应用于pH传感器的温补实验方法技术

本发明专利技术公开了应用于pH传感器的温补实验方法，涉及水质监测技术领域，解决了现有技术没有考虑液体pH值对pH传感器电极老化的影响，以及环境温度对被测液体pH值变化的影响，导致pH值监测不准确，无法对水质安全进行及时准确预警的技术问题；本发明专利技术在温度实验平台一的基础上，结合预设温度序列构建获取ADC温度补偿模型，以及在温度实验平台二的基础上，结合预设温度序列和预设pH序列构建获取电极温度补偿模型，通过ADC温度补偿模型和电极温度补偿模型能够保证pH传感器在变化的施工环境温度中能自动进行温度补偿，从而消除温度对测量精度的影响，进一步提高pH传感器的测量精度。进一步提高pH传感器的测量精度。进一步提高pH传感器的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
应用于pH传感器的温补实验方法


[0001]本专利技术属于水质监测领域，涉及pH传感器的温度补偿技术，具体是应用于pH传感器的温补实验方法。

技术介绍

[0002]pH传感器用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号，是一种高精密的pH测量系统，且pH传感器适用于需要检测pH的液态介质。
[0003]现有的pH传感器不具备真正意义上的温度补偿功能，当其安装在施工现场时，由于施工现场的环境温度影响，pH传感器的电路、电极信号波动，同时被测液体pH值也会发生变化，导致pH值测量不准确，影响测量精度。
[0004]现有技术在对pH传感器进行温度补偿时，没有考虑液体pH值对pH传感器电极老化的影响，以及环境温度对被测液体pH值变化的影响，同时环境温度对传感器信号电路也会产生影响，进而导致现有pH传感器的温补误差大，影响pH值监测的安全决策，无法对水质安全进行及时准确的预警；因此，亟须一种应用于pH传感器的温补实验方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了应用于pH传感器的温补实验方法，用于解决现有技术没有考虑液体pH值对pH传感器电极老化的影响，以及环境温度对被测液体pH值变化的影响，导致pH值监测不准确，无法对水质安全进行及时准确预警的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了应用于pH传感器的温补实验方法，包括：在可程式恒温箱中放置pH传感器的板载温度芯片、ADC和MCU，将pH传感器的温度探头和pH电极设置在可程式恒温箱外部一侧，pH电极用于测量pH标准液；可程式恒温箱外部另一侧设置有上位机，构建生成温度实验平台一；其中，上位机与pH传感器相连接；其中，板载温度芯片用来测量pH传感器电路板的温度，板载温度芯片、ADC、MCU焊接在pH传感器电路板上；在温度实验平台一的基础上，按照预设温度序列对pH传感器进行温度加载，并通过所述上位机对输出的温度、pH值采集处理后获取输出值报表一，根据输出值报表一构建ADC温度补偿模型；在可程式恒温箱中放置pH传感器的pH电极、温度探头、pH标准液以及MCU，并将pH传感器与可程式恒温箱外部的上位机相连接，构建温度实验平台二；其中，在温度实验平台二中，温度探头用于测量pH标准液和pH电极的温度；上位机与pH传感器通过RS485串口线进行连接；在温度实验平台二的基础上，根据预设温度序列和预设pH序列对pH传感器进行温度加载和pH加载，并通过所述上位机对输出的温度、pH值采集处理后获取输出值报表二，根
据输出值报表二构建电极温度补偿模型；将ADC温度补偿模型和电极温度补偿模型写入MCU中，完成pH传感器的ADC温度补偿和电极温度补偿。
[0007]优选的，基于预设温度序列构建ADC温度补偿模型，包括：构建ADC温度补偿模型，如公式(1)：pH(T
i
)=pH0+C
1t
T
i
+C
2t
T
i2 (1)其中，pH(T
i
)为pH传感器在第i次测量温度值条件下的输出值，T
i
为pH传感器第i次测量的温度值(单位：℃)；i=1，2，3，
…
，6，分别对应6个温度梯度；将ADC温度补偿模型改写成矩阵形式如公式(2)：BX=Y (2)其中，矩阵X定义为，矩阵Y定义为，矩阵B定义为；由公式(2)得到，进而求解出ADC温度补偿模型；将得到的ADC温度补偿模型写入到MCU中，完成ADC温度补偿。
[0008]优选的，基于预设温度序列和预设pH序列构建电极温度补偿模型，包括：构建电极温度补偿模型，如公式(3)：N
(i+j
‑
1)
(T
i
,pH
i,j
)=N0+C
1t
T
i
+C
2t
T
i2
+C
1p
pH
i,j
+C
2p
pH
i,j2
+C
tp
T
i
pH
i,j (3)其中，N
(i+j
‑
1)
(T
i
,pH
