二极管整流电路转成直流信号，再经单片机控制AD转换器输出电导信号。这一处理方法电路复杂，耗时，精度不高、漂移大；而且只能在离子中间浓度范围内使用。传统处理方法有如下五大缺点：

1）激励信号频率固定，稳定幅值波动大，相位滞后；

2）串联电阻分压法测电流降低了检测灵敏度和测量精度；

3）使用复杂耗时的整流等后处理电路，增加了大量模拟器件，同时非线性敏感模拟器件使用会降低测量精度，增大温度的影响和基线的漂移；

4）通过使用采样频率低的∑-Δ型ADC来获取较低的噪声，大大的降低了系统的延时，影响出峰的时间和检测的线性度；

5）基于单片机的控制不适合进行大量数据运算，不能实现高效的滤波和数字信号处理算法，而这尤其在强噪声环境提取微弱信号所必须具备的能力。

在中国专利申请号为201020207995.6中就提出采用24为ADC光耦隔离

采样方法来实现优化离子色谱信号采集，然而诸如提高ADC的分辨率、增大放大器的增益、提高激励信号幅值等方法，由于电路处理方法本身的局限，不能从根本上解决提高灵敏度、增大检测范围、减小噪声和漂移等问题，尤其在低浓度离子检测时，电导池传感器输出信号变化微弱，信道噪声的幅值和实际电导信号幅值相近，这些方法起不到任何作用，只能依靠有效的数字信号处理算法将有用信号从噪声中提取出来。

发明内容

本发明旨在提供一种宽检测范围、高精灵敏度的基于DSP的离子色谱数字电导检测装置，从测量电路的方法和装置上解决目前离子色谱存在的出峰延时、线性范围低、噪声和漂移大等问题，全面提升离子色谱检测器性能。

本发明采用的技术方案是：