监测仪

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监测仪范文第1篇

近年来，随着我国烟叶生产水平的不断提高，烟叶烘烤调调制过程受到了越来越多的重视，成为生产优质烟叶的关键步骤；而传统的人工长期监守、利用干湿球采集数据的方式已产生越来越多的弊端，与现场化的烤房设施不相适应。采用电子设备对烤房温湿度进行监测，减少人工干预，已成为烤烟技术发展的一个必然趋势。烤房实是监测仪可以很好地解决烤烟的耗人力问题，能够依据烤烟所需温湿度曲线对烤房温度和湿度进行实时监测，在非正常情况时自动语音报警，并具备较高的数据精度和系统稳定性。由于应用环境的要求，该仪器定位于便携式产品，因而是否具备功耗低、寿命长的特性，便成为产品能否推广的首要指标。

在这个监测仪的研发过程中，低功耗设计计贯穿始终。本文主要从嵌入式系统研发的三个阶段——元器件选择、电路设、软件设计来阐述所用到的低功耗设计策略。

1 元器件的选择

元器件的选择在产品的研发之初就要考虑。它是整个产品实现低功耗的前提和基础，同时它又具有与产品功能、性能需求直接相关，特殊性针对性强的特点。

首先拟定监测仪的系统方案。监测仪主要由微控制器、显示、语音报警、实时时钟、外挂存储器、串口、温湿度数据采集电路以及键盘、电源几部分组成，如图1所示。

在了解大量同类芯片性能的基础上，开始对各个部分的器件进行选型。

首先是选择作为核心控制部件的微控制器，这是决定系统性能的关键器件。选用微控制器主要有以下五个原则：①选择CMOS器件。由于TTL器件要比相对应的CMOS器件功耗高很多，因此这是降低系统功耗的最直接办法。②可以低频、低压运行。CMOS电路的功耗特性为：

P=PD+PA

其中：P为总功耗；

PD为静态功耗，PD=VDD×IDD;

PA为动态功耗，PA=VDD×ITC+V2DD×RfCL。

可见CMOS电路功耗主要为动态功耗，而动态功耗又正比于工作频率和工作电压的平方，因此在满足系统性能要求的前提下，要尽量降低工作频率和电压。③有可切换的几种工作模式。现有的很多单片机为了降低功耗，都设置有多个工作模式，如休眠、运行、待机等，在不同运行要求时采用不同的模式，可减少了系统不必要的能量开销。④针对特定的系统功能要求，选择集成有相应模块的策控制器，如LCD驱动、A/D采样、音频功放等。这些模块尽量不以软件方法或外围电路去实现，否则会造成功耗大、误差大、调试慢等缺点。当然，并不是每个系统都要满足全部的原则，性能和功耗本身就是一对矛盾体，只能在对两者的联合权衡下选择使用。

本监测仪的微控制器采用的是TI公司生产的MSP430系列的F447单片机。它是16位CMOS芯片，具有六种工作模式，可在1.8～3.6V低电压下工作，是特别强调超低功耗的单片机品种。它在活动模式下，电流消耗为280μA；在低功耗模式下，为0.1～1.1μA。更为突出的优点是，它由多个功能模块构成，各个模块完全独立，定时器、I/O口、A/D转换、看门狗、LCD驱动都可以在主CPU休眠状态下独立运行，并可通过中断唤醒CPU，因而能使系统真正在最低功耗运行。

其次是选择外围器件，这也是低功耗设计中不可忽视的步骤。选择外围器件与选择微控制器类似，也要遵循尽量选择低功耗、集成度高等原则。另外一点就是否有可以切换供电断电状态的控制引脚。

语音报警电路选择了美国ISD公司的ISD1420。它除了语音质量好以外，还具有静态电流小（典型值0.5μA,最大值2μA），并且在录放音后会立即自动进入维持状态（仅需0.5μA）。另外一个非常重要的原因就是，它集成了前置放大器、自动增益控制、抗干扰滤波、输出放大器等，开发时仅需少量外围电路，这样也减少了增加功耗的因素，并增加了可靠性，提高了效率。

