[其他]电脑酸度仪

说明书

本实用新型涉及一种新型的溶液酸碱度（PH）值测量仪器，可广泛地用于工矿企业、医药卫生、商品检验、科研院校作化学分析用。

国内现有的酸度仪已发展到三代产品。第一代产品以电子管为主要元器件（如雷磁25型），该代产品精度差（±0.1PH）。第二代产品是以变容二极管和晶体管等分立元件构成的电子线路酸度仪（如PHG－21B型），由于分立元件质量不稳定，零漂和失调电压严重。第三代产品以PH－3型数字式酸度仪为代表，居国内较高水平，它由场效应管，集成运放和小规模TTL集成电路组成，虽然它是数字显示，但实际上是模拟仪器，它输入阻抗低，失调电压较大，零漂及线性均不甚理想，特别是使用电位器进行调整，因而调整精度差，范围窄，造价高。

本实用新型的目的，就是针对目前现有酸度仪存在的种种缺点，提供了一种电脑控制的完全数字化酸度仪，作为目前使用的酸度仪的换代产品。

本实用新型以电化学基本方程——能斯特方程为基础，推导出了专用的数学模型，创造性地引入了定位项，斜率补偿项，完整地表达了酸度测量过程中的所有数学、物理量，奠定了软件设计基础。本实用新型利用测量电极和参比电极对被测溶液中不同酸度（氢离子浓度）产生的电动势ΔE通过一个由第四代运算放大器组成的高输入阻抗转换电路输入到一个由3 1/2 位双积分大规模集成电路组成的高精度，高抗干扰的A／D转换电路，把模拟信号转换成数字信号，再经接口电路及总线进入Z－80专用微机单元，精确地按数学模型计算出结果，由操作键盘进行校正处理，最后在显示器上作数字显示。为了防止断电，还设计有断电保护电路及断电保护RAM区。

以下结合附图作进一步说明。

由于指示电极电阻极高，可达5×10⁸Ω（玻璃电极），高输入阻抗转换电路选用了第四代集成运算放大器（阻抗达1×10¹²Ω）组成了高输入阻抗转换电路，它具有自动稳零以及低零漂的特点，给仪器提供了高稳定性。

A／D转换电路采用了3 1/2 双积分大规模集成电路，来实现模拟信号转变成数字信号。该电路可同时接收输入的正、负信号（PH值大于7为正，小于7为负）。该电路达万分之五的误差，可以满足0.01级的要求，抗干扰能力很强。另外，在A／D转换过程中，还采取了软件技术措施。当采样完后，用滤波程序进行数字处理，找出真值，这样可以进一步提高仪器精度。

为提高抗干扰能力，对上述两电路都进行了金属屏蔽。

微机是以Z－800CPU为中心构成的专用微机，进行数据处理（数字滤波）和按能斯特方程推导的数学模型进行数据处理。外部的功能键盘，通过软件设计，能以数字增量的形式对定位、斜率、温度进行精度调整，并通过LED显示器以数字形式循环显示调整定位数、温度补偿数、斜率补偿数以及测试结果等。通过数字形式显示的斜率补偿数和电极转换率，可以判断该电极的老化程度。这是国内目前使用的酸度仪所不具备的。

断电保护电路（图六）的工作原理是：在正常供电的情况下，继电器J开路，稳压电源输出的＋5V电压通过D₁和R直接给微机内的RAM（图2－U₅）供电。当稳压电源断电时，继电器吸合，通过干电池组（3V）、D₂和R给低功耗RAM（U₅）供电。因而即使在断电情况下，也能使数据长期保存，避免了开机时的重新调校，即可直接使用。

本实用新型技术性能高，使用功能强，集成化程度高，精度高，使用范围宽，造价低，是一种新型的电脑型数字化酸度仪，可作为目前酸度仪的换代产品，并通过了计量测试部门的性能测试。它主要具有以下特点：

1、无需预热，即可测试。

2、能自动进行零点调整，即无零位校正。

3、能对定位值、斜率补偿值、温度补偿值进行校正和长期断电保护，对调整值和结果进行循环数字显示。

4、能自动指示出电极的老化程度。

附图说明：

图1        电脑酸度仪工作原理框图

图2 主机的CPU、存贮器、译码器电路 断电保护RAMU₅

图3        高输入阻抗转换电路

和A／D及接口电路

U₁高输入阻抗转换集成运算放大器

U₂A／D3 1/2 位双积分集成电路

U₃接口电路集成块。

图4        键盘和显示及接口电路