專(zhuān)利名稱(chēng)：新型數(shù)字酸度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)測(cè)量?jī)x器中的氫離子濃度計(jì)。具體地說(shuō)涉及一種用于測(cè)量水溶液的氫離子濃度和電極的電位及溫度的儀器。簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)字酸度計(jì)。
在已有技術(shù)中，一般酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償采用可變電阻器以手調(diào)補(bǔ)償。溫度值的刻度分布在一個(gè)270度的園周線上，最小刻度1℃－5℃，精度較差。在自動(dòng)溫度補(bǔ)償電路中，由于電極的溫度零補(bǔ)償點(diǎn)即電極的零電位，一般為pH7不能直接用電壓的變量作為溫度補(bǔ)償，只能采用電阻的變量補(bǔ)償。溫度補(bǔ)償量較難用數(shù)字形式調(diào)節(jié)顯示，一般用熱敏電阻作為溫度補(bǔ)償，但熱敏電阻的非線性誤差很大，穩(wěn)定性也差，采用鉑電阻作為溫度補(bǔ)償精度差。采用電腦技術(shù)設(shè)計(jì)的酸度計(jì)，它的溫度自動(dòng)補(bǔ)償電路，采用線性測(cè)溫元件，用電壓作為溫度補(bǔ)償系數(shù)，酸度計(jì)將測(cè)量的pH值乘以電壓溫度補(bǔ)償系數(shù)，通過(guò)電腦計(jì)算，求得精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。電腦酸度計(jì)性能優(yōu)良，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，維修也困難。攪拌器作為酸度計(jì)的配套件和酸度計(jì)同時(shí)使用，按放在酸度計(jì)近旁，造成高阻pH玻璃電極的連接線增長(zhǎng)，影響測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。放置儀器的工作面積也大，相互間的連線也多，看上去比較雜亂，攪拌器也無(wú)定時(shí)裝置，影響測(cè)量精度。
本實(shí)用新型的目的是提供一種高精度使用簡(jiǎn)便和性能較穩(wěn)定的新型數(shù)字酸度計(jì)，能從BCD碼輸出供打印機(jī)用，能測(cè)量溫度和各種電極及離子的電位。主要能自動(dòng)溫度補(bǔ)償，快速高精度的測(cè)量溶液的pH值，并能作為攪拌器使用，配制緩沖液和標(biāo)準(zhǔn)溶液尤為正確方便。
自動(dòng)溫度補(bǔ)償，采用PN結(jié)型溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)電路，將溫度的電壓變量通過(guò)，符合能斯特(Nernst)公式要求的較準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，將電壓變量作為數(shù)字電壓表的參比基準(zhǔn)電壓，實(shí)現(xiàn)電極的電位溫度補(bǔ)償再將數(shù)字電壓表的數(shù)字部份運(yùn)算，以符合pH量程，在零電位和負(fù)數(shù)時(shí)，用數(shù)字加法邏輯電路加電極零電位的pH值，電位為正數(shù)時(shí)用數(shù)字減法邏輯電路減電極零電位的pH值。通過(guò)這種簡(jiǎn)便的數(shù)字邏輯加減運(yùn)算，即能實(shí)現(xiàn)符合能斯特(Nernst)公式的要求，顯示溫度已補(bǔ)償?shù)膒H標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。手動(dòng)調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償是通過(guò)一個(gè)電位器改變數(shù)字溫度計(jì)的輸入電壓，由數(shù)字顯示能高精度的以數(shù)字形式顯示補(bǔ)償?shù)臏囟戎担x用PN結(jié)型線性電壓式溫度傳感器，作為測(cè)溫元件，以確保使用壽命。
采用小型直流電機(jī)作為攪拌器的動(dòng)力，配以電子電路調(diào)速和調(diào)時(shí)，整個(gè)攪拌系統(tǒng)裝入數(shù)字式酸度計(jì)的機(jī)箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊密，儀器的工作面積較小，無(wú)雜亂的連接線，能定鎖住測(cè)量數(shù)據(jù)，提高酸度計(jì)的穩(wěn)定性，能長(zhǎng)期保持新型數(shù)字式酸度計(jì)的應(yīng)有的優(yōu)良精度。
作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的推廣，可以引用到類(lèi)似的電化測(cè)量?jī)x器。例如離子濃度計(jì)氧濃度計(jì)，鉀離子濃度計(jì)等。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是明顯的，因?yàn)樗碾娐吩O(shè)計(jì)是合符邏輯的，是根據(jù)使用情況設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低廉，達(dá)到一機(jī)多用的性能，它能高精度的快速測(cè)量電極和離子的電位，溶液的溫度，主要是能高精度的測(cè)量變溫溶液的氫離子濃度即pH值，并有BCD碼輸出供打印記錄用。還能作為電磁攪拌器使用，尤其是配制標(biāo)準(zhǔn)溶液和緩沖溶液更為方便。在配制的同時(shí)能測(cè)量溶液的溫度和pH值，以保證配制的準(zhǔn)確性。由于有可調(diào)定裝置，能定時(shí)的鎖住測(cè)量數(shù)據(jù)，提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性能。
