一种氧电流测量电路及溶解氧测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种氧电流测量电路及溶解氧测量仪，其中，氧电流测量电路包括运算放大器U1和芯片U2，所述运算放大器U1的反向输入端IN1与溶解氧测量仪中溶解氧传感器的银阳极相连，所述运算放大器U1的正向输入端IN2与0.68V直流电平相连，所述运算放大器U1的输出端OUT1与数模转换器A/D芯片U2的输入端相连；所述芯片数模转换器A/D芯片U2的输出端与溶解氧测量仪中的微处理芯片MCU相连；所述运算放大器U1的反向输入端IN1和输出端OUT1之间并联一电阻R1，电阻R1的两端并联一电容C1。充分利用极化电压对氧电流响应时间的影响，大大缩短在多次反复测量溶解氧值时所需要的时间。
【专利说明】
-种氧电流测量电路及溶解氧测量仪
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种氧电流测量电路及溶解氧测量仪，属于溶解氧测量技术领 域。
【背景技术】
[0002] 空气中的氧分子溶解在水中后即为溶解氧(D0，dissolved oxygen)，溶解氧值是 环保部口水质监测中的指标之一，同时也是水体自净能力的重要条件。准确、方便、快速地 测量水中的溶解氧含量对环境监测，工业和农业生产均具有重要意义。极谱式溶解氧测定 采用的方法是氧电流法。氧电流法也叫Clark溶解氧电极法，传感器的电极通常由金阴极， 银阳极，氯化钟或氨氧化钟电解液W及透氧膜组成，根据通过检测透过透氧膜的氧分子所 参加电化学反应产生的扩散电流，就可W来测定水中所含的溶解氧值。影响溶解氧测量响 应速度的因素包括电解液中氯离子的浓度、银阳极和电解液的接触面积、金阴极和电解液 的接触面积、透氧膜与电解液的接触面积和极化电压。在传感器的各个参数都固定的情况 下，极化电压无疑是对溶解氧测量响应时间影响最大的因素。如何充分利用极化电压对氧 电流响应时间的影响，设计新型的氧电流处理电路，将大大缩短在多次反复测量溶解氧值 时所需要的时间，提高极谱式溶解氧测量的响应速度。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种氧电流测量 电路及溶解氧测量仪，充分利用极化电压对氧电流响应时间的影响，大大缩短在多次反复 测量溶解氧值时所需要的时间。
[0004] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种氧电流测量电路，包括运算放大器化 和忍片化，所述运算放大器化的反向输入端IN1与溶解氧测量仪中溶解氧传感器的银阳极相 连，所述运算放大器化的正向输入端IN2与0.68V直流电平相连，所述运算放大器化的输出端 0UT1与数模转换器A/D忍片化的输入端相连;所述忍片数模转换器A/D忍片化的输出端与溶 解氧测量仪中的微处理忍片MCU相连;所述运算放大器化的反向输入端IN1和输出端0UT1之 间并联一电阻Ri，电阻Ri的两端并联一电容Cl。
[0005] -种溶解氧测量仪，包括微处理忍片MCU、LCD显示模块、按键模块、电源模块、溶解 氧传感器W及上述氧电流测量电路，所述溶解氧传感器的银阳极与所述氧电流测量电路的 运算放大器化的反向输入端IN1相连，所述氧电流测量电路中数模转换器A/D忍片化的输出 端与微处理忍片MCU相连，所述LCD显示模块、按键模块、电源模块均与所述微处理忍片MCU 相连。
[0006] 本实用新型所达到的有益技术效果：
[0007] 1.本实用新型提供的氧电流测量电路能显著提高溶解氧测量的响应速度;在相同 的测量条件下，在对被测液体进行多次测量的时候，能节省40%的响应时间；
[000引2.电路结构简单，能降低测量系统硬件成本;跟传统方案相比，本实用新型只需 要用到一级运放；
[0009] 3.系统精密电阻的需求量显著减少;跟传统方案相比，本实用新型使用的精密电 阻的数量减少了 4个；
【附图说明】
[0010] 图1本实用新型之电路测量电路的示意图；
[0011] 图2本实用新型之溶解氧测量仪的部件连接示意图；
【具体实施方式】
[0012] 为了能更好的了解本实用新型的技术特征、技术内容及其达到的技术效果，现将 本实用新型的附图结合实施例进行更详细的说明。
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型专利进一步说明。
