[实用新型]一种便携式双通道电化学分析设备

说明书

技术领域

本实用新型属于电化学分析技术领域，特别是涉及一种便携式双通道电化学分析设备。

技术背景

电化学分析是分析化学的一个重要研究领域，各种电分析方法也已被广泛地应用于化学、生物学、材料学、环境科学等领域。由于电分析方法通常要采用电测量(或控制)装置，这也导致了电分析仪器的发展。迄今为止，国内外的许多厂商已经开发出了多种电分析装置，如恒电位仪、极谱仪、电化学分析测试系统/工作站等。我国从20世纪90年代以来，在电分析仪器的研发方面取得了一定的成绩，已经开发出多种商品化的电分析仪器，在一定程度上满足了科研教学及分析应用的需要。然而，从整体上看，国内的电分析测试仪器在性能与功能方面较之国外同类产品尚有一定的差距，对现有产品的改进及研发新的电分析仪器依然是一项非常有意义的工作。

中国实用新型专利申请号为200610113140.5公开了一种手持型电化学分析仪，该手持型电化学分析仪包括一壳体，所述壳体内设置有一恒电位器、一控制器和电源，所述壳体外表面上设置有与所述控制器连接的液晶屏、按键及存储卡接口；所述控制器通过接口与所述恒电位器连接；一电极，一端通过引线连接所述恒电位器，另外一端裸露在所述壳体外面。该手持型电化学分析仪可用于现场快速水质分析，具有体积小，结构简单，操作方便，成本低的优点。

但是，由于其处理器是基于ARM7和Linux，且采用单通道检测，其处理速度不尽如人意，且采用Linux作为操作系统，相对来说，较为复杂，无法满足设备控制的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既方便携带，而又可满足多种测量需求的便携式双通道电化学分析设备。

为了实现上述实用新型目的，采用的技术方案为：

一种便携式双通道电化学分析设备，包括供电电路、微处理器、恒电位电路、三电极系统、电流检测电路、SD卡存储电路、通讯接口电路、液晶显示电路、按键输入电路；所述微处理器作为设备的处理核心，其采用微信号架构的DSP，并分别与供电电路、恒电位电路、电流检测电路、SD卡存储电路、通讯接口电路、液晶显示电路、按键输入电路连接；所述恒电位电路及电流检测电路均采用双通道结构，其两端分别与三电极系统和微处理器连接。

上述技术方案中，所述恒电位电路由D/A转换器、运算放大器、反相放大电路及反馈电阻组成。

所述三电极系统与扫描电压连接的运算放大器采用大电流运算放大器和小电流精密放大器两种，并利用继电器进行切换，所述继电器由ULN2003A驱动。

所述电流检测电路利用继电器将超过10mA的电流切换到大电流运算放大器，并采用模拟多路选择器实现多量程的电流测量，且对于nA级电流的检测，先利用分压电阻对运放的输出电压进行分压，然后再接反馈电阻，所述分压电阻的阻值远小于反馈电阻的阻值。

所述微处理器和SD卡通过SPI连接。

所述通讯接口电路包括实现与计算机连接的USB接口电路和用于网络连接的LAN接口电路。

所述微处理器通过PPI接口与液晶显示屏连接。

所述微处理器采用嵌入式操作系统ThreadX，并设置有TCP/IP协议栈lwIP。

本实用新型采用数字信号处理器DSP作为微处理器，由按键设定电化学扫描方法和参数，微处理器控制两路恒电位电路进行电位扫描，并由电流检测电路通过A/D将电极电流转化为数字信号。设备带有数据处理功能，能进行滤波、微分、积分、小波变换等多种信号处理。扫描和分析结果可以保存到SD卡中。还可以通过USB与计算机连接，或通过LAN与网络连接。

本实用新型具有如下特点：

1、本实用新型将嵌入式技术与电化学分析技术结合起来。采用了一个嵌入式操作系统，在此基础上，整合了信号控制与采集、信号分析和数据处理、SD卡控制、FAT32文件系统、按键输入控制、液晶图形显示、USB控制、LAN控制等程序模块。

2、本实用新型基于DSP和ThreadX。DSP的处理速度比ARM7快很多，尤其是数字信号处理方面有很大优势，且资源更多(带16M SDRAM，可以一次采集很多很多的数据，又可以控制彩色的大液晶屏)，而ThreadX是一个简单的嵌入式操作系统，没有Linux的复杂，但却能满足设备控制的要求。

3、本实用新型由于采用DSP作为控制器，因此数据运算功能很强，可实时进行峰值提取、平滑、滤波、微分积分等运算，还可以计算小波变换以提取、放大隐含信息等等。

4、本实用新型采用双通道测量，可以两路同时用不同的分析方法、参数来测量。