下面將結(jié)合
本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例，從而進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。
附圖的圖面說(shuō)明。附圖為實(shí)施的一個(gè)簡(jiǎn)化了的結(jié)構(gòu)示意圖。
參見(jiàn)附圖1，是本實(shí)施例中的數(shù)字式酸度計(jì)的電路原理示意圖。是由檢測(cè)元件參比電極(8)和測(cè)量電極(9)將溶液離子濃度轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，供給放大器(7)放大PN型溫度傳感器(10)及手動(dòng)溫度補(bǔ)償電位器(11)，將溶液離子濃度和溫度轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)儀器的功能開(kāi)關(guān)(6)邏輯電路，分別將溫度和電位及酸度檢測(cè)電壓傳送給放大器(5)放大。同時(shí)相應(yīng)地控制溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)電路(4)和數(shù)字置數(shù)加減邏輯運(yùn)算電路(2)，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(4)的校準(zhǔn)供給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字置數(shù)加減邏輯運(yùn)算后，將結(jié)果輸送給數(shù)字顯示系統(tǒng)(1)顯示測(cè)量結(jié)果。同時(shí)輸出BCD數(shù)碼供打印記錄。
參見(jiàn)附圖2是本實(shí)施例中數(shù)字部份的加減運(yùn)算邏輯電路和溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)電路。采CC4560B(A)作為NBCD全加器，其輸入端齊的數(shù)7.00BCD碼為0111，0000，0000。減法采用CC4561B(B)補(bǔ)碼器，將原碼轉(zhuǎn)換成補(bǔ)碼供NBCD全加器運(yùn)算，獲得減法數(shù)據(jù)。用原碼運(yùn)算獲得加法數(shù)據(jù)。選用零電位為pH7的pH玻璃電極，運(yùn)用AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)輸出的＋和－信號(hào)，控制數(shù)字電路的加或減運(yùn)算，規(guī)則是當(dāng)負(fù)數(shù)值時(shí)作加法運(yùn)算，當(dāng)正數(shù)值時(shí)作減法運(yùn)算。檢測(cè)電位信號(hào)通過(guò)高阻微電流放大器(7)放大后經(jīng)過(guò)模似開(kāi)關(guān)1／4CC4066(17)的控制輸入送給AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器(C)，模似開(kāi)關(guān)1／CC4066(16)控制微電流放大器(7)的放大系數(shù)。溫度檢測(cè)信號(hào)通過(guò)放大器(6)放大后，經(jīng)過(guò)模似開(kāi)關(guān)1／4CC4066(15)供給AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換為溫度的數(shù)字值。溫度的放大信號(hào)經(jīng)過(guò)模似開(kāi)關(guān)1／4CC4066(14)供給AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參比標(biāo)準(zhǔn)電位。根據(jù)電極性能校準(zhǔn)電阻(12)和電位器(13)可獲精確消除因溫度造成的誤差。
參見(jiàn)附圖3，是本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)圖。溫度開(kāi)關(guān)上方是手調(diào)溫度補(bǔ)償電位器(18)，pH檔開(kāi)關(guān)的上方有二個(gè)校準(zhǔn)電位器，一個(gè)是定位校準(zhǔn)電位器(19)校準(zhǔn)6.88值。另一個(gè)是斜率校準(zhǔn)電位器(12)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)pH值。一般選用pH4或pH9.23。攪拌器開(kāi)關(guān)上有二個(gè)調(diào)節(jié)器，一個(gè)是時(shí)間調(diào)節(jié)電位器(20)，另一個(gè)是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的電位器(21)，控制攪拌器(22)的運(yùn)行，在顯示板(1)上有一個(gè)數(shù)據(jù)鎖定開(kāi)關(guān)(23)，用于選擇定時(shí)測(cè)量和連續(xù)測(cè)量。儀器的外殼(24)選用塑料，防銹、防腐蝕耐用。儀器背面裝有電極活動(dòng)架(25)，使用簡(jiǎn)便。
