ph测试仪三电极测量系统设计论文

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1、pH测试仪三电极测量系统设计毕业论文目录第一章绪论-1-1.1课题背景-1-1.2pH测试仪研究的必要性-2-1.3pH测试仪的发展概况-3-1.4主要内容-4-第二章PH测试仪的整体设计-5-2.1pH测试仪的测量原理-5-2.1.1三电极测量系统-6-2.1.2两点标定法-6-2.2pH测试仪的测量方法-8-2.2.1指示电极-8-2.2.2参比电极-10-2.2.3测量电池的电动势-11-2.3温度对测量的影响-13-2.4检测下限与测量范围-13-2.5方案论证-14-2.6本章小结-16-第三章PH测试仪的硬件设计-17-3.1pH测试仪的电路原理图-17-

2、3.2输入电路-18-3.2.1温度采集电路-18-3.2.2pH信号采集电路-19-3.3模拟转换开关-21-3.4A/D转换器-22-3.5D/A转换器-23-3.6标准信号输出电路-24-3.7电源模块的设计-25-3.8键盘和显示的设计-26--2-3.9总线扩展电路-27-3.10本章小结-29-第四章PH测试仪的软件设计-30-4.1软件控制程序设计的主要内容-30-4.2系统主程序-30-4.3标定子程序-32-4.4测量子程序-33-4.5本章小结-33-第五章仪表的功能测试及误差分析-35-5.1数据分析-35-5.2误差分析-35-5.2结论-36

3、-参考文献-38-致谢-38-附录-41--2-第一章绪论1.1课题背景本文所设计的pH测试仪，归属于电位式分析仪器。在测量溶液中的氢离子浓度时用到电位分析法。电位分析法是指通过三电极测量系统与被测溶液构成的测量电池（原电池）的电动势，获知被测溶液离子浓度的分析方法。用于该分析法的仪器成为电位式分析仪器。[1]电位式分析仪器主要由测量电池和高阻毫伏计（离子计）两部分组成。测量电池是由指示电极、参比电极和被测溶液构成的原电池，参比电极的电极电位不随被测溶液浓度的变化而变化，指示电极对被测溶液中待测离子很敏感，其电极电位是待测离子浓度的函数，所以原电池的电动势与待测离子的

4、浓度有一一对应的关系，可见，原电池的作用是把难以直接测量的离子浓度转换成容易测量的电学量（测量电池的电动势）。高阻毫伏计是检测测量电池电动势的电子仪器，如果它兼有直接读出待测离子浓度的功能，就是离子计。[2]电位式分析仪器具有读数直观、清晰和测量精确度高的优点。随着化学传感器(电极）、电子技术和计算机的发展应用日趋广泛。电子技术的发展，促进了电位法测量仪器的不断更新。数字式直流电压表的普及，使仪器能够很快的数字化。这也使电位法测量仪器的发展进入了一个崭新领域。pH测试仪随着化学仪表的发展，也不断地更新换代。在电子技术飞速发展的基础上，pH测试仪的电子线路由电子管电路进

5、入晶体管电路再进入了集成电路。各种智能型芯片被应用于分析仪器中[3]，提高了仪器的智能化和测量精度，并且也简化了仪器的测量电路。微型计算机技术的发展使得制造智能化的新型电位分析仪器成为了可能。随着计算机的发展与普及，出现了许多微机化电位测量仪器，它用软件来完成电位、pH浓度的测定。对于那些测量方便，而计算很复杂的方法，如多次添加法有重要的意义。同时，它能进行背景校正，以及温度自动补偿、自动校正等多种功能。[4]这种仪器由于操作简便、测定速度快、灵敏度高、精度好，是电位法测量仪器的发展方向。pH测试仪主要是对溶液中氢离子浓度的测量。它是工业生产中的重要分析内容之一，在生

6、产过程中经常要分析中间产物及生产过程中各种离子活度。[5]例如：在电厂水汽分析中，测定氢离子含量，过去我们常用化学分析法、如容量法，但是这种分析方法周期长，不能满足自动化的要求。利用电化学原理，通过在零电流条件下对非极化电极的电位进行测定，可以准确获得被测溶液氢离子浓度。这种方法是近代发展起来的一类分析方法，成为电位分析法，它是根据发生特定反应电池的电特性进行分析。与其它分析方法相比，具有准确、可靠、迅速等优点，已成为分析化学中的一个重要方面，在自然科学的许多领域里得到了应用，并成为常规和工业自动分析中的一种不可缺少的手段。[6]1.2pH测试仪研究的必要性溶液酸碱度

7、的检测，在工业生产中具有重要的意义。例如：测量工业废水的酸碱度，以便选择合适的化学物质进行中和，使其生成无毒无污染便于沉淀或蒸发的物质。过程用pH测试仪在各行各业的原材料测定、管理、制造工程中，对反应条件的控制、监视，以及对产品质量的检测等方面起了极其重要的作用。除此以外，为了防止公害，pH测试仪作为排水监测仪表，作用也很大。随着现代化的工业生产向大型、高效、快速的方向发展和自动化程度的提高,工业pH测试仪的应用领域和需求量也日益扩大。[7]目前工业pH测试仪已广泛的应用于石油、化工、钢铁、电力、食品、酿造、医药、纺织、制革、造纸、印染、水处理、锅炉