CN107576689A - 一种用于pH值变送器的简易校准方法 - Google Patents

Abstract

一种用于pH值变送器的简易校准方法，是通过按键和指示装置提示，就完成校准过程。适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。本发明实现简单，具有可应用性。

Description

一种用于pH值变送器的简易校准方法

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，特别涉及一种用于pH值变送器的简易校准方法。

背景技术

pH值是水溶液最重要的物理化学参数之一，广泛应用于食品、化工、材料等各个领域。尤其在水产养殖等领域，pH值在线检测能直接反映水质情况。所有pH电极在连接数字变送器之后，需要进行校准才能正常使用，但是使用一段时间后要进行校准，才能保证数字准确度。按照《畜禽、水产养殖传感设备技术基础规范》中的要求，电化学类的传感器，要求淡水下30天进行一次校准，海水下需15天进行一次校准，恶劣环境下需提高校准频率。

目前现有方案里，一种是从传感器原理上消除校准的必要性，如专利《消除电位漂移影响的pH复合电极、监测检测系统及方法》(CN201610835511.4)从pH电极本身的工作原理上介绍了一种pH电极漂移小、无需经常校准的pH电极。另一种方法是在线自校准，专利《一种降水在线监测系统及方法》(CN201610075422.4)介绍了一种在线自动校准方法，通过不同的校准溶液自动切换实现在线校准。

在实际情况下，由于现场条件恶劣，专业人员缺失。而且传感器的校准又需要专用仪器、多菜单和多按键组合，并对应复杂详细的步骤，不适合普通水产养殖、海洋牧场维护人员操作的领域。因此水产养殖等领域，pH在线仪表的普及率不高，普通养殖户更愿意用简单的比色法来测量pH值，而大大影响养殖效果。

故，针对现有技术不足，提供一种用于pH值变送器的简易校准方法以解决现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种用于pH值变送器的简易校准方法。该用于pH值变送器的简易校准方法只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种用于pH值变送器的简易校准方法,包括如下步骤：

第一步，配制校准溶液A和校准溶液B；

第二步，清洗pH电极并擦拭干净；

第三步，将pH电极和变送器接好；

第四步，令N＝1,进入第五步；

第五步，令M＝N,M为当前校准次数，进入第六步；

第六步，将pH电极浸入到校准溶液A中，按变送器的按键直到变送器的指示装置发出表示准备校准溶液A的第一信号后，停止按键；

第七步，校准溶液A开始，至变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成；

第八步，将pH电极取出，清洗pH电极并擦拭干净，并将pH电极浸入到校准溶液B中；

第九步，按键直到变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准开始的第三信号后，停止按键；

第十步，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成；

第十一步，变送器的指示装置发出表示校准计算的第五信号，变送器开始计算校准结果；

第十二步，当变送器的指示装置发出表示校准正确的第六信号，则进入第十三步；

当变送器的指示装置发出表示校准错误的校准错误的第七信号，判断当前校准次数M是否小于等于4，如M≤4,则进入第十四步；

判断当前校准次数M是否等于5，如M＝5，则进入第十五步；

第十三步，取下变送器，校准完毕；

第十四步，令N＝N+1,返回第五步；

第十五步，判定电极损坏，取下变送器，更换电极，校准完毕。

优选的，上述第七步，校准溶液A开始，校准持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成。

优选的，上述第十步，校准溶液B开始，持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成。

优选的，上述第一步，分别倒入250毫升的水至两个烧杯中，将与校准溶液A和校准溶液B相对应的两种250ml的pH值校准试剂A和pH值校准试剂B了分别倒入两个烧杯中，搅拌后，静置5分钟，得到校准溶液A和校准溶液B。

优选的，上述的指示装置为蜂鸣器。

优选的，上述第一信号为1长3短的滴滴声，第二信号为2长2短的滴滴声，第三信号为3长1短的滴滴声，第四信号为4长0短的滴滴声，第五信号为4长0短的滴滴声持续30秒，第六信号为长鸣持续5秒，第七信号为长鸣2秒关闭2秒重复两次。

优选的，上述的指示装置为指示灯。

优选的，上述第一信号为红灯和绿灯同时亮，第二信号为红灯亮、绿灯灭，第三信号为红灯灭、绿灯亮，第四信号为红灯灭、绿灯闪，第五信号为红灯灭、绿灯闪烁持续30秒，第六信号为红灯和绿灯同时闪烁持续5秒，第七信号为红灯和绿灯交替闪烁4秒。

优选的，上述校准溶液A和校准溶液B分别为pH值为4.01和pH值为6.86的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值6.86和pH值9.18的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值4.01和pH值9.18的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值6.86和pH值4.01的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值6.86的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值4.01的溶液。

