專利名稱:帶電極內(nèi)阻和輸入阻抗補(bǔ)償?shù)膒H計(jì)的制作方法
本實(shí)用新型涉及一種帶電極內(nèi)阻和輸入阻抗補(bǔ)償?shù)腜H計(jì)，特別適于海洋、生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、化工等方面要求精確測(cè)定PH值之場(chǎng)合使用。
PH計(jì)實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)具有高輸入阻抗的毫伏計(jì)。由于插入溶液的一對(duì)電極(玻璃電極和甘汞電極)，在一定的PH計(jì)值下，具有一個(gè)對(duì)應(yīng)的電位差，通過測(cè)準(zhǔn)此電位差而發(fā)明了PH計(jì)，一般是由高輸入阻抗的模擬放大器和指示或顯示等部分組成，上述PH計(jì)盡管在某一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，能達(dá)到該種PH計(jì)的設(shè)計(jì)測(cè)量精度，但由于其電極內(nèi)阻過高，然而儀器的輸入阻抗又難于提高到與其相匹配的1012Ω以上之值，且都隨環(huán)境的溫、濕度變化而變化，致使測(cè)量產(chǎn)生較大誤差，國(guó)內(nèi)外技術(shù)界曾在降低電極內(nèi)阻和提高儀器輸入阻抗方面進(jìn)行過許多努力，企圖以此來達(dá)到提高PH計(jì)測(cè)量精度之目的，但都進(jìn)展不大，即使有的能達(dá)到0.03％的高精度，其制造成本也相當(dāng)高，如從國(guó)外進(jìn)口一臺(tái)同樣精度的PH計(jì)需要4－5千美元且與其相配套使用的玻璃電極也很昂貴(百美元／支)，同時(shí)使用壽命也較短，若換用普通的玻璃電極與之配套使用，則將導(dǎo)致該P(yáng)H的測(cè)試精度降到與國(guó)產(chǎn)一般PH計(jì)的同等水平。
本實(shí)用新型針對(duì)上述PH計(jì)存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種不受環(huán)境溫、濕度等因素變化影響的高測(cè)試精度的PH計(jì)，且成本低，并能與國(guó)產(chǎn)普通玻璃電極配套使用，不降低其測(cè)試精度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案，是在PH計(jì)的電極和高輸入阻抗模擬放大器之間，附加一個(gè)測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗的電路，通過隨時(shí)測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗，再用單片微型機(jī)對(duì)測(cè)出的電位差值進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而求出正確的電位差值，提高了PH計(jì)的測(cè)量精度。
所述的測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻的電路，是由電極內(nèi)阻r和電極電位差E；繼電器J1和電阻RS1；繼電器J2和電阻RS2分別串接后，相互形成并聯(lián)支路，其兩端共同分別經(jīng)過A1與JA接于高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和經(jīng)過B1與JB接于高輸入阻抗模擬放大器的參比端構(gòu)成。在非工作狀態(tài)時(shí)，J1，J2，JA，JB繼電器都處于開路狀態(tài)；測(cè)量時(shí)上述各支路與輸入阻抗R呈并聯(lián)狀態(tài)，在測(cè)量的第一狀態(tài)時(shí)，JA與A1點(diǎn)，JB與B1點(diǎn)，閉合成通路，測(cè)出J2閉合時(shí)的E1′值，測(cè)量的第二狀態(tài)J1和J2同時(shí)閉合，測(cè)出E2′值求出電極內(nèi)阻r，再通過單片微型機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。
所述的測(cè)準(zhǔn)輸入阻抗的電路，是由繼電器J3，電阻R1，基準(zhǔn)電壓源ES，B2點(diǎn)與繼電器J3，A2點(diǎn)與繼電器JA串接起來，兩端分別接高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和參比端，在非工作狀態(tài)時(shí)，J3，JA和JB繼電器均處于開路狀態(tài)；在測(cè)試時(shí)R1與ES的串聯(lián)路和輸入阻抗R形成并聯(lián)電路，且繼電器J3，JA，JB均處于閉合通路狀態(tài)，測(cè)出輸入阻抗R后通過單片微型機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有測(cè)試精度高(可達(dá)0.03％)，環(huán)境適應(yīng)性好，在潮濕，低溫情況下不降低其測(cè)量精度，同時(shí)實(shí)施容易，成本低廉，僅為進(jìn)口同樣精度的PH計(jì)的1／4，并且用普通玻璃電極(5元／支)與其配套使用，即可保證其測(cè)量精度，因此說社會(huì)效益顯著。附圖1為PH計(jì)測(cè)量系統(tǒng)方框圖模擬放大器1、單片微型機(jī)2、顯示鍵盤3。
附圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
附圖3為本實(shí)用新型測(cè)準(zhǔn)輸入阻抗的等效電路。
附圖4為本實(shí)用新型測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻的等效電路。
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例加以說明，本實(shí)用新型是在PH計(jì)的電極和高輸入阻抗模擬放大器之間，附加一個(gè)測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗的電路，然后通過單片微型機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。
