[发明专利]自动调整pH值的方法和装置

说明书

本发明涉及一种将化学溶液的pH值自动调整到期望值的系统(方法和装置)。

pH值是生物溶液(缓冲溶液)至关重要的性质。因而，调整pH值是制备缓冲溶液的基本程序以及实验室的日常工作。通常，pH值是通过使用pH计测定的。传统地，将不想要的pH值调整到期望值是在pH计的监测下通过手动向缓冲溶液中加入适量的酸或碱来完成的。然而，这样不容易估计要加入的酸或碱溶液的量，并且难以控制所加入的酸或碱溶液的量。常常需要重复多次地交替加入酸或碱才能达到期望的pH值。因而，这使得溶液的制备过程是令人烦恼和费时的。

许多专利(US3730615、US3769178、US4058365、US4266942、US4302299、US4859608、US4940551和US5291418)公开了不同的自动滴定的方法。虽然这些自动滴定仪可用于调整溶液的pH值，但是它们不适宜实验室的日常使用。所有这些已知的方法(程序)包含复杂的计算和建立某种数学曲线。它们需要输入许多预先设定的参数。此外，它们没有自动选择要加入的合适的滴定剂的装置，并且不能很好地处理过量的问题。另外，这些滴定仪价格昂贵。因而，这些局限性限制了用于调整pH值的自动滴定仪的使用。

本发明提供了一种简单而又可行的系统(方法和装置)，该系统可自动加入所需的适量酸或碱以获得期望的pH值。因而，本发明将极大地简化pH值的调整程序，使这项工作变得更加容易、快捷、有效和准确。

本发明的主要目的是提供一种快速、有效和准确地自动调整溶液pH值的系统(方法和装置)。

本发明的又一个目的是提供一种自动的pH值调整系统，它不需要复杂的计算或建立任何数学曲线，从而不用输入许多预先设定的参数并相应地简化了操作程序。

本发明的另一个目的是提供一种能自动调整pH值的新的pH计，它简单、便宜并容易制造。

本发明的调整过程被一个微处理器控制，该处理器能不断地完成通过一种普通的pH计测得的溶液的实际pH值与通过操作者输入的期望值之间的相减。所计算差值的极性(即正或负)决定了要加入的试剂(酸或碱)。所计算差值的大小决定了借助一系列间断性的矩形波电流脉冲而加入的试剂的数量，该脉冲的持续时间或强度随着差值的变化而变化，从而控制调整试剂的分配器。这样，如果算得的结果(期望值减去实际值)是负值则意味着实际的pH值高于(碱多了)期望的pH值，基于计算结果的绝对值发出所产生的电流脉冲信号以把酸加到溶液中，直到pH值降到期望的值。相反，如果计算结果是正的则意味着实际pH值是低于(酸多了)期望的PH值，电流脉冲被发出以把碱加至溶液中，直到pH值升到期望的值。当计算结果是零或很接近于零时，该操作自动停止。

本发明的新特征在下面的权利要求中进行了阐述。然而，发明的本身(包括它的结构和它的操作方法)以及其它的目的和优点，当和附图一起阅读时将会从下面描述的具体实施例中得到最好的理解。

图1是一个描述本发明的程序和pH值调整系统的组成的流程图。

图2描述的是本发明的机械组成的结构。

图3是本发明的装置的全部外观示意图。

本发明主要包括两个主要部件：一个微处理器(电子部件)和两个液体分配器(机械部件)。

微处理器包括以下功能构件(参照图1)：计算器1、电流脉冲发生器2和输出控制器3。

计算器1不断地完成期望值(A)和测量值(B)之间的相减(A-B＝？)，其中A被操作者输入，B被一个内部相连的pH计测量。该测量值在pH调整的过程中随时变化。可以得到三种不同的测量结果5：

1)0                           (如果A＝B)

2)正值(0.5、1、2……)         (如果A＞B)

3)负值(-0.5、-1、-2……)      (如果A＜B)

计算结果5的输出作为一种信号去控制接续操作。

电流脉冲发生器2能不断地产生不同波形的DC电流脉冲6，该不同波形电流的持续时间或强度随着该差值的绝对值的大小变化而变化。如果计算结果是零(当A＝B)，电流发生器2被关闭以致于没有电流输出产生。这里用作实施例的是持续时间不一样的三种不同的矩形脉冲波形。对于这三种不同的输出波形，电流脉冲持续时间7随着绝对值的减小而从长变短，但是两脉冲之间的间隔8是同样大小的。电流脉冲持续时间7被用来控制液体分配器的开关的打开时间。在每次分配之后，电流脉冲的间隔8为加入的酸或碱试剂与被实验溶液(subject solution)相混合提供时间。