專利名稱：具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)分析儀，尤其涉及一種具有無線傳輸功能 的電化學(xué)分析儀。
技術(shù)背景目前，很多電化學(xué)分析儀通過GPIB、 RS232、 USB等接口與計算機(jī)相連接來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如EG&G公司的Model-273電化學(xué)系統(tǒng)，采用了 GPIB接口，計算機(jī)內(nèi)要安裝一塊GPIB通信卡，通過GPIB電纜連接儀器，電路復(fù)雜。CHI公司的CHI6系列電化學(xué)工作站，采用RS232接U與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，儀器和計算機(jī)之間通過RS232串行通信線連接。Cypress公司的簡NI90系列電化學(xué)系統(tǒng)則釆用了模擬信號傳輸?shù)姆绞?，將儀器的模擬信號通過屏蔽排線傳輸?shù)桨惭b在計算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡。這些電化學(xué)分析儀存在以下幾個缺點(diǎn)1、 儀器體積較大，不利于外出隨身攜帶。2、 儀器需要交流供電，不能在無交流電源的場合使用。3、 儀器的必須通過連接線才能與計算機(jī)相連，不但連接關(guān)系復(fù)雜， 而且不利于儀器向微型化發(fā)展。4、 數(shù)據(jù)傳輸距離較短，儀器需要靠近計算機(jī)和操作者安裝，不適 用于有毒、高溫、輻射等有害環(huán)境和無人值守的遠(yuǎn)程監(jiān)測等應(yīng)用。因此，我們迫切需求一種體積小、使用方便、應(yīng)用范圍廣的具有 無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀。 發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明提供一種具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀。該儀器用于與具有無線傳輸功能的計算機(jī)等設(shè)備相連接且進(jìn)行 電化學(xué)信號的采集、傳輸及處理。如圖1所示， 一種具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀，其構(gòu)成如 下電極控制單元70用于將電化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；?shù)字輸入輸出 電路60的功能為設(shè)置電極控制單元的工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集器50，采 集電極控制單元70數(shù)據(jù)并將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器；信號發(fā)生器40，用于接收處理器30的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化為控制電極控制單元70的控制信號；處理器30，用于接收數(shù)據(jù)采 集器50采集的數(shù)據(jù)及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；電源模塊20，用于為儀器提供 電能；其特征在于，還有無線傳輸模塊10，與處理器30的CPU 31連 接，用于與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述的處理器30包括為CPU 31提供時鐘頻率的時鐘32，為CPU 31提供暫存的隨機(jī)存儲器33，先進(jìn)先出電路34有效地改善了處理器 30處理數(shù)據(jù)的效率；通用邏輯控制器35，其功能為驅(qū)動數(shù)字輸入輸出 電路60;只讀存儲器36，用于保存電化學(xué)分析方法程序及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 掉電時數(shù)據(jù)不會丟失；所述的CPU 31與時鐘32、隨機(jī)存儲器33、先進(jìn)先出電路34、通 用邏輯控制器35和只讀存儲器36分別連接；所述的先進(jìn)先出電路34與與信號發(fā)生器40和數(shù)據(jù)采集器50電連接；所述的通用邏輯控制器35分別與信號發(fā)生器40、數(shù)據(jù)采集器50 以及數(shù)字輸入輸出電路60電連接；所述的無線傳輸模塊10選擇藍(lán)牙模塊、RF模塊、WIFI模塊、CDMA 模塊或GPRS模塊。作為優(yōu)選例，所述電極控制單元70，數(shù)據(jù)采集器50，處理器30， 信號發(fā)生器40，無線傳輸模塊10集成于同一塊電路板；所述電極控制單元70為為三電極恒電位電路；所述無線傳輸模塊10選擇藍(lán)牙模 塊；所述電源模塊20選擇可充電電池，不需要外接電源，有利于縮小 體積，隨身攜帶；整個儀器有金屬外殼或金屬電鍍的外殼，對電路板 實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽，減少外界干擾，有效地實(shí)現(xiàn)高精度的電化學(xué)測量和控 制；還有與電極控制單元70電連接的電極插座71，該電極插座71可 以外接傳感器或電解池。