水硬度在线检测仪的设计与实现

作     者：王虹 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王永清

授予年度：2010年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：离子选择性电极 水硬度 阻抗变换 单片机 在线测量 

摘      要：离子选择性电极是一种电化学传感器,自1906年发明了第一支pH玻璃电极以来,已有100多年的发展历史,目前,已经可以生产多种商品电极。离子选择性电极用于测量离子浓度,具有受溶液颜色、浊度、悬浮物的影响小,操作简单,分析速度快,易于实现自动测量等优点。随着计算机技术的广泛应用,离子选择性电极技术已成为实验室分析、工农业生产、医疗卫生、环境检测等领域重要的自动化分析手段。 本系统以离子选择性电极技术为基础,以高性能混合信号单片机C8051F020为控制核心,设计了应用于工业锅炉用水水硬度实时检测的测量装置。主要内容包括电极电势的采集,水硬度值的计算和显示。由于离子选择性电极的内阻一般在109Ω的数量级,使得电极电势的测量成为模拟电路部分设计中的重点和难点问题,论文中选用高输入阻抗的运算放大器CA3140构成双高阻输入阻抗变换电路,实现了电极信号的准确测量。控制部分,单片机采集电极信号并实时监测环境温度,自动完成数据处理,根据环境温度选择不同的计算方法,得出当前水硬度值,简化了操作过程。 实验证明,本仪器操作简便、测量精度高、响应速度快。基本适应了实际中的各种指标要求,适用范围广,适合作为产品推广到工业锅炉用水硬度检测的实际应用中。