优选的，上述变送器设置有指示模块、控制模块、信号传输模块和转换模块。

优选的，上述控制模块设置有芯片U1,芯片U1的16脚和17脚与指示模块连接，芯片U1的1脚、2脚和3脚与信号传输模块连接，芯片U1的10脚、11脚、12脚和13脚与转换模块连接。

所述信号传输模块设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、瞬态二极管TVS1、瞬态二极管TVS2和瞬态二极管TVS3，芯片U2的1脚与芯片U1的3脚连接，芯片U2的2脚和3脚与芯片U1的1脚连接，芯片U2的4脚与芯片U1的2脚连接，芯片U2的6脚串连熔断器F1与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS1的另一端接地，芯片U2的7脚串连熔断器F2与瞬态二极管TVS2的一端连接，瞬态二极管TVS2的另一端接地，瞬态二极管TVS3的一端与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS3的另一端与瞬态二极管TVS2的一端连接。

所述转换模块设置有芯片U3、运算放大器U1A、电阻R3，芯片U3的1脚与芯片U1的11脚连接，芯片U3的3脚与芯片U1的10脚连接，芯片U3的16脚与芯片U1的12脚连接，芯片U3的15脚与芯片U1的13脚连接，芯片U3的5脚分别与运算放大器U1A的1脚和2脚连接，芯片U3的6脚、8脚、9脚分别与电阻R3的一端连接，芯片U3的10脚和电阻R3的另一端接地。

所述指示模块设置有电阻R1、按键K1、三极管Q1、蜂鸣器L1和电阻R2，三极管Q1的基极串连电阻R1与芯片U1的16脚连接，三极管Q1的发射极串连蜂鸣器L1接地，三极管Q1的集电极与电源输入端VCC连接，按键K1的一端和电阻R2的一端与芯片U1的17脚连接，电阻R2的另一端与电源输入端VCC连接，按键K1的另一端接地。

所述芯片U3型号为16位的AD7792或者24位的AD7793。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

附图说明

利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法的流程图。

图2为本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法的变送器电路图。

图1至2中，包括有：

控制模块1、信号传输模块2、转换模块3和指示模块4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1。

提供一种用于pH值变送器的简易校准方法,包括如下步骤：

第一步，配制校准溶液A和校准溶液B；

第二步，清洗pH电极并擦拭干净；

第三步，将pH电极和变送器接好；

第四步，令N＝1,进入第五步；

第五步，令M＝N,M为当前校准次数，进入第六步，

第六步，将pH电极浸入到校准溶液A中，按变送器的按键直到变送器的指示装置发出表示准备校准溶液A的第一信号后，停止按键；

第七步，校准溶液A开始，至变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成；

第八步，将pH电极取出，清洗pH电极并擦拭干净，并将pH电极浸入到校准溶液B中；

第九步，按键直到变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准开始的第三信号后，停止按键；

第十步，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成；

第十一步，变送器的指示装置发出表示校准计算的第五信号，变送器开始计算校准结果；

第十二步，当变送器的指示装置发出表示校准正确的第六信号，则进入第十三步；

当变送器的指示装置发出表示校准错误的校准错误的第七信号，判断当前校准次数M是否小于等于4，如M≤4,则进入第十四步；

判断当前校准次数M是否等于5，如M＝5，则进入第十五步；

第十三步，取下变送器，校准完毕；

第十四步，令N＝N+1,返回第五步；

第十五步，判定电极损坏，取下变送器，更换电极，校准完毕。

其中第七步，校准溶液A开始，校准持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成。

其中第十步，校准溶液B开始，持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成。

具体的第一步，分别倒入250毫升的水至两个烧杯中，将与校准溶液A和校准溶液B相对应的两种250ml的pH值校准试剂A和pH值校准试剂B了分别倒入两个烧杯中，搅拌后，静置5分钟，得到校准溶液A和校准溶液B。

本实施例的指示装置为蜂鸣器。第一信号为1长3短的滴滴声，第二信号为2长2短的滴滴声，第三信号为3长1短的滴滴声，第四信号为4长0短的滴滴声，第五信号为4长0短的滴滴声持续30秒，第六信号为长鸣持续5秒，第七信号为长鸣2秒关闭2秒重复两次。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

实施例2。

一种用于pH值变送器的简易校准方法,其他特征与实施例1相同，不同之处在于，指示装置为指示灯。第一信号为红灯和绿灯同时亮第二信号为红灯亮、绿灯灭，第三信号为红灯灭、绿灯亮，第四信号为红灯灭、绿灯闪，第五信号为红灯灭、绿灯闪烁持续30秒，第六信号为红灯和绿灯同时闪烁持续5秒，第七信号为红灯和绿灯交替闪烁4秒。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

