智能伏安极谱仪的研发

摘要

极谱分析是电化学分析领域中的一个重要分支,由于极谱分析具有较高的灵敏度和分辨率,干扰少且应用范围广,因此引起电化学分析工作者的重视,并逐步取代了有色金属化学分析方法.随着地质工作的发展,对极谱分析提出了更高、更新的要求,力求进一步扩大极谱分析的应用范围和提高极谱分析的测定灵敏度,这样就更促进了极谱新技术的研发和应用.目前中国市场上所使用的伏安极谱仪大都是由国外公司生产,价格非常昂贵;而国内厂商生产的伏安极谱仪虽然价格相对较低,但精度、灵敏度却满足不了需求,而且在使用中稳定性也不够好,难以大范围推广使用.由此可见,自行研发综合性能更高、价格适中的智能伏安极谱仪是必然的要求.该论文建立在南开大学与天津地质研究院合作研发项目的基础上,参考国内外智能测量、控制和检测技术,结合新型单片机智能控制及计算机高级编程语言、数据处理等,探讨对原有的微机伏安极谱仪进行以智能、精确、稳定、高速为目的进行二次开发的相关问题.我们把单片机和个人计算机(PC)有机结合起来,单片机作为下位机实现实时控制和测量采样,PC作为上位机实现参数设定和数据处理.单片机的使用,避免了单纯使用PC而出现的实时性不高、过程失控等复杂问题.而上位机的高级语言编程,很好的发挥了PC的强大优势:编程方便快捷、实验设置直观、数据高速处理、数据海量存储等.编程方面,力图做到上位机用户界面友好、功能全面强大、软件系统性能稳定,很好的满足了伏安极谱仪在实时测量等各方面的技术需求.具体实现了线性扫描等多种电化学扫描方式,就最终样机来看,该仪器系统智能化程度好、测量精度高、测量速度快、采集数据可靠等诸多方面,不但基本符合既定技术要求指标,还完全具备了应用推广潜质,为中国微量元素测量领域提供了一套具有较高实用价值的电化学分析仪器制作方案.

目录

文摘

英文文摘

一智能伏安极谱仪

1.1伏安极谱仪概况

1.2智能伏安极谱仪简介

1.3智能伏安极谱仪的结构原理

二智能伏安极谱仪的硬件系统结构

2.1 AVR单片机AT90S8515

2.1.1ATMEL的产品特点

2.1.2AVR单片机概述

2.1.3RISC精简指令

2.1.4AT90S8515系列单片机的体系结构

2.1.5AT90S8515引脚说明

2.2 D/A转换电路AD669

2.2.1AD669简介

2.2.28515控制AD669D/A转换电路

2.3串行A/D变换器AD7703、并行A/D变换器AD976A

2.3.1AD7703简介

2.3.28515控制AD7703A/D变换电路

2.3.3A/D转换电路AD976A

2.4光电隔离电路

2.4.1采样干扰

2.4.2光电隔离降低干扰

2.5电源电路

三智能伏安极谱仪软件系统

3.1上位机PC与下位机8515单片机的通讯

3.1.1上位机与下位机的握手过程

3.1.2参数的传递

3.1.3扫描电压数据的传递

3.1.4扫描采点数据的接收、画点

3.2智能伏安极谱仪扫描的电化学方法

3.2.1单电位阶跃

3.2.2线性扫描

3.2.3循环伏安

3.2.4常规脉冲

3.2.5方波伏安

3.3扫描电位变化的数字量化

3.3.1线性扫描电压数字量化

3.3.2扫描电压数字量化引发的一些参量

3.3.3扫描电压数字量化的简要程序说明

3.4上位机程序界面及其功能实现

3.4.1基于Delphi6的人机界面

3.4.2主窗口界面

3.4.3部分重要功能界面

3.4.4数据平滑功能

3.4.5部分扫描采点结果、数据处理界面

3.5数据寻峰

3.5.1寻峰原理

3.5.2关键点

3.6元素含量的相关计算

四论文小结

五附录：参考文献

附图：硬件部分

致谢