本实用新型专利技术涉及物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其包括多个信号采集支路、处理器、基准电压电路、通信接口电路以及用于为数据采集电路提供电源的电源供给电路；多个信号采集支路均与处理器连接，处理器与通信接口电路连接；每个信号采集支路包括依次连接的离子电极、差分放大电路、电压偏置转换电路和模拟数字转换电路，模拟数字转换电路与处理器连接；基准电压电路的输出端与每个信号采集支路的电压偏置转换电路连接；本实用新型专利技术通过差分放大电路以及用于将差分放大电路的输出信号转换成两个输出信号的转换电路对离子电极的输出信号进行差分放大，得到差分信号，相对于现有技术中的共模信号而言，差分信号抗干扰能力强。扰能力强。扰能力强。
【技术实现步骤摘要】
物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路
[0001]本技术涉及物质表面性质多参数联合检测技术、土壤检测技术以及离子电极电动势采集
，具体涉及物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路。
技术介绍
[0002]土壤中绝大多数的微观过程与宏观现象都与土壤颗粒的表面电荷有密切的关系，因此，土壤微粒的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量五个参数极大地影响着微粒的物理，化学以及生物学性质，从而对这些物质的表面性质的测定和分析有重要意义。现有测定和分析技术中出现了“电场/量子涨落”耦合作用后的离子交换平衡理论，即如果测定了待测液体中的各指示离子活度以及pH值，按迭代计算方法可算出待测液体的各指示离子浓度，进而可计算出两种指示离子的吸附量和表面电位，并以此联合测定电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量。因此，如何准确地采集土壤微粒的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量是测定和分析物质的表面性质的重要任务。
[0003]现有技术中，土壤微粒表面电位的采集采用高阻抗放大电路采集离子电极的正负输出端的信号，得到共模信号，再将该共模信号通过处理器自带的模数转换功能进行模数转换之后，通过处理器传输至通信接口电路传输到上位机进行数据分析，实现对待测液体中的复合离子的电动势的采集。
[0004]但是，上述采集方式中，高阻抗放大电路的输出信号为共模信号，抗干扰能力较弱，导致在采集离子电极的输出信号时，稳定性差。同时，现有目标专利通过处理器自带的模数转换器对高阻抗放大电路的输出信号进行模数转换，其模数转换的分辨率受处理器的型号以及性能影响，无法通过实际检测的需要配置其模数转换的分辨率，影响信号采集精度。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中对土壤微粒的表面电位采集时抗干扰能力较弱且无法通过实际检测的需要配置其模数转换的分辨率等技术问题，本技术提供物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路。
[0006]本技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，包括多个信号采集支路、处理器、基准电压电路、通信接口电路以及用于为所述数据采集电路提供电源的电源供给电路；多个信号采集支路均与所述处理器连接，所述处理器与所述通信接口电路连接；每个所述信号采集支路包括依次连接的离子电极、差分放大电路、电压偏置转换电路和模拟数字转换电路，所述模拟数字转换电路与所述处理器连接；所述基准电压电路的输出端与每个信号采集支路的电压偏置转换电路连接。
[0008]本技术的有益效果是：本技术通过差分放大电路以及用于将所述差分放
大电路的输出信号转换成两个输出信号的转换电路对离子电极的输出信号进行差分放大，得到差分信号，相对于现有技术中的共模信号而言，差分信号抗干扰能力强。同时，本技术通过设置独立的模拟数字转换电路，通过该独立设置的模拟数字转换电路能够根据信号放大及转换电路的输出信号的处理精度选配模拟数字转换电路的分辨率，相对于现有技术中采用处理器自带的模拟数字转换器将模拟转换成数字来说，本技术能够实现对采集的数据精度要求较高的情况下，可以在不改变处理器的情况下选配分辨率较高的模拟数字转换芯片，不改变处理器的硬件成本，提高了本技术的设计经济性。
[0009]在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述差分放大电路包括依次连接的电压跟随器和差分放大器；所述离子电极与所述电压跟随器连接，所述差分放大器与所述电压偏置转换电路连接。
[0011]采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置电压跟随器，由于电压跟随器的输入电压与输出电压大小和相位一样。电压跟随器的输入阻抗很大，输出阻抗很小，可以看成是一个阻抗转换的电路，这样可以提高电路带负载的能力。
[0012]进一步，所述电压跟随器包括两个输入端，所述电压跟随器的两个输入端分别与所述离子电极的正极端和负极端电连接。
[0013]进一步，所述电压跟随器的两个输入端分别连接有电容器一和电容器二，所述电容器一的一端与所述电压跟随器的其中一个输入端电连接，所述电容器一的另一端接地；所述电容器二的一端与所述电压跟随器的另一个输入端电连接。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置电容器一和电容器二，能够通过让电压跟随器在接收离子电极的正输出端和负输出端的电信号的时候，通过电容器一和电容器二的旁路掉电压跟随器的高频噪声，进一步提高本技术的抗干扰能够力。
[0015]进一步，所述电压跟随器的两个输入端还连接有电容器三，所述电容器三的两端分别与所述电压跟随器的两个输入端电连接。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是，由于电容的两端电压不能突变的特性，在电压跟随器的两个输入端跨接电容，滤除高频杂波脉冲，减小杂波对电路的干扰。