所述的測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗的電路，如圖2所示，由電極內(nèi)阻r和電位差E，繼電器J1和電阻RS1；繼電器J2和電阻RS2分別串聯(lián)后相互形成并聯(lián)支路，其兩端共同分別經(jīng)過A1與JA接于高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和過B1與JB接于高輸入阻抗模擬放大器的參比端構(gòu)成，在非工作狀態(tài)時(shí)J1，J2，JA，JB繼電器都處于開路狀態(tài)；測(cè)量時(shí)上述各支路與輸入阻抗R呈并聯(lián)狀態(tài)，并且除J1是開路外，其余均為閉合狀態(tài)，測(cè)出E1′值；當(dāng)在測(cè)量第二狀態(tài)時(shí)，J1、J2、JA、JB都處于閉合狀態(tài)，測(cè)出E2′值，即求出電極內(nèi)阻r，再通過單片微型機(jī)對(duì)其值進(jìn)行補(bǔ)償。
當(dāng)在測(cè)量第一狀態(tài)時(shí)有E1′＝ (RS2)/(r+RS2) ×E在測(cè)量第二狀態(tài)時(shí)，有E2′＝ (RS)/(2r+RS) ×E，
所以有r＝ (E1′-E2′)/(2E2′-E1′) ×RS式中RS1、RS2為電阻其值為500－2000MΩ本實(shí)施例中為RS1＝RS2＝RS＝500MΩ。
E1′為在J1開路、J2閉合時(shí)測(cè)出的電位差值。
E2′為在J2、J1同時(shí)閉合時(shí)測(cè)出的電位差值。
測(cè)準(zhǔn)輸入阻抗的電路，如圖2中所示，繼電器J3，電阻R1，基準(zhǔn)電壓源ES，B2點(diǎn)與JB繼電器；A2點(diǎn)與繼電器JA串接起來，其兩端分別接高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和參比端，在非工作狀態(tài)時(shí)，J3、JA和JB繼電器均處于開路狀態(tài)，在測(cè)試時(shí)，電阻R1與ES的串接路和輸入阻抗R形成并聯(lián)電路，且繼電器J3、JA、JB均處于閉合通路狀態(tài)。
則有E′＝ (RS)/(R+R1) ×R輸入阻抗R＝ (E′×R1)/(ES-E′)式中E′為測(cè)出的電位差值；R為儀器輸入阻抗；ES為基準(zhǔn)電壓源；一般在2－10伏本例中為10伏；R1為電阻，其值為500－2000MΩ，本例中為15001500MΩ，求出輸入阻抗R值之后，通過微型單片機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。
上述實(shí)施例中為保證各元件之間及其各元件對(duì)地間均有很好的絕緣性能，所以將所有繼電器J3，J1，J2，JA，JB及電阻R1，RS1，RS2等均封裝在聚四氟乙烯的殼體內(nèi)，與空氣隔絕，以防潮濕空氣降低其絕緣電阻，同時(shí)采用聚四氟乙烯作印刷線路的基板，J1、J2、J3、JA和JB均為特制的繼電器，要求其開路電阻在1014Ω以上。
上述電極內(nèi)阻和輸入阻抗的測(cè)量電路中的所有引出線，均不得直接焊在印刷線路板上，要采用聚四氟乙烯作為基板，焊后要清洗干凈。
權(quán)利要求
1.一種帶電極內(nèi)阻和輸入阻抗補(bǔ)償?shù)腜H計(jì)，是由高輸入阻抗模擬放大器和指示或顯示等部分構(gòu)成，其特征是在PH計(jì)的電極和高輸入阻抗模擬放大器之間，附加一個(gè)測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗的電路，通過該電路隨時(shí)測(cè)出的電極內(nèi)阻和輸入阻抗值，再用單片微型機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的PH計(jì)，其特征在于所述的測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻的測(cè)量電路，是由電極內(nèi)阻r和電極電位差E；繼電器J1和電阻RS1；繼電器J2和電阻RS2分別串接后，相互形成并聯(lián)支路，其兩端共同分別經(jīng)過A1與JA接于高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和經(jīng)過B1與JB接于高輸入阻抗模擬放大器的參比端構(gòu)成，在非工作狀態(tài)時(shí)J1、J2、JA、JB繼電器都處于開路狀態(tài)；測(cè)量時(shí)上述各支路與輸入阻抗R呈并聯(lián)狀態(tài)，在測(cè)量第一狀態(tài)時(shí)，除J1是開路外，其余均為閉合狀態(tài)；在測(cè)量第二狀態(tài)時(shí)，J1、J2、JA、JB都是閉合狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的PH計(jì)其特征在于所述的測(cè)準(zhǔn)輸入阻抗的電路是由繼電器J3，電阻R1，基準(zhǔn)電壓源ES，B2點(diǎn)與繼電器JB；A2點(diǎn)與繼電器JA串接起來，兩端分別接高輸入阻抗模擬放大器的輸入端和參比端，在非工作狀態(tài)時(shí)，J3，JA和JB繼電器均處于開路狀態(tài)；在測(cè)試時(shí)，R1與ES的串接路和輸入阻抗R形成并聯(lián)電路，且繼電器J3，JA，JB均處于閉合通路狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述的PH計(jì)其特征在于R1其值為500－2000MΩ，本實(shí)施例中為1500MΩ，RS1與RSRS2其值在50－500MΩ，本例中為RS1＝RS2＝RS＝500MΩ，ES一般在2－10伏，本例中為10伏，其J1，J2，J3，JA，JB等均為具有較高絕緣性能的繼電器，并要求其開路電阻在1014Ω以上。
專利摘要
一種帶電極內(nèi)阻和輸入抗補(bǔ)償?shù)膒H計(jì)，它是在電極和高輸入阻抗模擬放大器之間，附加一個(gè)測(cè)準(zhǔn)電極內(nèi)阻和輸入阻抗的測(cè)量電路，測(cè)量出電極內(nèi)阻和輸入阻抗，再用微型單片機(jī)對(duì)測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償，提高了測(cè)試精度，解決了在低溫、潮濕環(huán)境下測(cè)量精度降低之難題。特別適用于海洋、生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、化工等方面要求精確測(cè)定pH值之場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01N27/26GK87202045SQ87202045
公開日1988年5月25日 申請(qǐng)日期1987年2月7日
發(fā)明者郭世進(jìn), 馬泉 申請(qǐng)人:郭世進(jìn)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan