CN109752437A - 一种基于丝网印刷电极的多种状态监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统及方法，本系统通过电极插入检测模块监测丝网印刷电极是否正确插入工作孔位、电极电流监测模块实时反馈电极的工作状态，通过电流校准模块校准系统电流值，消除系统各模块之间的电流误差，并通过电极激励信号模块精准检测溶液中重金属浓度，通过所述系统在检测过程中智能处理应发机制，达到事半功倍的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子监测领域，特别涉及一种基于丝网印刷电极的多种状态监测系统及方法。
背景技术
目前在市场在应用丝网印刷电极的产品中，容易存在电极空载、电极在空反应瓶中、检测溶液重金属浓度不精准的现象，容易造成时间、溶液及电极的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统及方法，能准备监测电极是否正确插入、电极是否在溶液中、电极电流校准、当前电极所在溶液中的重金属溶度。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明公开一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统，所述系统包括单片机1，与单片机1连接的信号处理及采集模块2，与信号处理及采集模块2连接的电流校准模块3，与信号处理及采集模块2连接的电极激励信号模块4，与信号处理及采集模块2连接的电极插入检测模块5，与信号处理及采集模块2连接的电极电流监测模块6；
所述系统还包括与电流校准模块3连接的电极校准传感器7，与电极激励信号模块4、电极插入检测模块5和电极电流监测模块6均连接的丝网印刷电极8。
在上述技术方案中，所述系统还包括给系统供电的电源模块9及与单片机1连接的通信模块10。
本发明还公开一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，所述方法包括以下步骤：
S1、根据电极插入检测模块实时检测电极的在线状态，判断丝网印刷电极是否插入工作孔位中；
S2、根据电极电流监测模块实时监测当前丝网印刷电极的工作电极电流，实时反馈电极的工作状态，判断当前电极是否沉浸在溶液中；
S3、根据电流校准模块实时监测系统电流值，并进行校准；
S4、根据电极激励信号模块检测所述溶液的重金属浓度；
S5、所述步骤S1-S4中各模块获取的数据，均通过信号处理及采集模块采集后发送至单片机进行实时控制。
在上述技术方案中，所述步骤S1中，所述丝网印刷电极中设有工作电极与参比电极相连，当丝网印刷电极插入工作孔位时，工作电极与参比电极短路，电极插入检测模块检测当前通道，即可实时监测电极状态。
在上述技术方案中，所述步骤S2中运用溶液欧姆电位降在空中静置和在溶液中的电阻不同，即可监测当前电极是否处在溶液中。
在上述技术方案中，所述步骤S3中所述电流校准模块是通过高精度电阻及固定的电压值，利用欧姆定律进行校准系统的实际电流，则采集电流将近似地反应真实电流。
在上述技术方案中，所述步骤S4中，所述电极激励信号模块通过阳极溶出伏安法精准检测溶液中镉和铅的浓度低至0.5ppb。
本发明一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统及方法，具有以下有益效果：本发明通过电极插入检测模块、电极电流监测模块、监测丝网印刷电极是否正确插入工作孔位，并实时反馈电极的工作状态，并通过电流校准模块校准系统电流值，消除系统各模块之间的电流误差，并通过电极激励信号模块精准检测溶液中重金属浓度，通过所述系统在检测过程中智能处理应发机制，达到事半功倍的效果。
附图说明
图1为本发明一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统模块图；
图2为本一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测方法流程图；
图3为本发明丝网印刷电极结构示意图；
图4为本发明丝网印刷电极电路等效模型示意图；
图5为本发明电流校准传感器结构示意图；
图6为本发明阳极溶出伏安法电路原理图；
图7为本发明阳极溶出伏安法曲线图；
附图说明：1-单片机、2-信号处理及采集模块、3-电流校准模块、 4-电极激励信号模块、5-电极插入检测模块、6-电极电流监测模块、 7-电极校准传感器，8-丝网印刷电极、9-电源模块、10-通信模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述；
本发明提供一种基于丝网印刷电极的多种在线状态监测系统，如图1所示，所述系统包括单片机1，与单片机1连接的信号处理及采集模块2，与信号处理及采集模块2连接的电流校准模块3，与信号处理及采集模块2连接的电极激励信号模块4，与信号处理及采集模块2连接的电极插入检测模块5，与信号处理及采集模块2连接的电极电流监测模块6；
所述系统还包括与电流校准模块3连接的电极校准传感器7，与电极激励信号模块4、电极插入检测模块5和电极电流监测模块6均连接的丝网印刷电极8。
其中，所述系统还包括给系统供电的电源模块9及与单片机1连接的通信模块10。其中，所述单片机通过通信模块与PC机进行通信。
本发明还提供一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，如图 2所示，所述方法包括以下步骤：