温湿度传感器选择了瑞士Sensirion公司的STH11。它一个传感器包括两个测量（温度和湿度），量程大，精确度高，可以侵入水中或加热，反映灵敏。而且值得注意的是，它是请求测量，在无请求时仅需0.3μA维持，因而很利于低功耗设计。

实时时钟选择了SD2000系列，它的工作电压低（3.5V），典型电流小（1μA），内置一次性电池，在断电情况下，时钟可使用5年。它还内置有EEPROM，解决了监测仪中数据存储的问题，而且SD2000中的EEPROM可以通过对引脚的设置来打开或关闭，达到了节省功耗的作用。

电源采用台湾Richtek公司的RT9167，它是一款低功耗稳压电路芯片，其工作电流为80μA，并且具有关断选择引脚。

2 电路设计

在选择好元器件的基础上，电路设计对发挥出元器件最佳性能，实现低功耗起着决定性作用。总结对监测仪的设计，用到了四个方面的低功耗设计策略。

首先是电源的设计。电源设计的是在系统中，对处于无谓等待或空闲的器件或电路采取关断电源来减少系统功耗的办法。由于存在着3V和5V两种方式电压，监测仪设计为双电源模块供电，语音芯片使用5V电源，其它芯片使用3.3V电源。考虑到语音报警的瞬时性，对1片RT9176，也关闭了语音芯片，使它们处于无功耗状态。对于其它器件，如微控制器、传感器和时钟，由于它们的连续工作特性，而设计成连续供电方式。另外，为了随时监测电源，还设置了电压采样监测信号，可根据电压状态产生系统报警和数据备份，增强系统的可靠性和实用性。

其次是对各个电路芯片的空置引脚的处理。对多余的非门、与非门的输入端接低电平，多余的与门、或非门的输入端接高电平，以防止输入端静电感应形成有效输入电平，造成逻辑状态无谓翻转，导致功耗异常。

再次是对于具有片选引脚芯片的处理。如实时时钟的EEPROM，将其片选引脚与微控制器的一个I/O脚相连，使片选与读/写信号相结合，只在读/写时才选通器件。

最后是对电阻的选择。对于输入引脚需要上拉电阻来驱动的，如I2C总线的数据线，上拉电阻在能满足驱动能力的前提下，尽量选大，以减少在上拉电阻上消耗的功耗。对于电中存在的其它电阻，如键盘中的分压电阻等，也采取同样的措施。

图2

3 软件设计

软件设计低功耗是在硬件低功耗设计的基础上，使系统在工作状态下尽量接近最低功耗。监测仪的设计过程中，着重用到了四个原则。

第一，合理利用微控制器的低功耗模式。由于系统采集数据并进行处理仅需要少量时间，所以在闲置期时可以尽量让微控制器处于满足运行要求范围内的最深低功耗工作模式，每一分钟通过实时时钟的闹钟引脚输出来唤醒，进行一次温湿度测量，时钟读取，LCD刷新，数据备份。键盘输入也作为可以唤醒的中断源用以处理异常情况，如关机、参数设置等。

第二，正如在硬件低功耗进分析的一样，要选择尽可能低的运行频率。本监测仪的时钟频率可降到100kHz，很大程度上降低了系统活动速度，减少了消耗电流。

第三，尽量避免A/D转换、扫描、延时时使用循环、查询、动态扫描等工作方式，使系统进行无谓的耗能运行。要合理利用定时器中断、外部中断、模块中断等硬件资源。

第四，输出口尽量在闲态时将I/O口拉到高电平，特别是有上拉电阻的I/O口，可以减少在电阻上的能量损失。

根据以上原则设计的主流程如图2所示。

4 低功耗设计结果

以上是从硬件设计和软件两个方面介绍了本监测仪设计时用到的低功耗资源。它对其它对功耗敏感的嵌入式系统开发都具有借鉴意义。

监测仪范文第2篇

关键词 电压监测仪 运行状况 整改方案 效果 发展前景

一、电压监测仪的发展史及其有关资料

（一） 电压质量的重要性

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命有着重要的影响，电压质量合格率已作为各级供电、发电企业上等级、达标的主要考核指标。对电压的记录，从以往的人工手抄发展到通过现代电子技术实现对电压的自动监测、分析、统计、打印。

