数,为复合玻璃电极内缓冲溶液的pH 值。Р由式(2-2)可知被测溶液的pH值和温度共同作用产生原电池输出电动势,因此同时测量原电池输出电动势和溶液温度就能根据式(2-2)计算出被测溶液的pH 值。Р由于玻璃电极的制造工艺等原因式(2-2)中参数和K的实际值与它们的理论会有差异并且随着电极的老化而改变,因此必须用pH值已知的标准缓冲溶液校正电极。由于水产养殖水环境呈碱性,故选用混合磷酸盐(pH=6.86)和硼砂(pH=9.18)的标准缓冲溶液进行校正, 具体校正方法如下:设两个标准缓冲溶液的pH 值分别为pH1、pH2输出电动势分别为和,在相同温度T下标定,由式(2-2)得到溶液输出电动势E与pH关系如下式所示:Р Р (2-3)Р由(2-3)式得:Р (2-4)Р将两个标准缓冲溶液的酸度pH1、pH2和对应电动势E1、E2及算出的参数K保存在PROM中。由式(2-4)得到待测溶液的pH值。Р2.3 pH值检测控制电路设计要求Р本设计采用高速SOC单片机C8051F020既能提高仪表可靠性又能提高系统性能。C8051F020是集成的混合信号片上系统,具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器,除了具有标准8051的数字外设部件之外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。设计中采用了C8051F020 提供的12 位A/D、D/A, 能够满足设计要求。pH值检测控制电路框图如图2-1所示。Р图2-1 pH检测控制电路的框图Р2.4 pH值信号调理电路设计Р设计中采用pH 复合玻璃电极,由于pH 测量电极内阻大,要求前置放大器有较高的输入阻抗,设计中选用运放CA3140,它具有输入阻抗高、低偏置电流、低噪声、高增益等特点,主要用来完成阻抗匹配、降低测量噪声、提高系统稳定性等。pH 值信号放大电路如图2-2所示。Р图2-2 pH值信号调理电路
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