S1、根据电极插入检测模块实时检测电极的在线状态，判断丝网印刷电极是否插入工作孔位中；
S2、根据电极电流监测模块实时监测当前丝网印刷电极的工作电极电流，实时反馈电极的工作状态，判断当前电极是否沉浸在溶液中；
S3、根据电流校准模块实时监测系统电流值，并进行校准；
S4、根据电极激励信号模块检测所述溶液的重金属浓度；
S5、所述步骤S1-S4中各模块获取的数据，均通过信号处理及采集模块采集后发送至单片机进行实时控制。
其中，如图3所示，所述步骤S1中，所述丝网印刷电极中设有W 工作电极与R参比电极相连，当丝网印刷电极插入工作孔位时，工作电极与参比电极短路，电极插入检测模块检测当前通道，即可实时监测电极状态,通过实时检测避免了电极未插入工作孔位或插入错误造成检测失败从而浪费资源。
其中，如图4所示，所述步骤S2中运用溶液欧姆电位降在空中静置和在溶液中的电阻不同，即可监测当前电极是否处在溶液中，若工作电极在溶液中，检测结果会反应平滑的变化，若不在溶液中，则检测结果是不规则变化或为零。判断监测电极是否损坏是通过检测电流，若电流一直很大，此时说明电极已损环或处于较高浓度的溶液中，通过此模块避免了电极未置于溶液或者反应杯中未放入溶液造成的电极的浪费。
其中，如图5所示，所述步骤S3中所述电流校准模块是通过高精度电阻及固定的电压值，利用欧姆定律进行校准系统的实际电流，则采集电流将近似地反应真实电流，通过校准系统的电流值，能纠正由于系统内部各模块中电子元件差异形成的测量误差，且能消除电子元件之间的电流误差。
其中，如图6所示，所述步骤S4中，运用阳极溶出伏安法来测量，反馈真实的溶液浓度，所述电极激励信号模块通过阳极溶出伏安法精准检测溶液中镉和铅的浓度低至0.5ppb。具体的，阳极溶出伏安法是指在一定的电位下，使待测金属离子部分还原成金属并溶入微电极或析出于电极的表面，然后向电极施加反向电压，使微电极上的金属氧化而产生氧化电流，根据氧化过程的电流一电压曲线进行分析的电化学分析法。阳极溶出伏安法包括电解富集和溶出两个基本过程。富集过程：向工作电极施加恒定电压，使溶液中的待测离子富集在电极表面。溶出过程：富集一段时间后，工作电极电压由负方向向正方向扫描，使电极上已经富集的金属重新氧化溶出回到溶液中。如图7所示。
本发明公开说明书中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。以上仅为本发明较佳实施例，本实施方式仅用于说明该发明，而不用于限制本发明的范围，本领域技术人员对于本发明所做的等价置换等修改均认为是落入该发明权利要求书所保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于丝网印刷电极的多种状态监测系统，其特征在于，所述系统包括单片机(1)，与单片机(1)连接的信号处理及采集模块(2)，与信号处理及采集模块(2)连接的电流校准模块(3)，与信号处理及采集模块(2)连接的电极激励信号模块(4)，与信号处理及采集模块(2)连接的电极插入检测模块(5)，与信号处理及采集模块(2)连接的电极电流监测模块(6)；
所述系统还包括与电流校准模块(3)连接的电极校准传感器(7)，与电极激励信号模块(4)、电极插入检测模块(5)和电极电流监测模块(6)均连接的丝网印刷电极(8)。
2.根据权利要求1所述一种基于丝网印刷电极的多种状态监测系统，其特征在于，所述系统还包括给系统供电的电源模块(9)及与单片机(1)连接的通信模块(10)。
3.一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、根据电极插入检测模块实时检测电极的在线状态，判断丝网印刷电极是否插入工作孔位中；
S2、根据电极电流监测模块实时监测当前丝网印刷电极的工作电极电流，实时反馈电极的工作状态，判断当前电极是否沉浸在溶液中；
S3、根据电流校准模块实时监测系统电流值，并进行校准；
S4、根据电极激励信号模块检测所述溶液的重金属浓度；
S5、所述步骤S1-S4中各模块获取的数据，均通过信号处理及采集模块采集后发送至单片机进行实时控制。
4.根据权利要求3所述一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述丝网印刷电极中设有工作电极与参比电极相连，当丝网印刷电极插入工作孔位时，工作电极与参比电极短路，电极插入检测模块检测当前通道，即可实时监测电极状态。
5.根据权利要求3所述一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，其特征在于，所述步骤S2中运用溶液欧姆电位降在空中静置和在溶液中的电阻不同，即可监测当前电极是否处在溶液中。
6.根据权利要求3所述一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，其特征在于，所述步骤S3中所述电流校准模块是通过高精度电阻及固定的电压值，利用欧姆定律进行校准系统的实际电流，则采集电流将近似地反应真实电流。
7.根据权利要求3所述一种基于丝网印刷电极的多种状态监测方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述电极激励信号模块通过阳极溶出伏安法精准检测溶液中镉和铅的浓度低至0.5ppb。
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