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有关心水分析电子产品的筒子吗？最近咱们在推“ADI公司针对pH计和电导率仪的水分析解决方案”，大家怎么看？有从事相关项目开发设计的筒子可以下载附件的解决方案资料哦~
借助这个话题，我们来整理下关于pH计和电导率仪那些事，好资料一起分享，问题向咱们的专家发问一起探讨哦，，俺们会第一时间将问题抛给最资深的专家滴。。。哈哈~~~ 
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9个回答
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了解咱们的PH计解决方案之前，先普及下PH计的一些ABC知识吧。
pH计衡量溶液的酸碱度。大多数生物要求适当的pH水平以维持生命。pH的测量在许多领域至关重要，例如化学处理、纸浆和 纸、食物、饮料、制药等等。 您的PH计主要是啥用途呢？ pH计是一种用于测量液体的pH值的电子仪器（也有特殊的探针来测量半固体物质），可以确认物质的酸碱性。一个典型的pH计由一个特殊的测量探头〔玻璃电极（glass electrode）〕连接到电压表，量测并显示pH读数。 探针测量酸碱度的pH——氢离子在其顶端周围薄壁玻壳离子的活性。pH计测量并显示该探头产生的小电压（约0.06个pH单位伏特）。 pH计电路类似电压表，但并不指示电压大小，而是pH值。由于其玻璃电极具有高电阻（20~1000MΩ）的特点，输入信号必须非常大。因此，一个简单的pH计电路通常在反相配置中含有一个运算放大器，其总电压增益大约为-17倍。反相放大器将探头产生的小电压(+0.059 V/pH)转换成pH值。为了在指示器上显示pH值，通常还要再在其结果上加7V，例如在中性pH值溶液中，探头的输出电压为0V。 pH计的示数值为：0×17+7 =7。 在碱性溶液中，探头的输出电压范围为0至0.41V（7×0.059=0.41）。因此，对于pH=10的样品（pH值高于中性溶液3个单位），3×0.059=0.18V，pH计的示数为0.18×17+ 7=10。在酸性溶液，探头的输出电压范围从-0.41V到0V。因此，对于pH=4的样品，-3×0.059=-0.18V，pH计示数为-0.18×17+ 7=4。 |
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PH计的构成原理图 这是咱们的解决方案系统框图（包括pH电极、低漏电流输入级、增益级(可选)、微控制器(集成ADC和基准电压源)、电源管理和通信接口。） 主要用到的ADI器件 |
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PH计设计的主要考虑因素有： 稳定性、分辨率、低功耗。结合上面提供的咱们ADI的解决方案，看看如何满足这些需求：
多数pH计提供3.位的分辨率，这意味着16位Σ-Δ ADC即足够。某些实验室pH计的分辨率可能高达5.位，此时应当使用AD7793等。24位Σ-Δ ADC和低闪烁噪声放大器ADA4505-2/AD8626。 仪器仪表的一大趋势是小型化和便携化，这对低功耗设计带来挑战。上表中每个类别下的产品中都有低功耗器件。例如：ADA4505-2/AD8626、ADR291、AD7792/3、ADuCM361、ADP2503和ADP160。 |
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关于电导率仪，我们还是先普及下概念和原理知识吧。
电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，由导体本身决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。 水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm（每百万单位CaCO3）。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值，如前述，为了近似换算方便，1μs/cm电导率=0.5ppm硬度。电导率是物质传送电流的能力，与电阻值相对，单位Siemens/cm(S/cm)，该单位的10-6以μS/cm表示，10-3时以mS/cm表示。但是需要注意：（1）以电导率间接测算水的硬度，其理论误差约20-30ppm（2）溶液的电导率大小决定分子的运动，温度影响分子的运动，为了比较测量结果，测试温度一般定为20℃或25℃（3）采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。 水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。不同类型的水有不同的电导率。