一種氧電流測量電路及溶解氧測量儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種氧電流測量電路及溶解氧測量儀，其中，氧電流測量電路包括運(yùn)算放大器U1和芯片U2，所述運(yùn)算放大器U1的反向輸入端IN1與溶解氧測量儀中溶解氧傳感器的銀陽極相連，所述運(yùn)算放大器U1的正向輸入端IN2與0.68V直流電平相連，所述運(yùn)算放大器U1的輸出端OUT1與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D芯片U2的輸入端相連；所述芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D芯片U2的輸出端與溶解氧測量儀中的微處理芯片MCU相連；所述運(yùn)算放大器U1的反向輸入端IN1和輸出端OUT1之間并聯(lián)一電阻R1，電阻R1的兩端并聯(lián)一電容C1。充分利用極化電壓對(duì)氧電流響應(yīng)時(shí)間的影響，大大縮短在多次反復(fù)測量溶解氧值時(shí)所需要的時(shí)間。
【專利說明】
-種氧電流測量電路及溶解氧測量儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種氧電流測量電路及溶解氧測量儀，屬于溶解氧測量技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣中的氧分子溶解在水中后即為溶解氧(D0，dissolved oxygen)，溶解氧值是 環(huán)保部口水質(zhì)監(jiān)測中的指標(biāo)之一，同時(shí)也是水體自凈能力的重要條件。準(zhǔn)確、方便、快速地 測量水中的溶解氧含量對(duì)環(huán)境監(jiān)測，工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均具有重要意義。極譜式溶解氧測定 采用的方法是氧電流法。氧電流法也叫Clark溶解氧電極法，傳感器的電極通常由金陰極， 銀陽極，氯化鐘或氨氧化鐘電解液W及透氧膜組成，根據(jù)通過檢測透過透氧膜的氧分子所 參加電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流，就可W來測定水中所含的溶解氧值。影響溶解氧測量響 應(yīng)速度的因素包括電解液中氯離子的濃度、銀陽極和電解液的接觸面積、金陰極和電解液 的接觸面積、透氧膜與電解液的接觸面積和極化電壓。在傳感器的各個(gè)參數(shù)都固定的情況 下，極化電壓無疑是對(duì)溶解氧測量響應(yīng)時(shí)間影響最大的因素。如何充分利用極化電壓對(duì)氧 電流響應(yīng)時(shí)間的影響，設(shè)計(jì)新型的氧電流處理電路，將大大縮短在多次反復(fù)測量溶解氧值 時(shí)所需要的時(shí)間，提高極譜式溶解氧測量的響應(yīng)速度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷和不足，提供了一種氧電流測量 電路及溶解氧測量儀，充分利用極化電壓對(duì)氧電流響應(yīng)時(shí)間的影響，大大縮短在多次反復(fù) 測量溶解氧值時(shí)所需要的時(shí)間。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種氧電流測量電路，包括運(yùn)算放大器化 和忍片化，所述運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1與溶解氧測量儀中溶解氧傳感器的銀陽極相 連，所述運(yùn)算放大器化的正向輸入端IN2與0.68V直流電平相連，所述運(yùn)算放大器化的輸出端 0UT1與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D忍片化的輸入端相連;所述忍片數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D忍片化的輸出端與溶 解氧測量儀中的微處理忍片MCU相連;所述運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1和輸出端0UT1之 間并聯(lián)一電阻Ri，電阻Ri的兩端并聯(lián)一電容Cl。
[0005] -種溶解氧測量儀，包括微處理忍片MCU、LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊、溶解 氧傳感器W及上述氧電流測量電路，所述溶解氧傳感器的銀陽極與所述氧電流測量電路的 運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1相連，所述氧電流測量電路中數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D忍片化的輸出 端與微處理忍片MCU相連，所述LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊均與所述微處理忍片MCU 相連。
[0006] 本實(shí)用新型所達(dá)到的有益技術(shù)效果：
[0007] 1.本實(shí)用新型提供的氧電流測量電路能顯著提高溶解氧測量的響應(yīng)速度;在相同 的測量條件下，在對(duì)被測液體進(jìn)行多次測量的時(shí)候，能節(jié)省40%的響應(yīng)時(shí)間；
[000引2.電路結(jié)構(gòu)簡單，能降低測量系統(tǒng)硬件成本;跟傳統(tǒng)方案相比，本實(shí)用新型只需 要用到一級(jí)運(yùn)放；
[0009] 3.系統(tǒng)精密電阻的需求量顯著減少;跟傳統(tǒng)方案相比，本實(shí)用新型使用的精密電 阻的數(shù)量減少了 4個(gè)；
【附圖說明】
[0010] 圖1本實(shí)用新型之電路測量電路的示意圖；
[0011] 圖2本實(shí)用新型之溶解氧測量儀的部件連接示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012] 為了能更好的了解本實(shí)用新型的技術(shù)特征、技術(shù)內(nèi)容及其達(dá)到的技術(shù)效果，現(xiàn)將 本實(shí)用新型的附圖結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說明。