[0017]进一步，所述电压偏置转换电路包括信号转换电路一以及信号转换电路二；所述信号转换电路一包括运算放大器三、电阻七、电阻九以及同相输入端接入了与所述基准电压电路的输出端电连接的运算放大器四，所述运算放大器三的同相输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，所述运算放大器三的反向输入端以及所述电阻七的一端均与所述运算放大器三的输出端电连接，所述电阻七的另一端以及所述电阻九的一端均与所述运算放大器四的反向输入端电连接，所述电阻九的另一端与所述运算放大器四的输出端电连接；所述信号转换电路二包括运算放大器五、电阻八、电阻十以及同向输入端与所述基准电压电路的输出端电连接的运算放大器六，所述运算放大器五的同相输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，所述运算放大器五的反向输入端以及所述电阻八的一端均与所述运算放大器五的输出端电连接，所述电阻八的另一端以及所述电阻十的一端均与所述运算放大器六的反向输入端电连接，所述电阻十的另一端与所述运算放大器六的输出端电连接；
[0018]所述运算放大器四的输出端以及所述运算放大器六的输出端分别与所述模拟数字转换电路的输入端电连接。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是，分别在信号转换电路一以及信号转换电路二
接入基准电压，让信号转换电路一以及信号转换电路二的输出电压为直流偏置电压，由于模拟数字转换电路的输入信号必须是偏置直流电压信号，所以需要利用信号转换电路一以及信号转换电路二将差分放大电路的输出电压进行偏置转换，得到在模拟数字转换电路的额定输入电压的范围内。
[0020]进一步，电压偏置转换电路还包括电容六和电容七，所述电容六的一端与所述运算放大器四的同相输入端电连接，所述电容六的另一端接地，所述电容七的一端与所述运算放大器六的同相输入端电连接，所述电容七的另一端接地。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是，由于设置电容六以及电容七，利用了电容的两端电压不能突变的特性，旁路掉运算放大器四以及运算放大器六的参考电压输入的高频噪声，滤除高频杂波脉冲，减小杂波对电路的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：包括多个信号采集支路、处理器(5)、基准电压电路(9)、通信接口电路(6)以及用于为所述数据采集电路提供电源的电源供给电路(4)；多个信号采集支路均与所述处理器(5)连接，所述处理器(5)与所述通信接口电路(6)连接；每个所述信号采集支路包括依次连接的离子电极(1)、差分放大电路(10)、电压偏置转换电路(11)和模拟数字转换电路(3)，所述模拟数字转换电路(3)与所述处理器(5)连接；所述基准电压电路(9)的输出端与每个信号采集支路的电压偏置转换电路(11)连接。2.根据权利要求1所述的物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：所述差分放大电路(10)包括依次连接的电压跟随器和差分放大器；所述离子电极(1)与所述电压跟随器连接，所述差分放大器与所述电压偏置转换电路(11)连接。3.根据权利要求2所述的物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：所述电压跟随器包括两个输入端，所述电压跟随器的两个输入端分别与所述离子电极(1)的正极端和负极端电连接。4.根据权利要求3所述的物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：所述电压跟随器的两个输入端分别连接有电容器一(C1)和电容器二(C2)，所述电容器一(C1)的一端与所述电压跟随器的其中一个输入端电连接，所述电容器一(C1)的另一端接地；所述电容器二(C2)的一端与所述电压跟随器的另一个输入端电连接。5.根据权利要求3所述的物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：所述电压跟随器的两个输入端还连接有电容器三(C3)，所述电容器三(C3)的两端分别与所述电压跟随器的两个输入端电连接。6.根据权利要求1所述的物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，其特征在于：所述电压偏置转换电路(11)包括信号转换电路一以及信号转换电路二；所述信号转换电路一包括运算放大器三(U3)、电阻七(R7)、电阻九(R9)以及同向输入端与所述基准电压电路(9)的输出端电连接的运算放大器四(U4)，所述运算放大器三(U3)的同向输入端与所述差分放大电路(10)的输出端电连接，所述运算放大器三(U3)的反向输入端以及所述电阻七(R7)的一端均与所述运算放大器三(U3)的输出端电连接，所述电阻七(R7)的另一端以及所述电阻九(R9)的一端均与所述运算放大器四(U4)的反向输入端电连接，所述电阻九(R9)的另一端与所述运算放大器四(U4)的输出端电连接；所述信号转换电路二包括运算放大器五(U5)、电阻八(R8)、电阻十(R10)以及同向输入端与所述基准电压电路(9)的输出端电连接的运算放大器六(U6)，所述运算放大器五(U5)的同向输入端与所述差分放大电路(10)的输出端电连接，所述运算放大器五(U5)的反向输入端以及所述电阻八(R8)的一端均与所述运算放大器五(U...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴永烽，刘新敏，李航，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：新型
国别省市：
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