當(dāng)具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀工作時，處理器30通過無線 傳輸模塊10與外部計算機(jī)進(jìn)行通訊，處理器30根據(jù)程序只讀存儲器 36里預(yù)定的程序或計算機(jī)傳來的指令控制信號發(fā)生器40、數(shù)據(jù)采集器 50以及數(shù)字輸入輸出電路60將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號對電極控制 單元70進(jìn)行精確控制。電極控制單元70的相應(yīng)信號通過數(shù)據(jù)采集器 50轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，處理器30根據(jù)選定的分析方法及測試原理對這 些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后得到最終的分析信號和分析結(jié)果，而后將最終分析 信號和分析結(jié)果存儲于隨機(jī)存儲器33或通過無線傳輸模塊10上傳至 計算機(jī)。儀器在所連接的計算機(jī)關(guān)閉或連接斷開時也可獨(dú)立運(yùn)行，此時儀器按預(yù)定的程序控制實(shí)驗(yàn)，并將采集到的數(shù)據(jù)保存在儀器存儲器中， 當(dāng)恢復(fù)連接時再將保存的數(shù)據(jù)上傳。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有無線傳輸功能的電化 學(xué)分析儀一方面將各個功能電路集成于一電路板上，加強(qiáng)電路的集成 度，有效地減小儀器的體積；另一方面儀器通過無線傳輸模塊與計算 機(jī)無線連接，省去了連接線，簡化了連接關(guān)系。因此，本發(fā)明具有無 線傳輸功能的電化學(xué)分析儀體積小，傳輸距離遠(yuǎn)，容易隱蔽、使用方 便，在所連接的計算機(jī)關(guān)閉或連接斷開時也可獨(dú)立運(yùn)行，此時儀器按預(yù) 定的程序控制實(shí)驗(yàn)，并將采集到的數(shù)據(jù)保存在儀器存儲器中，當(dāng)恢復(fù)連 接時再將保存的數(shù)據(jù)上傳?？蓮V泛用于廢水廢氣遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)控、有毒、 高溫、輻射等有害環(huán)境中的電化學(xué)分析及檢測等場合。由于體積很小，特別適于配合微型電化學(xué)傳感器使用， 系統(tǒng)，或者置于其它儀器或設(shè)備內(nèi)部， 能。


構(gòu)成微型電化學(xué)數(shù)據(jù)無線采集 為其增加電化學(xué)分析、檢測功圖1為本發(fā)明提供的的具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示， 一種具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀，其構(gòu)成如 下電極控制單元70用于將電化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；?shù)字輸入輸出 電路60的功能為設(shè)置電極控制單元的工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集器50，采 集電極控制單元70數(shù)據(jù)并將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；信號發(fā)生器40，用于接收處理器30的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化為控制電極控制單元70的控制信號；處理器30，用于接收數(shù)據(jù)采 集器50采集的數(shù)據(jù)及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；電源模塊20，用于為儀器提供 電能；其特征在于，還有無線傳輸模塊(10)，用于與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù) 傳輸，無線傳輸模塊10與處理器30的CPU 31連接；所述的處理器30包括為CPU 31提供時鐘頻率的時鐘32，為CPU 31提供暫存的隨機(jī)存儲器33，先進(jìn)先出電路34有效地改善了處理器 30處理數(shù)據(jù)的效率；通用邏輯控制器35，其功能為驅(qū)動數(shù)字輸入輸出 電路60;只讀存儲器36，用于保存電化學(xué)分析方法程序及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 掉電時數(shù)據(jù)不會丟失；所述的CPU 31與時鐘32、隨機(jī)存儲器33、先進(jìn)先出電路34、通 用邏輯控制器35和只讀存儲器36分別連接；所述的先進(jìn)先出電路34與與信號發(fā)生器40和數(shù)據(jù)采集器50電連接；所述的通用邏輯控制器35分別與信號發(fā)生器40、數(shù)據(jù)采集器50 以及數(shù)字輸入輸出電路60電連接；所述無線傳輸電化學(xué)分析儀的電極控制單元70為三電極恒電位 電路，最大輸出電流為5mA，無線傳輸模塊10具體選擇藍(lán)牙模塊；所 述電源模塊30選擇可充電電池。