[0014] 如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種氧電流測量電路，包括運(yùn)算放大器化和忍片化，所 述運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1與溶解氧測量儀中溶解氧傳感器的銀陽極相連，所述運(yùn) 算放大器化的正向輸入端IN2與0.68V直流電平相連，所述運(yùn)算放大器化的輸出端0UT1與數(shù) 模轉(zhuǎn)換器A/D忍片化的輸入端相連;所述忍片數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D忍片化的輸出端與溶解氧測量 儀中的微處理忍片MC財(cái)目連;所述運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1和輸出端0UT1之間并聯(lián)一 電阻Ri，電阻Ri的兩端并聯(lián)一電容Cl。電容Cl是該電路結(jié)構(gòu)的亮點(diǎn)之處，除了濾波的作用的 夕h最主要的功能是作為儲(chǔ)能電容，給DO傳感器提供一個(gè)預(yù)極化的電壓。
[0015] 如圖2所示，一種溶解氧測量儀，包括微處理忍片MCU、LCD顯示模塊、按鍵模塊、電 源模塊、溶解氧傳感器W及上述的氧電流測量電路，所述溶解氧傳感器的銀陽極與所述氧 電流測量電路的運(yùn)算放大器化的反向輸入端IN1相連，所述氧電流測量電路中數(shù)模轉(zhuǎn)換器 A/D忍片化的輸出端與微處理忍片MCU相連，所述LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊均與所 述微處理忍片MCU相連。
[0016] 為了說明本實(shí)用新型提供的氧電流測量電路及溶解氧測量儀中電容C1的作用，W 飲用自來水為例進(jìn)行詳細(xì)說明：自來水的氧電流Ido的數(shù)值為400nA，當(dāng)測量儀斷電的時(shí)候， 由于化和化的輸入端電阻非常大，幾乎等效為開路，所W流過Ri的4(K)nA電流，會(huì)在電容Cl兩 端產(chǎn)生0.2V的電壓，并且該電壓只能通過溶解氧傳感器緩慢泄放。電容Cl上存儲(chǔ)的0.2V在 通過溶解氧傳感器緩慢泄放的過程中，同時(shí)還充當(dāng)了極化電壓的角色。從溶解氧測量儀的 極譜曲線可W看出，該0.2V的極化電壓可W維持溶解氧傳感器中的氧化還原反應(yīng)，大大節(jié) 省了測量儀再次通電時(shí)溶解氧傳感器的極化時(shí)間。實(shí)測儲(chǔ)能電容Cl上電壓泄放時(shí)間的數(shù)據(jù) 見表1。
[0017] 表1電容打上電壓泄放時(shí)間
[001 引
[0019] 從表1中可W看出，測量儀斷電之后5分鐘，儲(chǔ)能電容Cl上仍有0.146V的殘余電 壓，該電壓依舊可W給DO傳感器提供極化電壓。通常對(duì)某溶液進(jìn)行多次測量時(shí)求平均值時(shí)， 間隔時(shí)間不會(huì)多于5分鐘，采用儲(chǔ)能電容的設(shè)計(jì)方案，可W節(jié)省測量儀再次開機(jī)通電時(shí)，對(duì) DO傳感器的極化時(shí)間，提高溶解氧測量儀的響應(yīng)速度。
[0020] 為了說明本實(shí)用新型提供的氧電流測量電路及溶解氧測量儀節(jié)約響應(yīng)時(shí)間的技 術(shù)效果，W測量常溫自來水中的溶解氧濃度為例，得到采用本法的技術(shù)方案和傳統(tǒng)的技術(shù) 方案響應(yīng)時(shí)間對(duì)比結(jié)果，如表2所示。
[0021] 表2響應(yīng)時(shí)間測試結(jié)果
[0022]
[0023] 從表2中可W看出，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，測到的溶解氧濃度在測量進(jìn)行到 30秒左右的時(shí)候已經(jīng)穩(wěn)定，而采用傳統(tǒng)的技術(shù)方案，溶解氧濃度要等到50秒左右才能穩(wěn)定。 二者相比，采用本實(shí)用新型，響應(yīng)時(shí)間節(jié)省了40%左右。進(jìn)一步說明，儲(chǔ)能電容Cl對(duì)溶解氧 傳感器的預(yù)極化作用非常明顯。
[0024] W上已W較佳實(shí)施例公布了本實(shí)用新型，然其并非用W限制本實(shí)用新型，凡采取 等同替換或等效變換的方案所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氧電流測量電路，其特征在于：包括運(yùn)算放大器山和芯片u2，所述運(yùn)算放大器山 的反向輸入端IN1與溶解氧測量儀中溶解氧傳感器的銀陽極相連，所述運(yùn)算放大器山的正 向輸入端IN2與0.68V直流電平相連，所述運(yùn)算放大器山的輸出端0UT1與數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D芯 片1] 2的輸入端相連;所述芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換器A/D芯片U2的輸出端與溶解氧測量儀中的微處理芯 片MCU相連;所述運(yùn)算放大器山的反向輸入端IN1和輸出端0UT1之間并聯(lián)一電阻心，電阻心的 兩端并聯(lián)一電容Ci。2. -種溶解氧測量儀，其特征在于:包括微處理芯片MCU、LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源 模塊、溶解氧傳感器以及權(quán)利要求1所述的氧電流測量電路，所述溶解氧傳感器的銀陽極與 所述氧電流測量電路的運(yùn)算放大器山的反向輸入端IN1相連，所述氧電流測量電路中數(shù)模 轉(zhuǎn)換器A/D芯片1] 2的輸出端與微處理芯片Μ⑶相連，所述LCD顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊 均與所述微處理芯片MCU相連。
【文檔編號(hào)】G01N27/48GK205449876SQ201521132490
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日
【發(fā)明人】華國環(huán), 韓靜, 倪波, 朱俊豐, 劉清惓
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)