用于檢測溶液的ph值的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了檢測溶液的PH值的PH值檢測設(shè)備和方法。所述PH值檢測設(shè)備可以包括：第一電極和第二電極，其中第一電極和第二電極將被插入到溶液中；電源，其用于將雙極性矩形電位脈沖信號應(yīng)用到第一電極和第二電極；電流檢測裝置，其被連接在第一電極和第二電極之間以用于檢測流經(jīng)第一電極和第二電極的電流I；以及計(jì)算單元，其用于基于所檢測到的電流I計(jì)算溶液的PH值。借助于本發(fā)明的以上設(shè)計(jì)，易碎玻璃電極和參比電極（例如Ag/AgCl飽和甘汞電極）的使用被避免，這在PH值檢測設(shè)備的日常維護(hù)和環(huán)境的保護(hù)方面具有良好的效果，并且在PH值檢測設(shè)備的微型化和簡易化方面同樣具有良好的效果。此外，僅測量流經(jīng)電極對的電流來計(jì)算溶液的PH值便于實(shí)時(shí)監(jiān)測溶液的PH值的改變。
【專利說明】用于檢測溶液的PH值的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及PH值檢測的領(lǐng)域，更特別地，涉及檢測PH值的PH值檢測設(shè)備和方法。【背景技術(shù)】
[0002]PH是用于描繪溶液的化學(xué)屬性的特征的最重要參數(shù)之一。目前，玻璃電極是用于檢測溶液的PH值的被最廣泛使用的傳感器。在一些特殊情況下，例如在體內(nèi)應(yīng)用中，要求PH傳感器能夠被微型化，然而，由于玻璃的易脆性，例如玻璃電極這樣的PH傳感器的微型化是受限制的。此外，在一些腐蝕環(huán)境中，例如在氫氟酸溶液中，玻璃電極不對PH檢測進(jìn)行正確響應(yīng)。
[0003]玻璃電極在工業(yè)應(yīng)用中是受限制的，并且由于潛在的安全問題(玻璃的易脆性)、專業(yè)的維護(hù)要求以及短壽命等，將它集成到家用器具中同樣是非常困難的。
[0004]另一方面，玻璃電極在現(xiàn)有技術(shù)中常常被用作工作電極，并且被與參比電極(例如，Ag/AgCl，飽和甘汞電極)一起協(xié)作使用。因?yàn)楦使约爸T如此類是有毒的并且污染環(huán)境，所以最好避免使用飽和甘汞電極。此外，參比電極的使用也導(dǎo)致由玻璃電極和參比電極組成的電極對的高成本和困難維護(hù)。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中存在對解決以上技術(shù)問題的迫切需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的PH值檢測方案，其能夠解決或至少消除在現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷的部分。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種PH值檢測設(shè)備，所述PH值檢測設(shè)備可以包括:
第一電極和第二電極，其中第一電極和第二電極將被插入到溶液中；
電源，其用于將雙極性矩形電位脈沖信號應(yīng)用到第一電極和第二電極；
電流檢測裝置，其被連接在第一電極和第二電極之間以用于檢測流經(jīng)第一電極和第二電極的電流I ;
計(jì)算單元，其用于基于所檢測到的電流I來計(jì)算溶液的PH值。
[0008]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一電極可以包括過渡金屬/過渡金屬氧化物電極，并且第二電極可以包括惰性電極。過渡金屬/過渡金屬氧化物電極可以從例如Ag/Ag20電極、W/WO3電極、Mn/MnO電極或Ir/Ir02電極中選擇，并且惰性電極可以從例如Cu電極、Pt電極、Au電極或不銹鋼電極中選擇。優(yōu)選地，過渡金屬/過渡金屬氧化物電極是Ag/Ag20電極，以及惰性電極是不銹鋼電極。
[0009]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，本發(fā)明的PH值檢測設(shè)備可以包括用于預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的函數(shù)的存儲單元。替換地，存儲單元預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的多個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)被與要被檢測的溶液的類型相關(guān)聯(lián)。