本實(shí)施例中的電極控制單元70，數(shù) 據(jù)釆集器50，處理器30，信號發(fā)生器40，無線傳輸模塊10集成于同 一塊電路板，藍(lán)牙模塊10的一端與處理器30連接，另一端的天線裸 露或伸出外殼，以獲得更好的無線傳輸效果。整個儀器有金屬外殼或 金屬電鍍的外殼，對電路板實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽，減少外界干擾，有效地實(shí) 現(xiàn)高精度的電化學(xué)測量和控制；還有與電極控制單元70電連接的電極 插座71，該電極插座71可以外接傳感器、電極、或其他儀器。電極 控制單元70通過電極插座71連接外部的傳感器或電解池。本實(shí)施例 采用超小型高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的數(shù)據(jù)采集器為 24位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以提高數(shù)據(jù)采集的精度。所述的信號發(fā)生器為20 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以提高控制信號的精度。當(dāng)采用20位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 時，其最高電位分辨率可達(dá)10uV。當(dāng)具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀工作時，處理器30通過藍(lán)牙 模塊10與外部計算機(jī)進(jìn)行通訊，處理器30根據(jù)只讀存儲器36里預(yù)定 的程序或計算機(jī)傳來的指令控制信號發(fā)生器40、數(shù)據(jù)采集器50以及 數(shù)字輸入輸出電路60將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號對電極控制單元70 進(jìn)行精確控制。電極控制單元70的相應(yīng)信號通過數(shù)據(jù)采集器50轉(zhuǎn)換 為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，處理器30根據(jù)選定的分析方法及測試原理對這些數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理后得到最終的分析信號和分析結(jié)果，而后將最終分析信號和分 析結(jié)果存儲于隨機(jī)存儲器33或通過藍(lán)牙模塊10上傳至計算機(jī)。儀器 在所連接的計算機(jī)關(guān)閉或連接斷開時也可獨(dú)立運(yùn)行，此時儀器按預(yù)定 的程序控制實(shí)驗(yàn)，并將采集到的數(shù)據(jù)保存在儀器存儲器中，當(dāng)恢復(fù)連接時再將保存的數(shù)據(jù)上傳。本發(fā)明的具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀， 一方面將各個功能 電路集成于一電路板上，加強(qiáng)電路的集成度，有效地減小儀器的體積； 另一方面儀器通過藍(lán)牙模塊與計算機(jī)無線連接，省去了連接線，簡化了 連接關(guān)系，有利于縮小體積，且通信距離可達(dá)100米。因此，本發(fā)明的 具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀具有體積小(7. 0cm X 3. 5cm X 0.8cm，不含電池)，傳輸距離遠(yuǎn)，攜帶、安裝、使用方便，容易隱蔽的有益效果，可廣泛用于廢水廢氣遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)控、有毒、高溫、輻射 等有害環(huán)境中的電化學(xué)分析及檢測等場合。由于體積很小，特別適于配合微型電化學(xué)傳感器使用，構(gòu)成微型電化學(xué)數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)，或 者置于其它儀器或設(shè)備內(nèi)部，為其增加電化學(xué)分析、檢測功能。當(dāng)然，所述無線傳輸模塊可以和其它單元集成于同一電路板上， 如本實(shí)施例所述，組成一個整體式的微型藍(lán)牙電化學(xué)分析儀，也可以 安裝在單獨(dú)的電路板，通過導(dǎo)線或插座與其它單元電連接，組成一臺 分體式的無線傳輸電化學(xué)分析儀。所述無線傳輸模塊可以是藍(lán)牙模塊， 如本實(shí)施例所述，也可以根據(jù)需要使用GPRS模塊、CDMA模塊，沐IFI 模塊及任何其它可實(shí)現(xiàn)無線傳輸功能的模塊。所述存儲器內(nèi)集成的電 化學(xué)分析方法包括循環(huán)伏安法，線性掃描伏安法，計時電流法，計時庫侖法，計時電位法，.時間電流曲線法，差分脈沖伏安法，常規(guī)脈沖 伏安法，差分常規(guī)脈沖伏安法，雙差分常規(guī)脈沖伏安法，方波伏安法， 階梯波伏安法，塔'菲爾曲線法，整體電解法，陰極溶出伏安法，陽極 溶出伏安法，電位溶出伏安法，交流循環(huán)伏安法和交流線性掃描伏安 法等，根據(jù)實(shí)際需要，也可以只集成其中的一種或幾種。