本實(shí)施例中未作詳細(xì)說(shuō)明的電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)，都是屬于一般已有技術(shù)，故不復(fù)述。
權(quán)利要求1.一種用于化學(xué)分析測(cè)量水溶液氫離子濃度和溫度及電位的新型數(shù)字酸度計(jì)，它是由下列部件和電路構(gòu)成一個(gè)可變定時(shí)轉(zhuǎn)速可調(diào)的電磁攪拌系統(tǒng)，能定時(shí)鎮(zhèn)住測(cè)量數(shù)據(jù)；一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)和一個(gè)電壓測(cè)量系統(tǒng)共用一個(gè)數(shù)字電壓表顯示；一個(gè)符合能斯特(Nernst)公式要求的溫度自動(dòng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，并能用手調(diào)方式以數(shù)字形式調(diào)節(jié)和顯示；一個(gè)數(shù)字加減邏輯電路專(zhuān)用以校準(zhǔn)pH量程；一個(gè)塑料機(jī)箱將上述的部件和電路組裝成一臺(tái)多功能新型數(shù)字酸度計(jì)；本實(shí)用新型的特征在于(1)在本新型數(shù)字酸度計(jì)的溫度自動(dòng)補(bǔ)償和手調(diào)補(bǔ)償，均用電位法補(bǔ)償，將溫度測(cè)量系統(tǒng)的輸出溫度的電壓變量，通過(guò)一個(gè)符合能斯特(Nernst)公式要求的電位校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，補(bǔ)償模數(shù)(AD)轉(zhuǎn)換器的參比基準(zhǔn)電壓，從電極零電位的pH值開(kāi)始補(bǔ)償，手調(diào)溫度補(bǔ)償是用一位電位器取代溫度傳感器，以數(shù)字形式顯示溫度值；(2)pH量程的轉(zhuǎn)換是根據(jù)pH電極的性能用數(shù)字加減邏輯電路，將壓數(shù)值轉(zhuǎn)換為pH量程，其規(guī)則是在電極零電位和負(fù)數(shù)值時(shí)，用數(shù)字加法邏輯電路加電極零電位的pH值，在電極電位正數(shù)值時(shí)用數(shù)字減法邏輯電路減去電極零電位的pH值，使數(shù)字電壓表的量程所顯示的數(shù)值，符合能斯特(Nernst)公式的要求，用數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成pH量程；(3)在本新型數(shù)字酸度計(jì)中設(shè)有一個(gè)可變定時(shí)轉(zhuǎn)速可調(diào)的電磁攪拌系統(tǒng)，可變定時(shí)電路與數(shù)字顯示屏連鎖，在定時(shí)攪拌時(shí)測(cè)量，當(dāng)攪拌停止時(shí)，自動(dòng)的將測(cè)量數(shù)值鎖住，供反應(yīng)速度測(cè)量法測(cè)量電位和pH及離子濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸度計(jì)，其特征在于用電位法自動(dòng)和手調(diào)的溫度補(bǔ)償方法和數(shù)字加減邏輯運(yùn)算規(guī)則轉(zhuǎn)換pH量程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的酸度計(jì)，其特征在于可變定時(shí)轉(zhuǎn)速可調(diào)的電磁攪拌系統(tǒng)，通過(guò)與數(shù)字顯示電路連接，自動(dòng)鎖住測(cè)量數(shù)值，作為反應(yīng)速度法的電位和pH測(cè)量。
專(zhuān)利摘要一種用于化學(xué)分析的測(cè)量水溶液的氫離子濃度的新型數(shù)字酸度計(jì)。它的溫度補(bǔ)償是用自動(dòng)或手動(dòng)方法，以數(shù)字形式調(diào)節(jié)和顯示。它包括一個(gè)可變定時(shí)轉(zhuǎn)速可調(diào)的電磁攪拌系統(tǒng)，能定時(shí)鎖住測(cè)量數(shù)據(jù)，以提高測(cè)量精度。用一個(gè)數(shù)字式溫度測(cè)量系統(tǒng)和一個(gè)數(shù)字式電壓表系統(tǒng)，一個(gè)數(shù)字加減邏輯電路及一個(gè)符合能斯特(Nernst)公式要求的溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，全部組裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，形成一個(gè)完整的能測(cè)量酸度pH和溫度℃及電位MV的新型數(shù)字酸度計(jì)。
文檔編號(hào)G01N27/26GK2042960SQ88217639
公開(kāi)日1989年8月16日 申請(qǐng)日期1988年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月28日
發(fā)明者江左 申請(qǐng)人:江左