i,j
)为pH传感器在第i次温度值、第j次pH电极给定pH值条件下的输出值，pH
i,j
为pH传感器第i次测量内部温度值时第j次pH电极给定的pH值；i=1，2，3，
…
，6，分别对应6个温度梯度；j=1，2，3，
…
，11，对应11个pH梯度；将公式(1)改写成矩阵形式，如公式(4)：AX=Y (4)其中，矩阵X定义为；矩阵Y定义为，；矩阵A定义为，；由公式(4)得到，进而求解出电极温度补偿模型；将得到的电极温度补偿模型写入到MCU中。
[0009]优选的，在温度实验平台一和温度实验平台二中，pH传感器包括板载温度芯片、ADC、MCU和温度探头；上位机与pH传感器相连接，用于显示pH数据和温度数据；
板载温度芯片、ADC和MCU焊接在pH传感器的电路板上；且ADC用来采集pH信号和温度信号，并传输给MCU进行信号解析处理。
[0010]优选的，在温度实验平台二中，温度探头用于测量pH标准液和pH电极的温度；上位机与pH传感器通过RS485串口线进行连接。
[0011]优选的，在构建ADC温度补偿模型时，预设温度序列中的温度包括0℃，10℃，20℃，30℃，40℃，50℃，共6个温度梯度；在构建电极温度补偿模型时，预设温度序列的温度包括0℃，10℃，20℃，30℃，40℃，50℃，共6个温度梯度。
[0012]优选的，在构建电极温度补偿模型时，预设pH序列的pH值包括0，1，2，3，
…
，10，共11个pH梯度。
[0013]优选的，在构建ADC温度补偿模型或者电极温度补偿模型时，每个温度梯度保温1小时，相邻温度梯度升温时间为0.5小时；在构建电极温度补偿模型时，每个pH梯度保持6分钟。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种应用于pH传感器的温补实验方法，同时提出了ADC温度补偿模型和电极温度补偿模型解决了现有技术中很多pH传感器在进行温度补偿时没有考虑pH液体对电极的老化影响，以及温度对被测液体pH值变化的影响，以及温度对传感器信号处理电路的综合影响；保证pH传感器在变化的施工环境温度中能自动进行温度补偿，从而消除温度对测量精度的影响，进一步提高pH传感器的测量精度。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于pH传感器的温补实验方法，其特征在于，包括：在可程式恒温箱中放置pH传感器的板载温度芯片、ADC和MCU，将pH传感器的温度探头和pH电极设置在可程式恒温箱外部一侧，pH电极用于测量pH标准液；可程式恒温箱外部另一侧设置有上位机，构建生成温度实验平台一；其中，上位机与pH传感器相连接；其中，板载温度芯片、ADC、MCU焊接在pH传感器电路板上，板载温度芯片用来测量pH传感器电路板的温度；在温度实验平台一的基础上，按照预设温度序列对pH传感器进行温度加载，并通过所述上位机对输出的温度、pH值采集处理后获取输出值报表一，根据输出值报表一构建ADC温度补偿模型；在可程式恒温箱中放置pH传感器的pH电极、温度探头、pH标准液以及MCU，并将pH传感器与可程式恒温箱外部的上位机相连接，构建温度实验平台二；其中，在温度实验平台二中，温度探头用于测量pH标准液和pH电极的温度；上位机与pH传感器通过RS485串口线进行连接；在温度实验平台二的基础上，根据预设温度序列和预设pH序列对pH传感器进行温度加载和pH加载，并通过所述上位机对输出的温度、pH值采集处理后获取输出值报表二，根据输出值报表二构建电极温度补偿模型；将ADC温度补偿模型和电极温度补偿模型写入MCU中，完成pH传感器的ADC温度补偿和电极温度补偿。2.根据权利要求1所述的应用于pH传感器的温补实验方法，其特征在于，基于预设温度序列构建ADC温度补偿模型，包括：构建ADC温度补偿模型，如公式(1)：pH(T
i
)=pH0+C
1t
T
i
+C
2t
T
i2 (1)其中，pH(T
i
)为pH传感器在第i次测量温度值条件下的输出值，T
i
为pH传感器第i次测量的温度值(单位：℃)；i=1，2，3，
…
，6，分别对应6个温度梯度；将ADC温度补偿模型改写成矩阵形式如公式(2)：BX=Y (2)其中，矩阵X定义为，矩阵Y定义为，矩阵B定义为；由公式(2)得到，求解出矩阵，进而求解出ADC温度补偿模型；将得到的ADC温度补偿模型写入到MCU中，完成ADC温度补偿。3.根据权利要求1或2所述的应用于pH传感器的温补实验方法，其特征在于，基于预设温度序列和预设pH序列构建电极温度补偿模型，包括：构建电极温度补偿模型，如公式(3)：N
(i+j
‑
1)
(T

【专利技术属性】
技术研发人员：童志峰，尹小波，
申请(专利权)人：中大智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：