新鲜蒸馏水的电导率为0.2-2μS／cm，但放置一段时间后，因吸收了CO2，增加到2—4μS/cm；超纯水的电导率小于0.10/μS/cm；天然水的电导率多在50—500μS/cm之间，矿化水可达500—1000μS/cm；含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超过10000μS/cm；海水的电导率约为30000μS/cm。 电极常数常选用已知电导率的标准氯化钾溶液测定。不同浓度氯化钾溶液的电导率(25℃)列于下表。溶液的电导率与其温度、电极上的极化现象、电极分布电容等因素有关，仪器上一般都采用了补偿或消除措施。 水样采集后应尽快测定，如含有粗大悬浮物质、油和脂，干扰测定，应过滤或萃取除去。 1）先将铂黑电极浸在去离子水中数分钟。 2）调节表头螺丝M，使指针指在零点。 3）将校正、测量开关K2扳到“校正”位置。 4）打开电源开关K预热数分钟后，调节校正调节器Rw3使指针在满刻度上。 5）将高周、低周开关K3扳向适当的档上。 6）将量程选择开关R1扳到适当的档上。 7）调节电极常数调节器rw2，使其与所用电极的常数相对应（这样就相当于把电极常数调整为1，所测得溶液的电导率在数值上就等于溶液的电导）。 8）用少量待测溶液冲洗电极后，将其插头插在电极插口Kx内，并浸入待测溶液中。 9）调节校正调节器Rw3至满刻度后，将校正、测量开关K2扳到测量位置。读得表针的指示数，再乘上量程选择开关R1所指的倍数，即为此溶液的电导率。重复测定一次，取其平均值。 10）将校正、测量开关K2扳到“校正”位置，取出电极。 11）测量完毕，断开电源。电极用去离子水荡洗后，浸到去离子水中备用 |
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脑洞大赛7 发表于 2018-11-5 09:52 请问对于检测固体的导电率和液体导电率系统有多大差别？技术难点区别在哪？ |
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再回头来看看咱们ADI的解决方案：
上面是信号链代表电导率仪的系统框图，下表是这些信号链中会用到的ADI主要器件。 导电率衡量溶液中离子的总浓度，可通过施加交流电流来测量。此电流迫使离子来回流动，从而在导电率电极之间产生交流电位。导电率计测量电压有两节点和四节点两种模式，系统精度需求决定使用何种模式。根据欧姆定律，溶液的电导率可通过测量电压和电流来计算。如框图所示，可编程交流电流源利用基准电压源、运算放大器和多路复用器产生电流。电极上的电压通过仪表放大器检测，后接开关和差动放大器。通过电极的电流由I/V电路检测，其后同样接有开关和差动放大器。开关和差动放大器解调电路可将交流信号转换为直流信号，最终提供给Σ-Δ ADC。 稳定性：像pH计一样，ADI精密信号链产品可以帮助设计人员构建精密且稳定的电导率测量系统。精密基准电压源、低偏置漂移运算放大器和低导通电阻多路复用器构成精密可编程电流源。低偏置电流仪表放大器、低导通电阻开关和差动放大器实现精确的电压测量。为了获得准确的电导率结果，ADI公司内置电流源的ADC支持RTD进行温度测量。 低功耗：像pH计一样，上表中几乎每个类别下的产品中都有低功耗器件，可构成低功耗系统。 |
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请问这个方案可以直接用来检测固体的导电率吗？ |
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从事上面项目开发的筒子，还可以参考下面的技术文章以及设计工具资源哦：
应用笔记/文章 • 带可编程增益跨阻放大器的双通道色度计—www.analog.com/zh/CN0312 • 可编程增益跨阻放大器使光谱系统的动态范围达到最大—www.analog.com/library/analogDialogue/china/archives/47-05/pgtia.html 设计工具/论坛 • ADuCM361设计工具—ftp://ftp.analog.com/pub/MicroConverter • 模拟光电二极管向导—www.analog.com/zh/PhotodiodeWizard • ANALOG FILTER Wizard™：ADI Active Filter Design Tool—www.analog.com/zh/FilterWizard • ADIsimPower™：ADI公司稳压器设计工具—www.analog.com/adisimpower • ADIsimOpAmp™：ADI公司运算放大器设计工具—www.analog.com/adisimopamp • ADI中文技术论坛：在线技术支持社区—ezchina.analog.com |
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系统框图基本能看懂，这个是不是就是电化学工作站的基本原理？有没有知道更多的筒子来说说
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只有小组成员才能发言，加入小组>>
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