目前我公司电压监测仪实时监测着所辖变电站110kv电气化铁路专线及10kv母线电压。电压监测仪已成为了电压监测的主要工具，为电力发展做出了贡献。

（二）主要技术要求

1、使用条件要求

（1）环境温度：-5～40℃。

（2）相对湿度：40℃时20%～90%。

（3）大气压力：79.5～106.0kpa（海拔2000m及以下）。

2、外观要求

（1）监测仪的面板应整洁美观，字迹清楚醒目，各显示器及调整器件应安装得当。

（2）监测仪的外表面应光洁而无明显的机械损伤和涂覆层剥落等现象。部件安装正确，牢固可靠，操作灵活，各紧固部位无松动。塑料件无气泡、变形等缺陷。

3、功能特性要求

（1）具有监测电压偏差及直接或间接地统计电压合格率或电压超限率的功能。

（2）记录式电压监测仪能贮存与显示电压超上限累积时间、电压超下限累积时间及电压监测仪总时间。

（3）统计式电压监测仪的功能特性要求：①有按月和按日统计的功能，能显示或打印合格率及合格累计时间、电压超上限率及相应累计时间、电压超下限率及相应累计时间，至能贮存前一月和当月，前一日和当日的记录；②具有典型日监测数据显示打印功能的监测仪，其典型日可任意设定，一般不少于三日；c可按规定调显或打印贮存的各项记录与统计值；③在打印时不得对其他功能产生影响；④可显示年、月、日、时、分、秒，并能自动转换。

4、精度要求

（1）在正常使用条件下，应保证监测仪在被监测额定电压un？0%范围内，其综合测量误差rc≤？.5%。

（2）在正常使用条件下，整定电压值的上限值和下限值基本误差均为rz≤？.5%。

（3）在正常使用条件下，监测仪的灵敏度k≤0.5%。

（4）在正常使用条件下，监测仪内时钟误差每天不大于？s或每年不大于？min。

二、改造前电压监测仪及其回路存在的不足

（一）仪表本身

仪表本身的时钟不准确的问题，使统计数据时间偏移；仪表显示屏笔划残缺不全的情况；仪表系统本身有统计数据紊乱的现象，丢失数据或统计数据不全，不能反映母线的正常运行情况。

（二）母线电压监测仪

2007年7月23日，110kv西演变电站10kv5号母线电压监测仪内部短路，造成电压互感器计量保险熔断，直接影响了电能表的正确计量。

（三）刀闸、保险

因为没有专门的刀闸与保险，给检修和试验带来不便。有相当一部分变电站端子排接线密集，频繁拆接线容易造成电压互感器二次短路或接地。

（四）电压监测仪

改造前的电压监测仪需要使用电话线进行数据传输，使得远传读取数据需要较长的时间，还需要专门的设备。而且长期占用班组的微机，给班组的管理工作带来一定的影响。另外远传数据有一定的技术含量，运行人员还需要多次培训，有时还仍然不能保证熟练掌握。由于电话线传输中存在不畅通的情况，在远方读取数据时不能保证随时准确地完成。

（五）端子排

端子排的老旧问题，标识不规范。

（六）电压监测仪

电压监测仪安装位置与运行设备，给运行人员操作带来了不便；端子排距离太近，给消缺工作带来了困难。

三、电压监测仪的改造方案

（一）进行仪表更新

1、更换为第四代智能型电压监测仪，功能更强大。

2、更新后电压监测仪的主要技术指标：

（1）显示值相对误差：

（2）统计精度：≤0.02%

（3）灵敏度：

（4）分辨率：

（5）时钟误差：1s

（6）通讯波特率：19200

（7）功耗：

（8）监测电压：ac（110v、220v、380v）？0%

（9）绝缘电阻：>19m%r

（10）泄露电流：

外型尺寸：230？45？2（mm）挂式

重量：0.8kg

3、对dt7-g设置并进行校验

（二）加装小型断路器

1、在端子排和电压监测统计仪之间加装小型断路器

该断路器的额定开断电流值为1a，当电压监测仪发生故障时断路器提前动作，不影响电压互感器二次回路及其设备正常工作。

加装断路器后的优点：①检修工作方便；②当电压监测仪进线发生短路或接地时，有效地阻止了事故的蔓延，保证了其它设备的正常运行；③遇到监测仪死机或缺陷时，无须从端子排停电，新型的dt7-g电压监测统计仪断电重启即可消除故障；④方便带电周期试验工作，节约时间又安全。