[0010]替換地，PH值檢測設(shè)備可以進(jìn)一步包括用戶接口，其用于接收反映要被檢測的溶液的類型的數(shù)據(jù)以用于從所述多個(gè)函數(shù)中選擇函數(shù)。
[0011]替換地，計(jì)算單元可以根據(jù)所檢測到的電流I和預(yù)存的函數(shù)來計(jì)算要被檢測的溶液的PH值。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種檢測PH值的方法，所述方法可以包括:
將雙極性矩形電位脈沖信號應(yīng)用到被插入溶液的第一電極和第二電極；
檢測流經(jīng)第一電極和第二電極的電流I ;以及 基于所檢測到的電流I計(jì)算溶液的PH值。
[0013]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一電極可以包括過渡金屬/過渡金屬氧化物電極，并且第二電極可以包括惰性電極。過渡金屬/過渡金屬氧化物電極可以從例如Ag/Ag20電極、W/WO3電極、Mn/MnO電極或Ir/Ir02電極中選擇，并且惰性電極可以從例如Cu電極、Pt電極、Au電極或不銹鋼電極中選擇。
[0014]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的檢測PH值的方法可以進(jìn)一步包括預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的函數(shù)。替換地，使電流I和PH值相關(guān)的多個(gè)函數(shù)可以被預(yù)存，每個(gè)函數(shù)被與要被檢測的溶液的類型相關(guān)聯(lián)。
[0015]替換地，根據(jù)本發(fā)明的檢測PH值的方法可以進(jìn)一步包括從用戶接口接收反映要被檢測的溶液的類型的數(shù)據(jù)以用于從所述多個(gè)函數(shù)中選擇函數(shù)。
[0016]替換地，根據(jù)本發(fā)明的用于檢測PH值的方法可以進(jìn)一步包括基于所檢測到的電流I和預(yù)存的函數(shù)來計(jì)算要被檢測的溶液的PH值。
[0017]借助于本發(fā)明的以上設(shè)計(jì)，易碎玻璃電極和參比電極(例如，Ag/AgCl飽和甘汞電極)的使用可以被避免，這在PH值檢測設(shè)備的日常維護(hù)和環(huán)境的保護(hù)方面具有良好的效果，并且在PH值檢測設(shè)備的微型化和簡易化方面同樣具有良好的效果。此外，僅測量流經(jīng)電極對(由第一電極和第二電極組成)的電流來計(jì)算要被檢測的溶液的PH值帶來了許多便利，其便于實(shí)時(shí)監(jiān)測溶液的PH值的改變，從而尤其給工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域帶來了許多意料之外的好處。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的PH值檢測設(shè)備。
[0019]圖2A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲單元和計(jì)算單元的布局圖。
[0020]圖2B示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的存儲單元、用戶接口以及計(jì)算單元的布局圖。
[0021]圖3示意性地示出了在本發(fā)明中使用的雙極性矩形電位脈沖信號。
[0022]圖4示意性地示出了在本發(fā)明中測量的電流響應(yīng)。
[0023]圖5示意性地示出了針對偏最小二乘回歸(PLSR)的電流響應(yīng)的特征點(diǎn)。
[0024]圖6A示意性地示出了從PLSR計(jì)算獲得的預(yù)測PH值與實(shí)驗(yàn)PH值之間的擬合(fitting)關(guān)系，其中Ag/Ag20電極被用作工作電極，以及不銹鋼電極被用作對電極。
[0025]圖6B示意性地示出了從PLSR計(jì)算獲得的預(yù)測PH值與實(shí)驗(yàn)PH值之間的擬合關(guān)系，其中w/wo3電極被用作工作電極，以及不銹鋼電極被用作對電極。
[0026]圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的檢測PH值的方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明將參考附圖以及一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例在下文中被詳細(xì)地描述。
[0028]首先，本發(fā)明的原理被介紹如下:
