[发明专利]自适应离子计及其测量离子浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及离子计及其测量离子弄得的方法，更具体的说，涉及自适应离子计及其测量离子浓度的方法，属于电化学技术领域。

背景技术

目前分析化学的教学与实验及化学工程,能源,环保中大量应用对离子的微量分析,使用离子选择性电极(ISE)组成的离子计来测量离子的浓度,是我们常用的方法。离子计是用以测量溶液中离子浓度的仪器，是建立在离子选择性电极的电化学反应的基础上的，但是，离子选择性电极的电动势同温度呈一定相关系数关系，同时离子选择性电极由于制造或使用的原因，会随着使用时间的延长而造成劣化的现象，从而影响测试的精度，如何研制易用,精确的离子计,是长期以来困扰工程技术人员的一个难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种简单易用、适应能力强、测量精度高的自适应离子计。

同时，本发明还提供一种解决上述问题的基于能斯特方程原理测量离子浓度的方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供自适应离子计，包括数据处理器和离子测量探头，还包括与所述数据处理器的输入端口电连接的A/D转换电路和温度检测电路。

所述A/D转换电路采用24位∑-Δ型AD转换器，其输入端口采用BNC接口，所述BNC接口与所述离子测量探头的BNC接口匹配连接。24位∑-Δ型AD转换器的测量精度达到百万分之一，符合被测电动势及其微弱的需求，提高了测量的精度。BNC接口接口与离子测量探头的BNC接口直接匹配连接，简单易用。

所述温度检测电路包括测量环境温度的数字温度传感器检测电路和测量溶液温度的热敏电阻检测电路，增加了离子计的适应能力并进一步提高了离子计的测量精度。

本发明技术方案的进一步限定为，所述24位∑-Δ型AD转换器为芯片HX530，所述芯片HX530采用震荡频率为11.0592MHZ的内部晶振，并设定增益为4倍或8倍，芯片HX530既保证了精度又降低了成本，自带的内部晶振，直接完转换动作，并且最大可能的减少外部器件，使离子计体积小，便于携带。

进一步地，所述A/D转换电路的输入端连接阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路采用的运算放大器芯片为TLV271C或TLV271BCD，所述运算放大器芯片采用双电源处理电路，当运算放大器芯片为TLV271C时，其输入阻抗高达10¹²欧姆，满足阻抗的要求，其VIOMAX在10mv；当运算放大器芯片为TLV271BCD时，其VIOMAX在2mv，噪声更低，其精度更高。

进一步地，所述A/D转换电路的电源输入端口与基准电源连接，所述基准电源采用基准电压芯片MCP1541，提供的基准电压为4.096V，使测量的电动势的精度达到4.096*10^-3mv。

进一步地，所述数字温度传感器检测电路采用数字温度传感器DS18B20，温度传感器DS18B20检测温度的范围为–55℃～+125℃。

进一步地，所述热敏电阻检测电路包括NTC热敏电阻、电压分配电路和运算放大电路，所述NTC热敏电阻与所述电压分配电路的输入端口连接，所述电压分配电路的输出端口与所述运算放大电路的输入端口连接，所述运算放大电路的输出端口与所述数据处理器的输入端口连接，NTC热敏电阻插入溶液中，直接测量溶液的温度，保证实际温度的测量，提高测量精度。

进一步地，所述热敏电路检测电路还包括稳压电源电路，所述稳压电源电路包括稳压源芯片TL431，所述稳压电源电路的电压输出端口分别与所述NTC热敏电阻和所述采集电路连接，稳压电源电路为采集电路的单片机提供基准电压2.5V，为NTC热敏电阻提供电压。

本发明还提供自适应离子计测量离子浓度的方法，按如下步骤进行：

（1）将离子测量探头置于去离子水中，测量去离子水的电动势即为标准电极电动势E₀₀，通过A/D转换电路进行转换后传输至数据处理器；将离子测量探头置于离子浓度为C₂的溶液中，测量电动势E₂，通过A/D转换电路进行转换后传输至数据处理器；测量实际温度Tx，将实际温度传输至数据处理器；