2、规范电压监测仪的安装位置加装在公共测控屏后方，与其他设备保持一定的距离，既方便了运行人员操作，又增加了安全性。

（三）端子排改造

（1）规范微机打印标识，使接线更标准化；

（2）接口更整齐，防止和其它回路误重叠接线；

（3）使实物图和二次接线图更好的吻合，方便了线路的查找。

参考文献：

[1]电压监测仪订货技术条件.中华人民共和国行业标准dl500-92.

[2]gb12325.电能质量.供电电压允许偏差.

[3]gb4793.测量、控制和实验室用电气设备的安全要求.仪表外观要求检查.

监测仪范文第3篇

关键词： GPRS；电压监测仪；应用

中图分类号：TM933.2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110150－01

为了保证电网的安全运行，了解电网运行状况，需要对电网的电压运行参数进行实时监测。而电压是电能质量的主要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大的影响，给用户提供优质的电能是保证用户安全生产、产品质量和设备使用寿命的前提条件之一。电压监测仪就是一种用于监测电压变动的仪表，可应用于各类电压等级的电压实时监测功能，具有报警不可靠电压及不合格电压的功能。

1 电压监测仪的选用

电压监测仪是电压监测的主要手段，早期采用的是走字表底型记录电压时间的电压监测仪，它自TV引入被测电压交流为100V，用电压比较器判断电压超上限、超下限，有三排走字轮分别累计电压总监测时间、超上限时间及超下限时间，由人工计算求出电压合格率。20世纪80年代国内开始使用了第二代电压监测仪——统计式电压监测仪，这种电压监测仪以数码管显示电压的最大值、最小值、超上限率、超下限率、合格率等数据。抄表方式从人工抄表、IC卡抄表、掌上电脑抄表，发展到通过MODEM电话线远传，一直到近几年采用GSM短信、GPRS传输数据的抄表方式，提高了电压监测管理的自动化水平。

现代的电压监测已从模拟电路完全过渡到数字电路，从单纯的电压监测发展到具有谐波测量，分析的功能，从单纯的电压合格统计到分时、多时段的电压合格的监测分析。储存的历史数据达到两个月的每5分钟电压值，叁年的月有效电压、谐波畸变率。电压监测仪已不仅是作为合格率的单一统计仪表，已发展成具有多功能的监测，分析的仪表。在电压监测仪上使用GPRS通讯与其它通讯方式比较有取数快捷，方便的特点，因此目前广西电网公司梧州供电局采用的是GPRS电压监测仪。

2 电压监测仪的组成及原理

GPRS电压监测仪的框架结构上说分为交流信号采样，有效值运算放大器，压频转换，单片机运算、统计，大容量不挥发静态存储器，显示分为数码管和液晶两大类。面板上有薄膜按键作为手动查询数据和仪表各项参数的设定。

交流采样部分：主要功能是隔离交流高电压与内部电路。用坡莫合金的电压互感器无畸变地进行物理上安全隔离，利用交流有效值运算放大器作为前置放大，然后用V-F变换成数字信号。

单片机部分：仪表选择用AT89C55WD增强性能的单片机作为处理数据的核心，程序固化在内部20K Flash存储器中，高精度的时钟芯片产生的秒脉冲作为单片机中断源。达到每天误码率差在1S之内。根据国家对电压监测仪的标准要求，采样的电压数据是每秒一次，再对60秒作算术平均，取60秒的平均值进行相关的统计的基本样本值，记录电压超标的累计时间，和极值发生时刻。单片机作为数据处理的核心，编制严密的程序是保证仪表能准确、稳定的保证。