權(quán)利要求
1、一種具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀，其構(gòu)成如下電極控制單元(70)用于將電化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺粩?shù)字輸入輸出電路(60)的功能為設(shè)置電極控制單元的工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)采集器(50)，采集電極控制單元(70)數(shù)據(jù)并將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器；信號發(fā)生器(40)，用于接收處理器(30)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為控制電極控制單元(70)的控制信號；處理器(30)，用于接收數(shù)據(jù)采集器(50)采集的數(shù)據(jù)及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；電源模塊(20)，用于為儀器提供電能；其特征在于，還有無線傳輸模塊(10)，與處理器(30)的CPU(31)連接，用于與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述的處理器(30)包括為CPU(31)提供時鐘頻率的時鐘(32)，為CPU(31)提供暫存的隨機(jī)存儲器(33)，先進(jìn)先出電路(34)有效地改善了處理器(30)處理數(shù)據(jù)的效率；通用邏輯控制器(35)，其功能為驅(qū)動數(shù)字輸入輸出電路(60)；只讀存儲器(36)，用于保存電化學(xué)分析方法程序及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，掉電時數(shù)據(jù)不會丟失；所述的CPU(31)與時鐘(32)、隨機(jī)存儲器(33)、先進(jìn)先出電路(34)、通用邏輯控制器(35)和只讀存儲器(36)分別連接；所述的先進(jìn)先出電路(34)與與信號發(fā)生器(40)和數(shù)據(jù)采集器(50)電連接；所述的通用邏輯控制器(35)分別與信號發(fā)生器(40)、數(shù)據(jù)采集器(50)以及數(shù)字輸入輸出電路(60)電連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀，其特 征在于，所述的無線傳輸模塊(10)為藍(lán)牙模塊、RF模塊、WIFI模塊、 CDMA模塊或GPRS模塊。
3、 如權(quán)利要求2所述的具有無線'傳輸功能的電化學(xué)分析儀，其特 征在于，所述的無線傳輸模塊(10)為藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊(10)的一端與處理器(30)連接，另一端的天線裸露，還有與電極控制單元 (70)電連接的電極插座(71)，該電極插座(71)可以外接傳感器或 電解池。
4、 如權(quán)利要求1、 2或3任意一個所述的具有無線傳輸功能的電 化學(xué)分析儀，其特征在于，所述電極控制單元(70)、數(shù)據(jù)采集器(50)、 處理器(30)、無線傳輸模塊(10)以及信號發(fā)生器(40)集成于一塊 電路板。
5、 如權(quán)利要求1、 2或3任意一個所述的具有無線傳輸功能的電 化學(xué)分析儀，其特征在于，所述電化學(xué)分析儀有金屬外殼或表面金屬 電鍍的外殼。
6、 如權(quán)利要求4任意一個所述的具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析 儀，其特征在于，所述電化學(xué)分析儀有金屬外殼或表面金屬電鍍的外 殼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有無線傳輸功能的電化學(xué)分析儀，該儀器用于與具有無線傳輸功能的計算機(jī)等設(shè)備相連接且進(jìn)行電化學(xué)信號的采集、傳輸及處理。其包括電極控制單元，數(shù)據(jù)采集器，處理器，無線傳輸模塊，信號發(fā)生器，電源模塊。該儀器在所連接的計算機(jī)關(guān)閉或連接斷開時也可獨(dú)立運(yùn)行，并將采集到的數(shù)據(jù)保存在儀器存儲器中，當(dāng)恢復(fù)連接時再將保存的數(shù)據(jù)上傳?？捎糜趶U水廢氣遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)控，有毒、高溫、輻射等有害環(huán)境中的電化學(xué)分析及檢測。還特別適于配合微型電化學(xué)傳感器使用，構(gòu)成微型電化學(xué)數(shù)據(jù)無線采集系統(tǒng)，或者置于其它儀器或設(shè)備內(nèi)部，為其增加電化學(xué)分析檢測功能。
文檔編號G01N27/416GK101216454SQ200810050258
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者勇 夏, 朱果逸, 董獻(xiàn)堆 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所