实施例3。

一种用于pH值变送器的简易校准方法,其他特征与实施例1相同，不同之处在于，校准溶液A和校准溶液B分别为pH值为6.86和pH值为9.18。

需说明的是，本发明的校准溶液A和校准溶液B分别为pH值4.01和pH值6.86的溶液为优选，也可有如下5种类型：1、校准溶液A和校准溶液B分别为pH值4.01和pH值6.86的溶液；2、校准溶液A和校准溶液B分别为pH值4.01和pH值9.18的溶液；3、校准溶液A和校准溶液B分别pH值6.86和pH值4.01的溶液；4、校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值6.86的溶液；5、校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值4.01的溶液。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

实施例4。

一种用于pH值变送器的简易校准方法,其他特征与实施例1相同，不同之处在于，变送器设置有指示模块4、控制模块1、信号传输模块2和转换模块3。

控制模块1设置有芯片U1,芯片U1的16脚和17脚与指示模块4连接，芯片U1的1脚、2脚和3脚与信号传输模块2连接，芯片U1的10脚、11脚、12脚和13脚与转换模块3连接。

信号传输模块2设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、瞬态二极管TVS1、瞬态二极管TVS2和瞬态二极管TVS3，芯片U2的1脚与芯片U1的3脚连接，芯片U2的2脚和3脚与芯片U1的1脚连接，芯片U2的4脚与芯片U1的2脚连接，芯片U2的6脚串连熔断器F1与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS1的另一端接地，芯片U2的7脚串连熔断器F2与瞬态二极管TVS2的一端连接，瞬态二极管TVS2的另一端接地，瞬态二极管TVS3的一端与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS3的另一端与瞬态二极管TVS2的一端连接。

转换模块3设置有芯片U3、运算放大器U1A、电阻R3，芯片U3的1脚与芯片U1的11脚连接，芯片U3的3脚与芯片U1的10脚连接，芯片U3的16脚与芯片U1的12脚连接，芯片U3的15脚与芯片U1的13脚连接，芯片U3的5脚分别与运算放大器U1A的1脚和2脚连接，芯片U3的6脚、8脚、9脚分别与电阻R3的一端连接，芯片U3的10脚和电阻R3的另一端接地。

指示模块4设置有电阻R1、按键K1、三极管Q1、蜂鸣器L1和电阻R2，三极管Q1的基极串连电阻R1与芯片U1的16脚连接，三极管Q1的发射极串连蜂鸣器L1接地，三极管Q1的集电极与电源输入端VCC连接，按键K1的一端和电阻R2的一端与芯片U1的17脚连接，电阻R2的另一端与电源输入端VCC连接，按键K1的另一端接地。

本发明的变送器的工作原理为Temp+处，芯片U3产生可编程的恒流源，恒流源的大小可为10uA、210uA或者1mA，用于检测pH电极的PT100、PT1000或者NTC系列温度传感器。为提高变送器的精度，可通过芯片U2的R+、R-端的AD转换校准恒流源的误差。pH电极的Ref端接R+端，由于恒流源和精密电阻的作用，该接口会产生一个恒定的微小电压值，因此pH端的电压值会在pHRef电压值的上下变化。通过高阻值运算放大器U1A，将微弱pH电压信号转换成可直接AD采集的信号，测量芯片U3的6脚的AIN1的正负两端电压差，即可获得精度较高的pH值。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

实施例5。

一种用于pH值变送器的简易校准方法,其他特征与实施例1相同，不同之处在于，芯片U3型号为16位的AD7792，变送器的精度可达0.1。需说明的是，芯片U3型号为16位的AD7792为优选，也可以是芯片U3型号为24位的AD7793，此时变送器的精度达0.01。

本发明的一种用于pH值变送器的简易校准方法，适合用于现场无测量仪器表头，不宜进行标准校准程序的水产养殖领域。主要用于解决传统的数字pH变送器的校准难题，尤其是对在线养殖现场无数据表头而是通过物联网远程查看情况，但校准时又需专业表头的问题。本发明的变送器不用数据显示和菜单组合，只需通过简单的按键和声音或灯光提示，就完成校准过程，大大简化了校准过程。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：包括如下步骤：