3 电压监测仪的安装流程

由于作者亲自参与了GPRS电压监测仪的校验、安装和调试，所以对安装整个流程非常熟悉，现简单介绍其安装流程。

1）检查仪表外观无破损，侧面系数标签和仪表标识应完整，附件中有天线一根。

2）确认SIM卡已开通GPRS和拨号语音功能。

3）打开仪表面板，插上SIM卡，检查卡座是否锁紧，卡在卡座内是否位置正确。

4）对照小面板内侧的接线图指示，以实际电压插好S4跳线。打开仪表下方的接线盖，左下方的白色方框内是跳线夹，插在左侧监测380V、中间监测220V电压，右侧监测110V电压。在本局安装的电压监测仪选用380V、110V两档电压值。

5）仪表大面板装上，表后的挂板螺丝松开拉开挂板后拧紧螺丝，挂表在安装位置。

6）在仪表上面的天线座内拧上附件中的天线，检查是否拧紧到位。

（注意事项：上述操作时应无电操作。）

7）两根电源线接入相应电压的接线孔内，拧紧螺丝。把小面板装上。如不能在无电下接线，应先用绝缘胶带包好线头，不要发生短路，火线碰壳等事故。

监测不同电压，将电源线接入相应的端子内。

RS232为掌抄通讯口。

8）通电后仪表应有显示，观察网络指示灯应闪亮（600ms亮-600ms灭），然后是单闪（75ms亮-3s灭），表示仪表在寻找网络，几分钟后开始双闪（75ms亮-75ms灭-75ms亮-3s灭），表示仪表已成功登陆GPRS网络。在信号不好的地区，可能登陆的时间会长一点，有时达十几分钟。可断一次电，再重新上电，并换用长天线。

9）做好额定电压，上限电压，下限电压，仪表系数，仪表号等参数设定。如果不符合要求应更改，更改后的数值是在设定全部结束后才能生效。否则是不能生效的。注意如果设了密码，在设定开始应输密码，否则参数更改也是无效的。

10）设定后应再检查所有参数正确无误。等一分钟后面板才能以新设定的电压值显示。

11）检查时钟的时间是否当前时间。误差大应当重新设定，应再次检查是否正确。

12）用手机拨打SIM卡的卡号。在一声振铃后，关掉手机。网络指示灯应长亮（0.5s）一下，紧接着继续长闪一下，其余时间都应当双闪。表示网络基本上是通的。

13）服务器软件的安装，并在用户电脑上进行使用测试。

4 结论

通过两年时间的平稳运行，GPRS电压监测仪的应用提高了电压监测数据的准确性、真实性和完整性，有效地减少了管理人员统计和录入数据的时间，加大了分析，便于对合格率较差的监测点制定相应的整改措施，有效地提高了供电电压合格率的管理水平。运行两年一直控制着良好的电能质量，电压综合合格率都超过95％，保证了电网的安全运行。

监测仪范文第4篇

心脏病监测

原发性扩张型心脏病是指一种不明原因心腔扩大，心肌收缩期泵功能障碍，导致人体供血不足的疾病。

考伊20多岁前一直身体健康，患病前经常玩苏格兰简式曲棍球和踢足球。但他3岁那年，心脏开始出现问题。

2006年，考伊第6次心脏病发作，之后被确诊为原发性扩张型心脏病。他的父亲和叔叔均死于这种疾病。

2006年12月，考伊开始佩戴一种先进心脏监测仪――自动减颤器，这种火柴盒大小仪器由总部设在德国柏林的百多力有限公司生产。

考伊需要把自动减颤器一直戴在腰上，卫星会跟踪自动减颤器上的信号发送器，并把考伊心脏跳动情况以信号形式传给百多力有限公司。如传送信号显示考伊心跳不规律，百多力有限公司就会立刻通知距考伊家最近医院，随后医院会与考伊联系或派医护人员过去。