[0014] 如图1所示，本实用新型提供一种氧电流测量电路，包括运算放大器化和忍片化，所 述运算放大器化的反向输入端IN1与溶解氧测量仪中溶解氧传感器的银阳极相连，所述运 算放大器化的正向输入端IN2与0.68V直流电平相连，所述运算放大器化的输出端0UT1与数 模转换器A/D忍片化的输入端相连;所述忍片数模转换器A/D忍片化的输出端与溶解氧测量 仪中的微处理忍片MC財目连;所述运算放大器化的反向输入端IN1和输出端0UT1之间并联一 电阻Ri，电阻Ri的两端并联一电容Cl。电容Cl是该电路结构的亮点之处，除了滤波的作用的 夕h最主要的功能是作为储能电容，给DO传感器提供一个预极化的电压。
[0015] 如图2所示，一种溶解氧测量仪，包括微处理忍片MCU、LCD显示模块、按键模块、电 源模块、溶解氧传感器W及上述的氧电流测量电路，所述溶解氧传感器的银阳极与所述氧 电流测量电路的运算放大器化的反向输入端IN1相连，所述氧电流测量电路中数模转换器 A/D忍片化的输出端与微处理忍片MCU相连，所述LCD显示模块、按键模块、电源模块均与所 述微处理忍片MCU相连。
[0016] 为了说明本实用新型提供的氧电流测量电路及溶解氧测量仪中电容C1的作用，W 饮用自来水为例进行详细说明：自来水的氧电流Ido的数值为400nA，当测量仪断电的时候， 由于化和化的输入端电阻非常大，几乎等效为开路，所W流过Ri的4(K)nA电流，会在电容Cl两 端产生0.2V的电压，并且该电压只能通过溶解氧传感器缓慢泄放。电容Cl上存储的0.2V在 通过溶解氧传感器缓慢泄放的过程中，同时还充当了极化电压的角色。从溶解氧测量仪的 极谱曲线可W看出，该0.2V的极化电压可W维持溶解氧传感器中的氧化还原反应，大大节 省了测量仪再次通电时溶解氧传感器的极化时间。实测储能电容Cl上电压泄放时间的数据 见表1。
[0017] 表1电容打上电压泄放时间
[001 引
[0019] 从表1中可W看出，测量仪断电之后5分钟，储能电容Cl上仍有0.146V的残余电 压，该电压依旧可W给DO传感器提供极化电压。通常对某溶液进行多次测量时求平均值时， 间隔时间不会多于5分钟，采用储能电容的设计方案，可W节省测量仪再次开机通电时，对 DO传感器的极化时间，提高溶解氧测量仪的响应速度。
[0020] 为了说明本实用新型提供的氧电流测量电路及溶解氧测量仪节约响应时间的技 术效果，W测量常溫自来水中的溶解氧浓度为例，得到采用本法的技术方案和传统的技术 方案响应时间对比结果，如表2所示。
[0021] 表2响应时间测试结果
[0022]
[0023] 从表2中可W看出，采用本实用新型的技术方案，测到的溶解氧浓度在测量进行到 30秒左右的时候已经稳定，而采用传统的技术方案，溶解氧浓度要等到50秒左右才能稳定。 二者相比，采用本实用新型，响应时间节省了40%左右。进一步说明，储能电容Cl对溶解氧 传感器的预极化作用非常明显。
[0024] W上已W较佳实施例公布了本实用新型，然其并非用W限制本实用新型，凡采取 等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种氧电流测量电路，其特征在于：包括运算放大器山和芯片u2，所述运算放大器山 的反向输入端IN1与溶解氧测量仪中溶解氧传感器的银阳极相连，所述运算放大器山的正 向输入端IN2与0.68V直流电平相连，所述运算放大器山的输出端0UT1与数模转换器A/D芯 片1] 2的输入端相连;所述芯片数模转换器A/D芯片U2的输出端与溶解氧测量仪中的微处理芯 片MCU相连;所述运算放大器山的反向输入端IN1和输出端0UT1之间并联一电阻心，电阻心的 两端并联一电容Ci。2. -种溶解氧测量仪，其特征在于:包括微处理芯片MCU、LCD显示模块、按键模块、电源 模块、溶解氧传感器以及权利要求1所述的氧电流测量电路，所述溶解氧传感器的银阳极与 所述氧电流测量电路的运算放大器山的反向输入端IN1相连，所述氧电流测量电路中数模 转换器A/D芯片1] 2的输出端与微处理芯片Μ⑶相连，所述LCD显示模块、按键模块、电源模块 均与所述微处理芯片MCU相连。
【文档编号】G01N27/48GK205449876SQ201521132490
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】华国环, 韩静, 倪波, 朱俊丰, 刘清惓
【申请人】南京信息工程大学