在電化學(xué)中，工作電極和對電極常常被用來測量溶液的PH值。例如，在Ag/Ag20電極被用作工作電極以及Pt電極被用作對電極并且雙極性矩形電位脈沖信號被應(yīng)用到工作電極和對電極的情況下，以下反應(yīng)將發(fā)生:
當(dāng)Ag/Ag20電極充當(dāng)陽極時(shí):
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測溶液的PH值的PH值檢測設(shè)備(100)，包括: 第一電極(101)和第二電極(102),其中第一電極(101)和第二電極(102)將被插入到溶液(103)中； 電源(104)，其用于將雙極性矩形電位脈沖信號應(yīng)用到第一電極(101)和第二電極(102)； 電流檢測裝置(105)，其被連接在第一電極(101)和第二電極(102)之間以用于檢測流經(jīng)第一電極(101)和第二電極(102)的電流I ;以及 計(jì)算單元(106 )，用于基于所檢 測到的電流I來計(jì)算溶液(103 )的PH值。
2.如權(quán)利要求1中要求保護(hù)的所述設(shè)備，其中第一電極(101)包括過渡金屬/過渡金屬氧化物電極，并且第二電極(102)包括惰性電極。
3.如權(quán)利要求2中要求保護(hù)的所述設(shè)備，其中過渡金屬/過渡金屬氧化物電極從Ag/Ag2O電極、W/W03電極、Mn/MnO電極或Ir/Ir02電極中被選擇，并且惰性電極從Cu電極、Pt電極、Au電極或不銹鋼電極中被選擇。
4.如權(quán)利要求1中要求保護(hù)的所述設(shè)備，其中PH值檢測設(shè)備(100)包括: 存儲單元(207)，其用于預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1中要求保護(hù)的所述設(shè)備，其中存儲單元(207)預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的多個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)都被與要被檢測的溶液(103)的類型相關(guān)聯(lián)，其中PH值檢測設(shè)備(100)進(jìn)一步包括: 用戶接口(208)，其用于接收反映要被檢測的溶液(103)的類型的數(shù)據(jù)以用于從所述多個(gè)函數(shù)中選擇函數(shù)。
6.如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5中要求保護(hù)的所述設(shè)備，其中計(jì)算單元(106)根據(jù)所檢測到的電流I和預(yù)存函數(shù)來計(jì)算要被檢測的溶液(103)的PH值。
7.一種檢測溶液(103)的PH值的方法(700)，包括: 將雙極性矩形電位脈沖信號應(yīng)用(S702)到被插入到溶液(103)中的第一電極(101)和第二電極(102)； 檢測(S703)流經(jīng)第一電極(101)和第二電極(102)的電流I ;以及 基于所檢測到的電流I來計(jì)算(S704)溶液(103)的PH值。
8.如權(quán)利要求7中要求保護(hù)的所述方法，其中第一電極(101)包括過渡金屬/過渡金屬氧化物電極，并且第二電極(102)包括惰性電極。
9.如權(quán)利要求8中要求保護(hù)的所述方法，其中過渡金屬/過渡金屬氧化物電極從Ag/Ag2O電極、W/W03電極、Mn/MnO電極或Ir/Ir02電極中被選擇，并且惰性電極從Cu電極、Pt電極、Au電極或不銹鋼電極中被選擇。
10.如權(quán)利要求7中要求保護(hù)的所述方法，進(jìn)一步包括預(yù)存使電流I與PH值相關(guān)的函數(shù)。
11.如權(quán)利要求7中要求保護(hù)的所述方法，進(jìn)一步包括預(yù)存使電流I和PH值相關(guān)的多個(gè)函數(shù)，每個(gè)函數(shù)都被與要被檢測的溶液(103)的類型相關(guān)聯(lián)。
12.如權(quán)利要求11中要求保護(hù)的所述方法，進(jìn)一步包括從用戶接口(208)接收反映要被檢測的溶液(103)的類型的數(shù)據(jù)以用于從所述多個(gè)函數(shù)中選擇函數(shù)。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12中要求保護(hù)的所述方法，其中要被檢測的溶液(103)的PH值基于所檢測到的電流I和預(yù)存函數(shù)被計(jì)算。
【文檔編號】G01N27/49GK103959053SQ201280059177
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月2日
【發(fā)明者】G.王, P.胡 申請人:皇家飛利浦有限公司