基質(zhì)pH值檢測(cè)儀的研制
Development of matrix pH value detection instrument

1.9萬(wàn)字 58頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要
隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的升級(jí)，無(wú)土栽培技術(shù)的廣泛運(yùn)用，實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)并調(diào)整土壤或基質(zhì)的pH值已經(jīng)成為必然，這對(duì)確保作物正常生長(zhǎng)有著重要的意義。
首先本文簡(jiǎn)要回顧了溶液電離和pH值的基礎(chǔ)知識(shí)；其次，對(duì)pH值檢測(cè)原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的分類(lèi)，并對(duì)比總結(jié)出不同pH值檢測(cè)原理的優(yōu)缺點(diǎn)；然后，對(duì)銻電極測(cè)量pH值的原理進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析研究，并以能斯特方程為基礎(chǔ)推導(dǎo)出理論公式，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提供理論基礎(chǔ)；最后重點(diǎn)分析如何有效的獲取和放大pH電極輸出的毫伏級(jí)電壓信號(hào)。由于pH玻璃電極內(nèi)阻達(dá)到GΩ級(jí)別，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)必需考慮阻抗匹配。只有選用輸入阻抗至少達(dá)到同級(jí)別的測(cè)量放大電路才能得到準(zhǔn)確的電壓信號(hào)；由于溫度對(duì)pH值測(cè)量有影響，所以我們需要對(duì)pH值進(jìn)行溫度補(bǔ)償；溫度的測(cè)量采用薄膜鉑電阻Pt100，在滿足精度要求的條件下，采用電橋電路和放大電路對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)時(shí)對(duì)測(cè)量的pH值進(jìn)行溫度補(bǔ)償；本設(shè)計(jì)采用兩點(diǎn)標(biāo)定的方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)pH電極斜率的校準(zhǔn)；在硬件上使用一階低通濾波電路對(duì)噪聲進(jìn)行濾波，同時(shí)在軟件上也使用均值濾波算法。
綜合運(yùn)用上述在軟硬件方面的補(bǔ)償及抗干擾措施，本課題所設(shè)計(jì)的基質(zhì)pH值檢測(cè)儀所能達(dá)到的精度為0.03pH。在檢測(cè)儀功能上實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的顯示與存儲(chǔ)、智能化處理和實(shí)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)，并選用TFT觸摸顯示屏進(jìn)行顯示和按鍵控制，建立了良好的用戶(hù)交互界面。整個(gè)系統(tǒng)具有精度高、功耗低、功能強(qiáng)、穩(wěn)定性好和操作方便等特點(diǎn)。


關(guān)鍵詞: 基質(zhì)，pH值，檢測(cè)儀，語(yǔ)音播報(bào)，電位測(cè)定法，溫度補(bǔ)償