基于MSP430单片机的溶解氧测量仪.pdf

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1、2009仪表技术与传感器2009第9期InstrumentTechniqueandSensorNo．9基于MSP430单片机的溶解氧测量仪刘庆，邹应全，行鸿彦(南京信息工程大学，江苏南京210044)摘要：介绍了极谱型溶解氧电极的工作原理，以低功耗、高精度的MSP430单片机为核心处理器，设计了能快速、准确测量水中溶解氧的测量仪。并在对溶解氧电极温度特性分析的基础上，设计了软件温度补偿策略，实现了温度自动补偿。现场测试数据表明：该测量仪响应速度快，性能稳定，抗干扰能力强，能满足环境保护、水产养殖中对测量精度的要求。关键词：溶解氧；MSP430；温度

2、补偿中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1002—1841(2009)09—0033—03MeasuringInstrumentofDissolvedOxygenBasedonMSP430IIuQing．ZOUYing—quart．XINGHong—yan(NanjingInformationScience&TechnologyUniversity，Nanjing210044，China)Abstract：Theprincipleofthepolarographicoxygenelectrodewasintroduced，andaqu

3、ickandaccuratemeasuringinstru—meritofdissolvedoxygen(DO)wasdesignedbasedonthelowpowerconsumptionandhigh—precisionMSP430microcontroller．OnthebasisofanalyzingthetemperaturecharacteristicsofDOelectrode，thispaperdesignedasoftwaretemperaturecompensationstrategy．Then，thefunctionofau

4、tomatictemperaturecompensationwasimplemented．Thespottestsindicatethatthemeasuringinstrumenthasthecharacteristicsoffastresponse，stabilityandstrongnoiseresistances．Itcanmeetthemeasuringprecisioninen—vironmentalprotectionandaquaculture．Keywords：dissolvedoxygen；MSP430；temperaturec

5、ompensation0引言极的工作原理如图1所示。溶解氧(DissolvedOxygen，DO)是水体污染程度的重要指极化电压标，也是衡量水质的综合指标。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。阳极目前溶解氧测量方法主要有碘量法和电流测量法，由于碘电解液量法是一种纯化学方法，操作起来比较烦琐，不适合快速准确和连续测量溶解氧。电流测定法的测量速度比碘量法要快，操绝缘体作简便，干扰少(不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质阴极的影响)，而且能够现场自动连续检测。目前市场上大多数溶气体深透膜解氧测量仪器都是基于电流

6、测量法研制的，代表产品主要有美国YSI公司的溶解氧测量仪，国内目前一些单位和研究机构已溶液经开发研制出一些基于电流测定法小型溶解氧检测仪，如上海某厂生产的JPSJ一605型溶解氧分析仪等⋯，但其测量速度和图1溶解氧电极的工作原理精度与国外的还有一定的差距。当给电极加上0．68V的极化电压时，氧通过膜扩散阴极该溶解氧测量仪采用极谱型薄膜传感器对水中的氧气进释放电子阳极接受电子产生电流，整个反应过程为行测量，以MSP430单片机为主控制芯片。测量仪具有温度阳极：4Ag+4CL--,4AgCL+4e补偿功能，能够快速准确连续地测量水中的溶解氧，并且配备阴

7、极：O，+2H，0+4e—4OH一有RS一485通讯接口可以进行远距离多点测量。根据法拉第定律：流过电极的电流和氧分压成正比，在温1溶解氧电极的工作原理度不变时，电极的输出电流和氧浓度之问呈线性关系。这样就溶解氧测量仪采用的传感器是按照ClarK原理制作的极谱可以根据电极输出电流的大小计算出溶液中的氧浓度。型薄膜传感器，传感器部分是由金电极(阴极)和银电极(阳2溶解氧电极的温度特性及其补偿极)及氯化钾或氢氧化钾电解液以及氧扩散膜组成，氧通过膜在温度不变的情况下，溶解氧电极的输出电流和溶液中的扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。极谱型电氧分压

8、成正比，但是随着溶液温度的变化，有很多因素影响电极的输出电流，主要是由于温度的变化引起膜的氧穿透系数增收稿日期：2008—