(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211102674.3 (22)申请日 2022.09.09 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115184427 A (43)申请公布日 2022.10.14 (73)专利权人 中大智能科技股份有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区学士街 道学士路755号 (72)发明人 童志峰　尹小波　 (74)专利代理 机构 湖南正则奇美专利代理事务 所(普通合伙) 4310 5 专利代理师 肖美哲 (51)Int.Cl. G01N 27/30(2006.01) G01N 33/18(2006.01)G05B 19/042(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 3/05(2006.01) H03M 1/06(2006.01) (56)对比文件 CN 113932765 A,2022.01.14 审查员 姜乐 (54)发明名称 应用于pH传感器的温补实验方法 (57)摘要 本发明公开了应用于pH传感器的温补实验 方法， 涉及水质监测技术领域， 解决了现有技术 没有考虑液体pH值对pH传感器电极老化的影响， 以及环境温度对被测液体pH值变化的影 响， 导致 pH值监测不准确， 无法对水质安全进行及时准确 预警的技术问题； 本发明在温度实验平台一的基 础上， 结合预设温度序列构建获取ADC温度补偿 模型， 以及在温度实验平台二的基础上， 结合预 设温度序列和预设pH序列构建获取电极温度补 偿模型， 通过ADC温度补偿模型和电极温度补偿 模型能够保证pH传感器在变化的施工环境温度 中能自动进行温度补偿， 从而消除温度对测量精 度的影响， 进一 步提高pH传感器的测量精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115184427 B 2022.12.13 CN 115184427 B 1.应用于pH传感器的温补实验方法， 其特 征在于， 包括： 在可程式恒温箱中放置pH传感器的板载温度芯片、 ADC和MCU， 将pH传感器的温度探头 和pH电极设置在可程式恒温箱外部一侧， pH电极用于测量pH标准液； 可程式恒温箱外部另 一侧设置有 上位机， 构建生 成温度实验平台一； 其中， 上位机与pH传感器相连接； 其中， 板载 温度芯片、 AD C、 MCU焊接在pH传感器电路板上， 板载温度芯片用来测量pH传感器电路板的温 度； 在温度实验平台一的基础上， 按照预设温度序列对pH传感器进行温度加载， 并通过所 述上位机对输出的温度、 pH值采集处理后获取输出值报表 一， 根据输出值报表 一构建AD C温 度补偿模型； 在可程式恒温箱中放置pH传感器的pH电极、 温度探头、 pH标准液以及MCU， 并将pH传感 器与可程式恒温箱外部的上位机相连接， 构建温度实验平台二； 其中， 在温度实验平台二 中， 温度探头用于测量pH标准液和pH电极的温度； 上位机与pH传感器通过RS485串口线进行 连接； 在温度实验平台二的基础上， 根据预设温度序列和预设pH序列对pH传感器进行温度加 载和pH加载， 并通过所述上位机对输出的温度、 pH值采集处理后获取输出值报表 二， 根据输 出值报表二构建电极温度补偿模型； 将ADC温度补偿模型和电极温度补偿模型写入MCU中， 完成pH传感器的ADC温度补偿和 电极温度补偿； 基于预设温度 序列构建ADC温度补偿模型， 包括： 构建ADC温度补偿模型， 如公式(1)： pH(Ti)=pH0+C1tTi+C2tTi2 (1) 其中， pH(Ti)为pH传感器在第i次测量温度值条件下的输出值， Ti为pH传感器第i次测量 的温度值； i=1， 2， 3， …， 6， 单位为℃， 分别对应6个温度梯度； 将ADC温度补偿模型改写成矩阵形式如公式(2)： BX=Y (2) 其中， 矩阵X定义 为 ， 矩阵Y定义为 ， 矩阵B定义 为 ； 由公式(2)得到 ， 求解出矩阵 ， 进而求解出ADC温 度补偿模型； 将得到的ADC温度补偿模型写入到 MCU中， 完成ADC温度补偿； 基于预设温度 序列和预设pH序列构建电极温度补偿模型， 包括： 构建电极温度补偿模型， 如公式(3)： N(i+j‑1)(Ti,pHi,j)=N0+C1tTi+C2tTi2+C1ppHi,j+C2ppHi,j2+CtpTipHi,j (3) 其中， N(i+j‑1)(Ti,pHi,j)为pH传感器在第i次温度值、 第j次pH电极给定pH值条件下的输 出值， pHi,j为pH传感器第i次测量内部温度值时第j次pH电极给定的pH值； i=1， 2， 3， …， 6， 分 别对应6个温度梯度； j=1， 2， 3， …， 11， 对应11个pH梯度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184427 B 2将公式(1)改写成矩阵形式， 如公式(4)： AX=Y (4) 其中， 矩阵X定义 为 ； 矩阵Y定义为 ， ； 矩阵A定义 为 ， ； 其中， 矩阵A为AX= Y的系数矩阵； 由公式(4)得到 ， 得到参数矢量 ， 进而求解出电极温度补偿模型； 将得到的电极温度补偿模型写入到 MCU中。 2.根据权利要求1所述的应用于pH传感器的温补实验方法， 其特征在于， pH传感器包括 板载温度芯片、 ADC、 MCU和温度探头； 上位机与pH传感器相连接， 用于显示pH数据和温度数 据； 板载温度芯片、 ADC和MCU焊接在pH传感器的电路板上； 且ADC用来采集pH信号和温度信 号， 并传输给M CU进行信号 解析处理。 3.根据权利要求1所述的应用于pH传感器的温补实验方法， 其特征在于， 在构建ADC温 度补偿模型时， 预设温度序列中的温度包括0℃， 10℃， 20℃， 30℃， 40℃， 50℃， 共6个温度梯 度； 在构建电极温度补偿模型时， 预设温度序列的温度包括0℃， 10℃， 20℃， 30℃， 40℃， 50 ℃， 共6个温度梯度。 4.根据权利要求1所述的应用于pH传感器的温补实验方法， 其特征在于， 预设pH序列的 pH值包括0， 1， 2， 3， …， 10， 共11个pH梯度。 5.根据权利要求1所述的应用于pH传感器的温补实验方法， 其特征在于， 在构建ADC温 度补偿模 型或者电极温度补偿模 型时， 每个温度梯度保温1小时， 相 邻温度梯度升温时间为 0.5小时； 在构建电极温度补偿模型时， 每 个pH梯度保持6分钟。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184427 B 3