释放电流

在英国，像考伊一样佩戴自动减颤器的心脏病患者目前仅有100人左右。

百多力有限公司通过自动减颤器和卫星信号，迅速了解患者病情变化并及时通知医院对患者进行治疗，可以节省不少时间，而这对于心脏病患者而言可能意味着生死之别。

自动减颤器不仅可以监测心脏病患者心跳状况，而且当它发现患者心跳不规律，并判断患者心跳可能停止时，会自动释放电流，通过电击方式使心脏恢复正常跳动。

自动减颤器可向患者身上释放800伏电流，把患者心脏电击回正常跳动频率。这种应急治疗方法为医护人员赶去患者身边留出更多时间。

生活改变

佩戴自动减颤器使得考伊的生活发生了不少重大改变。比如他不能开车，而且必须远离电器设备，以防自动减颤器或其发出信号受到干扰。

考伊曾担任当地苏格兰简式曲棍球俱乐部会长，但戴自动减颤器后，他再不能像过去一样为自己队伍成败激动或感伤，这种刺激很可能促使自动减颤器向他身上释放强烈电流。

考伊还被医生警告，他必须在打完高尔夫球后保持冷静，否则自动减颤器可能会错误地识别为心脏病发作，并放出电流。

监测仪范文第5篇

关键词：无汞电极、差分脉冲、阳极溶出

Abstract: Water-line automatic monitor of heavy metals using mercury electrodes, not only to avoid contact with mercury mercury-film electrode to be regularly replaced the shortcomings, but also reduce environmental pollution, high-precision differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV), can effectively remove dissolved residual current of oxygen and other background currents, the lower limit of detection, the sensitivity increased.Key words: Mercury electrode; Differential pulse; Anodic stripping

1 引言

水环境是人类生存环境的一个重要子系统，人类生产和生活都时刻离不开水。重金属污染是危害最大的水污染问题之一，重金属具有毒性大、在环境中不易被代谢、易被生物富集并有生物放大效应等特点,严重威胁人类和水生生物的生存。为了加大对水污染的监控力度，国家环保总局规定重点水质污染源必须配备各类水质在线自动监测仪，水质重金属在线自动监测仪的市场需求巨大。

根据国家环保总局规定的水质重金属检测标准，目前国内水质重金属在线自动监测仪主要采用的阳极溶出伏安法具有仪器简单、检测下限低、灵敏度高等优点。但是，常规阳极溶出伏安法由于背景电流的影响，检测下限和灵敏度受到限制。差分脉冲溶出伏安法能够消除背景电流的影响，使检测限下降、灵敏度大为提高。目前，国内尚没有厂家生产基于差分脉冲溶出伏安法的水质重金属在线自动监测仪，主要依赖进口，不仅价格昂贵，运行费用高，维修配件也缺乏。

2工作原理

阳极溶出伏安法水质重金属在线自动监测仪主要由试剂输送系统、电化学检测系统和自动控制与数据处理系统组成见下图：

2.1试剂输送系统

能够自动完成被测水样、蒸馏水、缓冲液及标准溶液的定量输送和电解池的清洗。由计量泵、电磁阀及输送管路构成，根据微控制器的控制指令，能够自动完成试剂（被测水样、蒸馏水、缓冲液及标准溶液）的定量输送和电解池的清洗。

2.2电化学检测系统

电化学检测系统由电解池和恒电位计构成，电解池是对重金属离子电解富集和阳极溶出的装置，采用三电极系统：工作电极(WE)、辅助电极(CE)和参比电极(RE)。根据微控制器根据设置的D/A值扫描电压输出到恒电位仪上，控制工作电极的电位，同时记录A/D测得的流过工作电极的电流，实现电化学溶出伏安测量。

电化学溶出伏安测量分为三步：富集、静息和溶出：首先是在一定电位下将被测金属离子通过阴极电解还原沉积在工作电极上：

Mn+ ＋ ne M

经过静息一定时间，使被富集的物质在工作电极上分布均匀，以提高分析结果的再现性。

然后，工作电极向正电位方向扫描, 使已沉积的金属电解溶出：

M Mn+ ＋ ne

电解沉积过程相当于一个浓缩富集过程,被测离子从较大体积的溶液中被沉积到小体积的电极上,使其浓度有很大的提高,因而在溶出过程中能产生较大的电流。所以溶出伏安法具有较高的灵敏度,最低检测限可达10－12gL-1。

