目前水質污染日趨嚴重,各種原因導致水質監(jiān)測成效甚微,國內使用的水質監(jiān)測系統(tǒng)受電子工藝和制造技術等的限制,大多數為有線監(jiān)測,自動化水平低,嚴重制約了對水質的實時監(jiān)測。研究一套極低功耗水質實時監(jiān)測系統(tǒng)用于對水質進行無線實時監(jiān)測極具現(xiàn)實意義。本課題根據實際應用需求,設計了一套極低功耗水質實時監(jiān)測系統(tǒng),并通過對系統(tǒng)硬件與軟件節(jié)點以及系統(tǒng)性能的測試方面進行了初步設計,主要的工作和成果如下:1)使用超低功耗、四通道、單電源的放大器設計pH信號放大調理電路并仿真,使得pH傳感器的輸出電信號范圍在-414mV(pH=14)~+414mV(pH=0)之間的電路輸入電壓通過信號調理放大電路后的輸出電壓在1.4V~0V的范圍內一一對應。2)pH傳感器易受溫度的影響,需設計溫度補償電路對其進行修正,利用超低功耗、四通道、單電源的放大器構建恒流源與建立Pt1000的SPICE模型進行溫度補償信號轉換并放大的電路設計、仿真,可以通過溫度補償電路的輸出電壓反推出當前溫度下水質的pH值。3)根據仿真原理圖設計并制作PCB板進行測試,在電路實測中使用3V供電,實現(xiàn)了電路的極低功耗,即總電流130μA以下;使用單片機、藍牙、串口數據線將pH放大電路的輸出電壓傳輸到PC端,界面顯示。4)使用納瓦級功率、零漂移運算放大器代替超低功耗、四通道、單電源的放大器對仿真電路進行改進;3V電壓供電時,pH仿真放大電路的最大功耗不超過7μA,而溫度補償仿真電路的總功耗也不超過8μA,使系統(tǒng)能夠更長時間地工作;在設計上做到了以簡約的設計實現(xiàn)需求,有利于成本的節(jié)約。本文指明對極低功耗水質實時監(jiān)測系統(tǒng)進行進一步改進和完善的方向。
【學位單位】：上海第二工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP274;X832
【部分圖文】：

圖 1.1 電位反滴定法的測量示意圖定的方式測量溶液中 pH 值時，指示電極（極）[38]之間會發(fā)生原電池反應。當滴定劑（著電磁攪拌器的攪動[39]，溶液中的 H+和 O電位讀數 E 也隨之發(fā)生改變。所以最好是位計的電位讀數。當滴定的試液增加到滴定響較大，電極之間的電勢差發(fā)生突變[40]，所加入一滴（約 0.05mL）就記錄一次數據，理起來較為方便和準確。從而可以確定滴讀數 E 和它的體積等記錄數據反推此時被測測定法，也被稱為薄膜電極。它是通過選擇性薄膜示溶液中離子活度（或濃度）的一種電極。測定方法是以電化學為理論基礎[43]，利用生

12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 02 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14… … … … +59.16 0 -59.16 … … … … -414，對 pH 的測量原理進行了分析。我們能夠得知：只需一臺毫伏計“讀”出來[104]。因此，實驗過程中我們使用到如圖 1.2 所示的是一有限公司提供的 pH 模擬器（毫伏計 25℃），該模擬器對電位的值，用來代替 pH 傳感器進行 pH 值的模擬測試，如表 1.6 所示給出了壓值大小。表 1.6 pH 值在模擬器上的對應電壓大小pH 值 0 4 7 10 14電壓（mV） +414 +177 0 -177 -414.6 可以得出模擬器的電壓與 pH 值之間的關系：U（V）= -0.05925pH+

參比電極一般是包裹在測量電極外，電極內的多孔液體結合點使溶液產生物理和電接觸，提供一個固定的參比電勢[105]。當浸沒在溶液（，參比電極的電勢保持不變。質監(jiān)測系統(tǒng)設計中，設計的核心是要保證測量結果的準確度，要完成對 p量。市面上的 pH 傳感器（探頭）千差萬別，同種參數的檢查往往可以采理的傳感器[106]。因此，選擇一款合適的探頭是首要考慮的問題。在選擇，我們有必要對傳感器的精度、穩(wěn)定性、響應時間、模擬信號或數字信號電壓、被測對象特征的影響、校準周期、過輸入保護等性能進行較為完整種選選擇是如圖 1.3 所示的這款三復合 pH 電極，它選用了國際上較為超敏感膜、凝膠電解質和大面積的環(huán)形聚四氟乙烯液和固體電介質相互接界聚苯硫醚/聚碳酸酯（PPS/PC）二元共混物制成的。上、下 3/4 NPT（60 制錐管螺紋代號）管螺紋；使用優(yōu)質低噪音電纜線，具有較強的抗干擾性 0～14pH 之間，自帶有溫度補償功能（PT100 TC-TC+），可測量的溫度℃之間[107]。
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉超;趙效輝;朱志超;張繼超;;水質監(jiān)測自動控制系統(tǒng)的研究[J];電子制作;2015年11期

2 朱翔;江霞;;水資源實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)建設的作用[J];中國水運(下半月);2015年03期

3 李靜;巢志聰;蔡定建;;簡述酸堿理論及其應用[J];山東化工;2015年05期

4 車小云;;溫度對兩種典型的電導率儀表測量準確性的影響分析[J];安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報;2014年03期

5 陳永滄;;煤氣化廢水溶解氧測試方法探討[J];廣東科技;2013年18期

6 曾寶國;劉美岑;;基于物聯(lián)網的水產養(yǎng)殖水質實時監(jiān)測系統(tǒng)[J];計算機系統(tǒng)應用;2013年06期

7 蔡璐;胡正陽;李海棟;李永武;;自動電位滴定法測定冷軋薄板酸洗液中總酸度[J];中國無機分析化學;2013年01期

8 郭航向;;亞硝酸鹽對碘量法測定溶解氧干擾的機理探討[J];廣東化工;2011年12期

9 郭立泉;張玉鈞;殷高方;王志剛;;基于熒光壽命法的溶解氧檢測系統(tǒng)設計[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年10期

10 舒迪;邱發(fā)強;祁欣;;數字式微量溶解氧分析儀的研究[J];電子測量技術;2010年11期

本文編號：2881434