[发明专利]一种用于极谱法中滴汞电极的滴汞周期调节方法和系统

说明书

本发明公开了一种用于极谱法中滴汞电极的滴汞周期调节方法和系统，该方法首先通过理论分析汞面高度与汞滴形成之间的关系，利用实验数据建立二次抛物线模型；利用该模型用来计算特定需求的滴汞周期所需的汞面高度；然后微控制器依据计算得到的汞面高度参数给升降杆驱动装置发送PWM驱动信号，升降杆带动滴汞杯提升；同时使用测距传感器实时将汞面的相对高度测量出来并以脉冲的形式反馈给微控制器，形成对汞面高度的闭环控制。针对不同的检测需求，准确调节汞面的相对高度达到控制汞滴的形成，从而提高极谱测量的精确度，减少汞的使用量，自动化程度提高，减少了人工干预，提高检测精度和检测效率。

技术领域

本发明属于极谱分析检测技术领域，特别涉及一种用于极谱法中滴汞电极的滴汞周期调节方法和系统。

背景技术

极谱法(polarography)通过测定电解过程中所得到的极化电极的电流电位曲线来确定溶液中被测物质浓度的一类电化学分析方法。滴汞电极是极谱法常用的一种特殊电极。它是汞从外径3～7mm，内径0.04～0.08mm的垂直玻璃毛细管下端流出，并形成汞滴而滴下的电极(每个汞滴不断地从小到大，当大到直径约0.5～1.0mm时，由于重力作用而滴下)。

极谱法通过检测滴汞电极的电流来计算被测物质的浓度，而极谱电流的大小受到汞滴的表面积大小影响，而每次测量汞滴都是新生成的，因此汞滴的形成很大程度上会影响测量精度。但传统的通过调节滴汞杯的高度无法准确控制汞滴的形成，并且滴汞杯的高度一般固定无法调节，导致滴汞的形成时间不能灵活控制改变。因此，需要根据不同的检测需求准确调节滴汞杯高度，控制汞滴的形成周期，使其灵活可控。

发明内容

本发明提供了一种用于极谱法中滴汞电极的滴汞周期调节方法和系统，其目的在于，通过汞面高度与滴汞周期之间的数学模型，准确的获知与滴汞周期匹配的汞面高度，并利用微控制器实现对滴汞杯高度的自动控制，实现滴汞周期的自动调节，有利于提高测量精度。

一种用于极谱法中滴汞电极的滴汞周期调节方法，包括以下步骤：

步骤1，构建汞面高度与滴汞周期之间的数学模型；

随汞面高度变化，测量用于极谱测量的标准溶液的极谱电流数据，使用多项式对汞面高度与对应的用于极谱测量的标准溶液的极谱电流数据进行曲线拟合，得到拟合函数关系式；并基于所述标准溶液的极谱电流与汞滴表面积的对应关系，以及滴汞周期和汞滴表面积的对应关系，构建汞面高度与滴汞周期之间的数学模型；

步骤2，依据步骤1所述数学模型和电化学测量仪器所需的滴汞周期计算出对应汞面高度；

步骤3，依据计算得到的汞面高度，改变滴汞杯的高度，实现滴汞周期的调节。

由于极谱法测量离子浓度的机理模型是Sevcik-Randles方程，此方程非常复杂，无法求解。本方法采用实验数据建模，但由于滴汞周期不易精确测量，因而通过大量分析实验，想出采用测量极谱电流来计算出滴汞周期。此方法具有更高的可操作性和实用性。

进一步地，对利用所述拟合函数关系式得到的拟合结果，采用最小二乘法计算均方根误差，选取均方根误差小于0.35时，对应的拟合函数关系式用于构建汞面高度与滴汞周期之间的数学模型；

其中，i表示极谱电流，h表示汞面高度。

进一步地，所述标准溶液的极谱电流与汞滴表面积的对应关系为i＝f(s)，所述滴汞周期和汞滴表面积的对应关系为T＝g(s)；其中，T表示滴汞周期，s表示汞滴面积；

利用和i＝f(s)获得汞面高度与汞滴表面积之间的关系式再利用T＝g(s)和获得汞面高度与滴汞周期之间的关系式将关系式进行转换得到汞面高度与滴汞周期的数学模型T(h)＝ah²+bh+c，其中，参数a、b、c在曲线拟合过程中由梯度法参数寻优算法计算得到。