第一步，配制校准溶液A和校准溶液B；

第二步，清洗pH电极并擦拭干净；

第三步，将pH电极和变送器接好；

第四步，令N＝1,进入第五步；

第五步，令M＝N,M为当前校准次数，进入第六步，

第六步，将pH电极浸入到校准溶液A中，按变送器的按键直到变送器的指示装置发出表示准备校准溶液A的第一信号后，停止按键；

第七步，校准溶液A开始，至变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成；

第八步，将pH电极取出，清洗pH电极并擦拭干净，并将pH电极浸入到校准溶液B中；

第九步，按键直到变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准开始的第三信号后，停止按键；

第十步，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成；

第十一步，变送器的指示装置发出表示校准计算的第五信号，变送器开始计算校准结果；

第十二步，当变送器的指示装置发出表示校准正确的第六信号，则进入第十三步；

当变送器的指示装置发出表示校准错误的校准错误的第七信号，判断当前校准次数M是否小于等于4，如M≤4,则进入第十四步；

判断当前校准次数M是否等于5，如M＝5，则进入第十五步；

第十三步，取下变送器，校准完毕；

第十四步，令N＝N+1,返回第五步；

第十五步，判定电极损坏，取下变送器，更换电极，校准完毕。

2.根据权利要求1所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述第七步，校准溶液A开始，校准持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液A校准完成的第二信号，校准溶液A校准完成。

3.根据权利要求2所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述第十步，校准溶液B开始，持续30±10秒，变送器的指示装置发出表示校准溶液B校准完成的第四信号，校准溶液B校准完成。

4.根据权利要求3所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述第一步，分别倒入250毫升的水至两个烧杯中，将与校准溶液A和校准溶液B相对应的两种250ml的pH值校准试剂A和pH值校准试剂B了分别倒入两个烧杯中，搅拌后，静置5分钟，得到校准溶液A和校准溶液B。

5.根据权利要求4所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述的指示装置为蜂鸣器；

所述第一信号为1长3短的滴滴声，第二信号为2长2短的滴滴声，第三信号为3长1短的滴滴声，第四信号为4长0短的滴滴声，第五信号为4长0短的滴滴声持续30秒，第六信号为长鸣持续5秒，第七信号为长鸣2秒关闭2秒重复两次。

6.根据权利要求5所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述的指示装置为指示灯；

所述第一信号为红灯和绿灯同时亮，第二信号为红灯亮、绿灯灭，第三信号为红灯灭、绿灯亮，第四信号为红灯灭、绿灯闪，第五信号为红灯灭、绿灯闪烁持续30秒，第六信号为红灯和绿灯同时闪烁持续5秒，第七信号为红灯和绿灯交替闪烁4秒。

7.根据权利要求5或6所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述校准溶液A和校准溶液B分别为pH值为4.01和pH值为6.86的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值6.86和pH值9.18的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值4.01和pH值9.18的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值6.86和pH值4.01的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值6.86的溶液；或者

校准溶液A和校准溶液B分别为pH值9.18和pH值4.01的溶液。

8.根据权利要求5所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述变送器设置有指示模块、控制模块、信号传输模块和转换模块。

9.根据权利要求8所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述控制模块设置有芯片U1,芯片U1的16脚和17脚与指示模块连接，芯片U1的1脚、2脚和3脚与信号传输模块连接，芯片U1的10脚、11脚、12脚和13脚与转换模块连接；

所述信号传输模块设置有型号为MAX485的芯片U2、熔断器F1、熔断器F2、瞬态二极管TVS1、瞬态二极管TVS2和瞬态二极管TVS3，芯片U2的1脚与芯片U1的3脚连接，芯片U2的2脚和3脚与芯片U1的1脚连接，芯片U2的4脚与芯片U1的2脚连接，芯片U2的6脚串连熔断器F1与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS1的另一端接地，芯片U2的7脚串连熔断器F2与瞬态二极管TVS2的一端连接，瞬态二极管TVS2的另一端接地，瞬态二极管TVS3的一端与瞬态二极管TVS1的一端连接，瞬态二极管TVS3的另一端与瞬态二极管TVS2的一端连接；

所述转换模块设置有芯片U3、运算放大器U1A、电阻R3，芯片U3的1脚与芯片U1的11脚连接，芯片U3的3脚与芯片U1的10脚连接，芯片U3的16脚与芯片U1的12脚连接，芯片U3的15脚与芯片U1的13脚连接，芯片U3的5脚分别与运算放大器U1A的1脚和2脚连接，芯片U3的6脚、8脚、9脚分别与电阻R3的一端连接，芯片U3的10脚和电阻R3的另一端接地；

所述指示模块设置有电阻R1、按键K1、三极管Q1、蜂鸣器L1和电阻R2，三极管Q1的基极串连电阻R1与芯片U1的16脚连接，三极管Q1的发射极串连蜂鸣器L1接地，三极管Q1的集电极与电源输入端VCC连接，按键K1的一端和电阻R2的一端与芯片U1的17脚连接，电阻R2的另一端与电源输入端VCC连接，按键K1的另一端接地。

10.根据权利要求9所述的一种用于pH值变送器的简易校准方法,其特征在于：所述芯片U3型号为16位AD7792或者24位的AD7793。