專利名稱：pH試紙讀值儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及pH試紙自動(dòng)讀值裝置，尤其涉及ー種基于試紙反射光顔色分辨和智能匹配的PH試紙定量讀值裝置，用于代替人工辨別pH試紙讀數(shù)。
背景技術(shù)：
氫離子濃度指數(shù)(hyd rogen ion concentration)是指溶液中氫離子的總數(shù)和總物質(zhì)的量的比，其數(shù)值俗稱“PH值”。表示溶液酸性或堿性程度的數(shù)值，即所含氫離子濃度的常用対數(shù)的負(fù)值。PH是衡量溶液酸堿性的尺度，在醫(yī)療診斷、化學(xué)化工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、衛(wèi)生檢疫、食品安全等諸多方面都需要對(duì)溶液的酸堿度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量溶液的pH值常用方法有1)使用pH指示劑，在待測(cè)溶液中加入pH指示劑，不同的指示劑根據(jù)不同的PH值會(huì)變化顔色，根據(jù)指示劑的研究就可以確定pH的范圍。2)使用pH試紙，pH試紙有廣泛試紙(范圍1-14，精度I)和精密試紙(范圍分為O. 5 — 5.0，O. 1-1.2，
O.8-2. 4等，常用精度有O. 5,0. 2,0. I )，用玻璃棒蘸一點(diǎn)待測(cè)溶液到試紙上，然后根據(jù)試紙的顏色變化對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)比色卡可以得到溶液的pH。3)使用pH計(jì)，pH計(jì)是ー種測(cè)定溶液pH值的儀器，它通過(guò)PH選擇電極(如玻璃電極)來(lái)測(cè)定出溶液的pH。由于使用方便快捷，成本低，pH試紙?jiān)诰纫蟛桓叩臋z測(cè)場(chǎng)合被廣泛應(yīng)用。但是PH試紙需要人工與比色卡比對(duì)，從而對(duì)被測(cè)溶液pH值進(jìn)行讀值。受實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)照明光源不同、比色卡材質(zhì)與試紙材質(zhì)反射特性差異以及不同檢測(cè)人員辨色能力差異、視覺疲勞程度等因素的影響，可能造成PH值讀值不準(zhǔn)確。此外大量的重復(fù)辨色工作也容易造成檢測(cè)人員的疲勞，降低工作效率。因此通過(guò)固定照明光源、將標(biāo)準(zhǔn)比色數(shù)據(jù)植入分析軟件、采用不依賴于人眼分辨的顏色檢測(cè)工具對(duì)PH試紙進(jìn)行度數(shù)，將進(jìn)ー步提高pH試紙度數(shù)的可靠性。本發(fā)明技術(shù)方案本發(fā)明由光源(I)、機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)、顔色檢測(cè)器(3)、信號(hào)處理電路(4)、人機(jī)交互電路(5)和軟件(6)等部分組成。采用顏色檢測(cè)傳感器(2)作為探頭，采用寬光譜光源(I)對(duì)PH試紙進(jìn)行照明，寬譜光源(I)應(yīng)至少包含于顏色檢測(cè)器(3 )基色對(duì)應(yīng)的光譜成分；顏色傳感器(3)接收pH試紙的反射光。當(dāng)使用本發(fā)明時(shí)，根據(jù)pH試紙使用說(shuō)明使PH試紙條顯色，并將試紙條安置在本發(fā)明試紙卡持機(jī)構(gòu)(2A)上啟動(dòng)度數(shù)，本發(fā)明自動(dòng)檢測(cè)PH試紙反射光顔色，并由數(shù)據(jù)處理電路(4)根據(jù)預(yù)先植入的顔色索引表對(duì)pH值與顏色進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)PH值的定量讀值，并通過(guò)人機(jī)交互電路(5)進(jìn)行顯示。與在先技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果I、本發(fā)明所述裝置解決了 pH試紙人工讀值存在的視覺疲勞、人眼估值誤差等問題。2、本發(fā)明所述裝置采用不依賴人為判決的顏色檢測(cè)技術(shù)，重復(fù)性更好，對(duì)于ー些容易混淆的顔色分辨能力更好，與人眼辨別相比可以適當(dāng)增加標(biāo)準(zhǔn)酸度顔色分級(jí)，提高檢測(cè)靈敏度。3、本發(fā)明所述裝置成本低廉使用方便。
本發(fā)明提供一種基于反射光顔色分辨和智能匹配的pH試紙定量讀值裝置，檢測(cè)速度快，使用方便，可充分發(fā)揮PH值試紙使用方便優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)改善pH值試紙人工讀值存在的視覺疲勞、人眼估值誤差等問題，并進(jìn)ー步提高讀值精度，適合需要快速PH值檢測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域。


通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。本發(fā)明的特征將被充分公開或者清楚反映，圖中相同的標(biāo)號(hào)指相同的部分。圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。圖2為某pH試紙HS-pH值圖。
