CN103969195A - 一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器 - Google Patents
一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器 Download PDFInfo
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Abstract
一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器的结构原理如图1所示，它是由：微处理器(1)、LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)、双波长LED光源(5)、透镜(6)、pH传感器(7)、样品池(8)、滤光片(9)、透镜(10)和光强检测器(11)构成。利用电化学方法在透明导电玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜作为pH传感器来实现对溶液pH值的检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器。
背景技术
pH值，亦称氢离子浓度指数、酸碱值，是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。在很多领域中需要知道溶液的酸碱性，也就是溶液的pH值，比如在医学上，人体血液的pH值通常在7.35-7.45之间，如果发生波动，就是病理现象，唾液的pH值也用于判断病情；在化学和化工上，很多化学反应需要在特定的pH值下进行，否则得不到所期望的产物；在农业上需要控制土壤的pH值，可以使种植的植物生长的更好。
如今导电聚合物在pH传感器中得到了很好的应用，其中聚苯胺(PANI)的应用最为广泛。聚苯胺(PANI)由于制备工艺简单、成本低，且具有很强的pH响应灵敏度，被认为是最适合做光谱和电位型pH传感器的膜材料之一。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用电化学方法在透明导电玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜作为pH传感器，聚苯胺(PANI)薄膜在溶液的pH值发生变化时，它的吸收光谱会呈现出有规律的变化，即在某两个特定波长下的吸光度的比值和pH值成一定的线性关系，本发明依据此原理设计了一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器。
本发明涉及一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器的结构原理如图1所示，它是由：微处理器(1)、LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)、双波长LED光源(5)、透镜(6)、pH传感器(7)、样品池(8)、滤光片(9)、透镜(10)和光强检测器(11)构成。其中微处理器(1)与LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)和光强检测器(11)分别连接；LED驱动器(4)与双波长LED光源(5)连接。
双波长LED光源(5)发出的光经过透镜(6)汇聚后进入到放有pH传感器(7)和待测溶液的样品池(8)，从样品池(8)出来的光经过滤光片(9)和透镜(10)汇聚后照到光强检测器(11)，光强检测器(11)把这个光信号转换成电信号后输出给微处理器(1)。其中pH传感器(7)是用电化学方法在透明导电玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜；LED驱动器(4)的作用是控制双波长LED光源(5)两个波长的光分时工作；滤光片(7)的作用是使一定范围内波长的光通过。
本发明的特点和有益的效果是：可以迅速检测溶液的pH值，检测时间短且灵敏度高，稳定性好，仪器体积小巧，携带方便。
附图说明
图1是仪器结构原理方框图。
具体实施方式
实施例1
本发明涉及一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器的结构原理如图1所示，它是由：微处理器(1)、LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)、双波长LED光源(5)、透镜(6)、pH传感器(7)、样品池(8)、滤光片(9)、透镜(10)和光强检测器(11)构成。其中微处理器(1)与LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)和光强检测器(11)分别连接；LED驱动器(4)与双波长LED光源(5)连接。
pH传感器(7)是以Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，导电玻璃(ITO)为工作电极，在含有0.2mol/L苯胺的0.4mol/LH2SO4溶液中，于-0.2V~+0.9V电位范围内，0.1V/s的扫描速度先循环扫描2次，再于-0.2V~+0.7V电位范围内，0.1V/s的扫描速度循环扫描20次，在导电玻璃(ITO)上制备聚苯胺薄膜。
双波长LED光源(5)是含有两个发射波长的LED发光二极管，波长分别是470nm和635nm；LED驱动器(4)是用继电器制作的发光二极管驱动电路，可以控制双波长LED光源(5)两个波长的光分时工作；滤光片(7)是一种带通型的滤光片，选择其滤光参数使470nm和635nm的光都可以通过。光强检测器(11)是一种雪崩型的光电二极管，用来检测光强信号。
检测时，首先把pH传感器(7)和待测溶液放置到样品池(8)中，然后按下键盘(3)，这时微处理器(1)控制LED驱动器(4)打开双波长LED光源(5)的470nm的光，并同时采集光强检测器(11)输出的电信号；接着微处理器(1)控制LED驱动器(4)打开双波长LED光源(5)的635nm的光，并同时采集光强检测器(11)输出的电信号。根据两次采集到的电信号的比值便可算出样品池(8)中待测溶液的pH值，并把结果通过LCD显示器(2)显示出来。
Claims (3)
1.一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器的结构原理如图1所示，它是由：微处理器(1)、LCD显示器(2)、键盘(3)、LED驱动器(4)、双波长LED光源(5)、透镜(6)、pH传感器(7)、样品池(8)、滤光片(9)、透镜(10)和光强检测器(11)构成；其特征是利用电化学方法在透明导电玻璃(ITO)上合成的聚苯胺(PANI)薄膜作为pH传感器来实现对溶液pH值的检测。
2.根据权利要求1所述的一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器，其特征是聚苯胺(PANI)薄膜在溶液的pH值发生变化时，它的吸收光谱会呈现出有规律的变化，即在某两个特定波长下的吸光度的比值和pH值成一定的线性关系。
3.根据权利要求1所述的一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器，其特征是两个特定波长分别是470nm和635nm。
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| CN201310034050.7A CN103969195A (zh) | 2013-01-29 | 2013-01-29 | 一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN103969195A true CN103969195A (zh) | 2014-08-06 |
Family
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| CN201310034050.7A Pending CN103969195A (zh) | 2013-01-29 | 2013-01-29 | 一种新型的基于光学方法的pH值检测仪器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103969195A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105842178A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-10 | 华侨大学 | 一种细胞培养液酸碱度非侵入式在线检测装置和检测方法 |
| CN107144535A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-08 | 南京信息工程大学 | 一种基于高光谱技术的碱化土壤空间酸碱度监测方法 |
| CN111487244A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-04 | 青岛合启立智能科技有限公司 | 一种基于颜色变化的pH值检测装置 |
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2013
- 2013-01-29 CN CN201310034050.7A patent/CN103969195A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140806 |