记录溶出过程中的电流-电位曲线称为溶出伏安曲线, 曲线中的峰电位与被测离子的性质有关，峰电流ip的大小与电解沉积的金属离子浓度、溶液粘度、金属离子扩散系数、电解富集时间、电极形状和面积、电位扫描速率、搅拌速率及温度有关。在其它条件一定的前提下，峰电流ip与溶液中被测离子的浓度cM成正比：

ip＝K.cM

差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)是在溶出过程中，在缓慢线性变化的直流扫描电压上，叠加小振幅的矩形脉冲电位，如图所示：

对于差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV )，当直流电压扫描达到离子的氧化电位之后，由于电极反应己经产生，所加的脉冲电压就使电极产生脉冲氧化电流，由于这一电流是离子氧化产生的，属于法拉第电流iF，法拉第电流随时间下降的速度很慢，是以t-1/2关系下降的。在施加脉冲电压的时候，同时对电极下的双电层也有充电作用，因而产生脉冲电容电流iC，电容电流是以e-t/RC关系下降的。t为施加脉冲的时间延迟，RC为溶液电阻与双电层电容的乘积即时间常数，电容电流比法拉第电流的下降速度快很多，因此经过一定的时间延迟，电容电流几乎衰减为零，而法拉第电流仍然很大。这时采样的电流是己经除去了电容电流的法拉第电流，由此信噪比可提高100倍左右，使检测限降低，灵敏度提高。

2.3自动控制与数据处理系统

该系统通过微控制器设定好的控制指令，采用多线程步控，控制计量泵、电磁阀及恒电位计，自动实现被测溶液进入电解池、加缓冲溶液、加标准溶液前测量（富集、静息和溶出）、加入标准溶液、加标准溶液后测量（富集、静息和溶出）、测量结束后排出样液、进超纯水清洗电极、管路和电解池等。

根据微控制器设置的D/A值，扫描电压输出到恒电位仪上，同时记录A/D测得的流过工作电极的电流。由微控制器对上传的数据采用最小二乘法和FIR滤波技术进行数据预处理，画出相应的溶出峰电流曲线，系统对数据曲线进行一次微分，计算加入标准溶液前后的峰电流值，标准加入法可以有效地克服基体效应。先测得试液体积为Vx的被测离子的峰电流h，再在伏安池中加入浓度为Cs、体积为Vs的被测离子的标准溶液，在同样实验条件下测得峰电流H，则由：

H=KCx

H=K，(Cx+ΔC)

由于加入标准溶液的量很少，不影响试液基本组成，K=K，。设加入的标准溶液相对原被测溶液的体积很小(Vs

ΔC＝Cs.Vs/Vx

从而可计算得出被测溶液的浓度为：

Cx=Cs.Vs.h/(H-h))Vx

微控制器依据上述公式计算，并将结果显示或通过互联网传输给政府部门。

3 关键技术

3.1高性能长寿命无汞工作电极的设计与制作

重金属离子的阴极电解富集和阳极溶出都是在工作电极上完成的，工作电极的电化学性能及使用寿命至关重要。

3.2 阳极溶出伏安测量工艺条件的优化

由于电解液酸度及离子强度、电解富集电位及时间、电位扫描及速率、温度控制等，对电化学溶出伏安测量的准确性及精度影响很大，采用正交化试验设计，优化阳极溶出伏安法测量重金属的工艺条件。

3.3 恒电位计的设计与制作

恒电位计是控制工作电极电位及测量工作电极电流的重要器件，其性能直接决定了电位控制的准确性、稳定性和精度，也必将影响溶出伏安测量的准确性及精度。尤其是本项目采用差分脉冲阳极溶出伏安测量技术，对恒电位计的性能要求更高。本项目将参照高性能电化学工作站恒电位控制线路的原理，结合计算机仿真模拟技术进行优化，设计出高性能恒电位计电子线路，并据此制作恒电位计。

3.4 自动控制与数据处理程序

差分脉冲电位扫描的控制及电流信号采集的同步性的研发，在分析高性能电化学工作站差分脉冲电位扫描测量的原理的基础上，结合计算机仿真模拟技术进行优化，设计出符合测量要求的自动控制与数据处理程序。

4 结语