具體實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)施例采用可編程顏色光-頻率轉(zhuǎn)化芯片作為顔色傳感器(3)(其 功能為根據(jù)照在其窗口上的光信號(hào)中紅綠藍(lán)三色成分強(qiáng)度分別輸出不同頻率的方波信號(hào)，其頻率與光信號(hào)強(qiáng)度成正比)。以紅綠藍(lán)三色LED為照明光源(1)，其輸出光譜分別對(duì)應(yīng)顔色傳感器紅綠藍(lán)三個(gè)波長(zhǎng)窗ロ，在LED前設(shè)置光闌(2B)以限制照明區(qū)域?？刂齐娐?4)由單片機(jī)(4A)及外圍電路組成(4B)，通過(guò)單片機(jī)(4A)計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器檢測(cè)顏色傳感器(3)輸出方波信號(hào)頻率?？刂齐娐?4)還負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)照明光源(I)輸出穩(wěn)定顏色及功率。人機(jī)交互電路(5)由液晶顯示模塊(5C)、按鍵(5B)和外部數(shù)據(jù)通信電路(5A)構(gòu)成，其功能為顯示結(jié)果、操作命令輸入和數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)負(fù)責(zé)各組件的固定和光路遮光。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的頂端有圓形孔(2D)作為探測(cè)器窗ロ，與顏色傳感器(3)相対，三色LED輸出正對(duì)圓孔中心。圓孔配蓋(2C)，在蓋上有固定裝置(2A)用來(lái)固定pH試紙。使用時(shí)將pH試紙固定在蓋(2C)上，根據(jù)使用要求潤(rùn)濕，并將蓋(2C)扣入圓孔(2D)，此時(shí)本發(fā)明構(gòu)成不透光暗室，光源(I)光斑正好照在PH試紙潤(rùn)濕中心位置，其漫反射光由顔色傳感器(3)測(cè)量。對(duì)于傳感器(3)輸出的RGB (紅綠藍(lán))顏色信號(hào)，由軟件(6)轉(zhuǎn)換為HSL (色調(diào)、飽和度和亮度)信號(hào)并根據(jù)保存在數(shù)據(jù)處理電路(4)非易失性存儲(chǔ)器中預(yù)先生成的顔色-pH值表確定待測(cè)樣品的PH值。待測(cè)pH試紙校準(zhǔn)信息可通過(guò)人機(jī)交互電路(5A)預(yù)先輸入本實(shí)施例，以確保測(cè)量準(zhǔn)確。由于PH值與HSL信號(hào)并非線性關(guān)系，如圖2，pH的讀值精度由其本身分級(jí)精度決定。本實(shí)施例只提供一種在本發(fā)明所提出方法指導(dǎo)下的具體實(shí)施方案，并不限定本方法實(shí)施方式和應(yīng)用領(lǐng)域，任何不脫離本方法精神的對(duì)本發(fā)明的修改和變形，應(yīng)涵蓋于本發(fā)明所覆蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所述PH試紙讀值儀，其特征在于由光源(I)機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)、顏色傳感器(3)、信號(hào)處理電路(4)、人機(jī)交互電路(5)和軟件(6)等部分組成。
2.權(quán)利要求I所述光源(1)，其特征在于輸出光譜覆蓋顏色傳感器(3)檢測(cè)范圍，輸出光功率和光譜穩(wěn)定。
3.權(quán)利要求I所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)，其特征在于用于固定其它組件并構(gòu)成遮光暗室，包含卡持結(jié)構(gòu)(2A)用于固定pH試紙位置；包含孔(2D)作為窗口 ；包含蓋(2C)用于裝入pH試紙和遮光暗室的密閉。
4.權(quán)利要求I所述顏色傳感器(3)，其特征在于可將試紙條反射光信號(hào)顏色轉(zhuǎn)化為可測(cè)電信號(hào)。
5.權(quán)利要求I所述信號(hào)處理電路(4)，其特征在于含處理器芯片，可運(yùn)行軟件(6)通過(guò)將檢測(cè)信號(hào)與預(yù)先輸入的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定PH值試紙讀值。
6.權(quán)利要求I所述人機(jī)交互電路(5)，其特征在于用于顯示pH值和交互數(shù)據(jù)和人機(jī)數(shù)據(jù)交互。
7.本發(fā)明所述pH試紙讀值儀，其特征在于用于pH試紙顏色信號(hào)的量化讀取。
全文摘要
本專利涉及一種pH試紙自動(dòng)讀值裝置，包括光源(1)、機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)、顏色傳感器(3)、信號(hào)處理電路(4)、人機(jī)交互電路(5)和軟件(6)等部分組成。采用顏色傳感器(3)作為探頭；采用寬光譜光源(1)對(duì)pH試紙進(jìn)行照明，寬譜光源應(yīng)至少包含于顏色檢測(cè)器(3)基色對(duì)應(yīng)的光譜成分；顏色傳感器(3)對(duì)pH試紙的反射光顏色進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)使用本發(fā)明時(shí)，首先根據(jù)pH試紙使用說(shuō)明使pH試紙條顯色，并將試紙條安置在本發(fā)明試紙卡持機(jī)構(gòu)(2A)上啟動(dòng)讀數(shù)，本發(fā)明自動(dòng)檢測(cè)pH試紙反射光顏色，并由數(shù)據(jù)處理電路(4)根據(jù)預(yù)先植入的顏色索引表對(duì)pH值與顏色進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)pH值的定量讀值，并通過(guò)人機(jī)交互電路(5)進(jìn)行定量顯示。
文檔編號(hào)G01N21/80GK102735683SQ20121026075
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者劉巖, 劉海娜, 劉琳, 李紅艷, 申麗, 苗慧 申請(qǐng)人:新岸諾亞(北京)催化科技有限公司