介紹一種新型的利用檢測待測溶液的反射光譜實(shí)現(xiàn)pH值傳感的測量方法研究。測量系統(tǒng)主要由LED光源,光電傳感器和智能微處理結(jié)合組成,其結(jié)構(gòu)緊湊,可自動(dòng)讀取pH值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,光電池輸出光生電動(dòng)勢與pH值具有較好的相關(guān)性,擬合系數(shù)為0.95。通過擬合公式或查找表形式反演pH值,與傳統(tǒng)的色卡比對法和常用的氫離子濃度電位測定法相比,該pH值檢測方法不受人為因素影響和測量客觀環(huán)境影響,可連續(xù)實(shí)時(shí)非接觸測量,工作于強(qiáng)堿或強(qiáng)酸條件下,具有廣闊的應(yīng)用前景。

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【部分圖文】：

圖1不同pH值溶液的吸收光譜

據(jù)國外研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)527nm波長的綠光照在溶液上,會(huì)因溶液的pH值不同,在綠光處的反射光譜強(qiáng)度不同,如圖1所示[10]。pH值從4.0～10.4變化,對同一光強(qiáng)的綠光,吸收光譜在pH=10.4時(shí)最大,隨著pH值減小到7.6時(shí),在527nm波長的峰值逐漸消失,在480nm處出....

圖2光電傳感pH檢測系統(tǒng)組成

本文需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題:首先,需將待測溶液的pH值變化轉(zhuǎn)換為光譜變化;其次,需將光電轉(zhuǎn)換的輸出與pH值建立對應(yīng)的線性關(guān)系。問題一,利用試紙對溶液pH的敏感性,將待測溶液的pH值變化轉(zhuǎn)換為試紙色彩變化。再利用白色光源將試紙色彩變化轉(zhuǎn)化為光譜的波長變化。不同的光電傳感器有不同的光譜....

圖3光電傳感

圖2光電傳感pH檢測系統(tǒng)組成光電池對試紙反射光譜的光電轉(zhuǎn)換需要線性的光電響應(yīng)特性。光電池的工作模式有開路電壓模式,線性電壓輸出模式和短路電流模式3種形式,只有在短路電流(線性電流)模式時(shí),輸入光強(qiáng)和輸出電信號才是一個(gè)線性關(guān)系。只有給光電池提供較小的后續(xù)負(fù)載電阻,才能使其工作于近....

圖4光電檢測放大器電路

式中:V01為第一放大器輸出;ISC為光電池的短路電流;Rf為反饋電阻。根據(jù)式(2),較大的輸出電壓要求運(yùn)放選用較大的反饋電阻,然而反饋電阻越大,意味著電阻上的熱噪聲越大。電阻上的熱噪聲電壓均方值為:

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