毕业论文-溶氧传感器电路设计.doc

毕业设计设计题目::溶解氧数字化传感器是应用单片机控制的智能化传感器,它可以对液体中溶解氧的含量进行准确的测量。本设计从总体上介绍了溶解氧数字化传感器的工作原理,着重介绍了电路元器件的选取以及输入信号的放大和P89LPC925芯片的工作原理,利用P89LPC925芯片实现对溶解氧浓度的准确测量。关键词:溶解氧传感器;P89LPC925;AD623Thedesignofthedissolvedoxygensensor(CollegeofPhysicsandElectronicEngineering,ElectricalEngineeringandItsAutomation,Class2Grade2003,0323110235)Abstract:Dissolvedoxygendigitalsensorisakingofintelligentsensorwhichusesingle-putertocontrol,,ponentsandamplificationofinputsignalsandtheworkprincipleofP89LPC925chip,:dissolvedoxygensensor;P89LPC925;AD6231引言氧是维持人类生命活动必不可少的物质,它与人类的生存息息相关。氧也是与化学、生化反应、物理现象最密切的一种化学元素,无论是在工业、农业、能源、交通、医疗、生态环境等各个方面都有重要作用。特别是在水产养殖中,水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响。缺溶氧(溶解氧低于4mg/L)时将导致水生物窒息死亡;低溶氧导致水生物生长缓慢,增重率低而饵料系数高,对疾病的抵抗能力发病率高,生物的生长受到限制;高溶氧时某些鱼类幼体可能会出现气泡病。因此溶解氧浓度的精确测量显得尤为重要。2溶解氧传感器简介溶解氧是溶解在水中的分子态氧,该定义是可查资料[1]-[4],随着科技和经济的发展,溶解氧测量已从水介质延伸到了非水液体介质,如丙酮、苯、氯苯、环乙烷、甲醇、正辛烷。,大气中的氧气向水体渗入;另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化,一般说来,温度越高,溶解的盐分越大,水中的溶解氧越低;气压越高,水中的溶解氧越高。GBZB1-1999地表水环境质量标准中对溶解氧的测量,规定了两种方法,碘量法和电化学探头。碘量法是溶解氧仲裁测量法,准确度高(%)[3],但费时费力。电化学探头法快捷而方便,解决了溶解氧的现场测量问题,是进行水环境监测、水资源调查的理想方法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧(DO)的含量。测量时,溶解于电极端头外部被测介质中的氧传递至电极透氧膜外表面,经由透氧膜和内电解质溶液膜中扩散,最后到达电极阴极表面,在适宜的极化电压下发生电化学反应,并产生电极响应电流。溶氧电极的薄膜只能透过气体,透过气体中的氧气扩散到电解液中,立即在阴极(正极)上发生还原反应:O2+2H2O+4e=4OH-(1)在阳极(负极),如银-氯化银电极上发生氧化反应:4Ag+4Cl-=4AgCl+4e(2)(1)式和(2)式产生的电流与氧气的浓度成正比,通过测定此电流就可以得到溶解氧(DO)的浓度。电流测定法的测量速度比碘量法要快,操作简便,干扰少(不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响),而且能够现场自动连续检测,但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化,当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时,会使透氧膜堵塞或损坏,需要注意保护和及时更换,又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性,测定过程中需要消耗氧气,所以在测量过程中样品要不停地搅拌,,且需要定期更换电解液,