1。2。4 电化学分析方法

氨气敏电极法是较典型的一种。采用电极对并将其放入盛有 0。1mg/L 的氯化 银溶液的塑料套管中，在其底部有一层只有氨气可通过的透气膜[9]。氨气进入后 与内充液发生反应使 pH 值不断升高。并在一定条件下则可测得溶液相关参数。

滴定法[10]的优点在于当待测水质样本中氨氮的浓度含量明显很大时其它测 量方法的误差太大，而滴定法却可以很好地解决这个问题但它的缺点也很明显即 如果水质中的挥发性胺的含量不可忽视时测量的准确度就会受到很大的影响，而 且后果会产生的大量人力物力的消耗经济性很差[11]。要说操作简单方便反应速度 同时又很快的高效测量方法当属纳氏比色法，但是这种方法的缺点也很明显即容 易受到水质中的有色金属离子[12]如铁、钙、镁以及其他相关物质的影响特别是检 测含剧毒物质汞的废液时，废液必须预先经过及其复杂的工序处理费时费力。但 是氨气敏电极法虽然电极寿命不够稳定但是优点在于它的测量范围较宽而且对 于水质中有有色金属离子或者其他有色物质时影响不是很大测量简单方便为最 佳选择。

1。3 课题研究主要内容、实施方案及创新点

1。3。1 研究主要内容

该设计是采用氨气敏电极，在 pH 大于 11 的条件下，样品里的氨氮变成游 离态的氨气，氨气穿过选择性透气膜[13]后，从而进入电极中并且在预先设定的一 定温度下，根据氨气敏电极的电位输出与水质中氨氮含量浓度间存在的某种特定 关系从而通过测量氨气敏电极的输出电位求出样品中的氨氮含量。

1。3。2 实施方案

系统的输入信号来自氨气敏探头、pH 探头和温度探头，由于氨气敏电极的 输出阻抗很高因此前置电路采用高输入阻抗运算放大器并在后面跟一级低通滤 波电路以减少工频信号的干扰从而提高工作稳定性[14]。然后使用内置精度很高的 ADC 的单片机作为数据的处理模块。根据温度、pH 和 NH3 之间相应的关系利 用采集到的数据计算出水中的氨氮含量。

1。3。3 创新点

通过将待测水体采集装入较小的容器中，只需在相对简单地条件下将 pH 简 单地控制在 11 以上，然后利用氨气敏探头、pH 探头和温度探头通过单片机的处 理可同时测出水中的 NH3、pH 以及 T 值[15]，计算氨的精确离解度进而得到水中 的氨氮含量是一种快速而又有效的测量方法。

在科技高速发展的今天，由于传感器技术以及计算机通信技术的不断飞速发 展，使得原本功能单一的传感器变得功能更加的多样化从而使其更能适应现代化 的实验与设计需求例如具备了一定的数据处理与运算能力，能够自校正、自识别 与自补偿，并且具备了现代的网络智能等。本文所要介绍的氨氮传感器所采用的 是氨气敏、温度和 pH 三电极复合结构，不需要使用化学试剂[16]，通过对多种数 据的测量与计算提高了测量结果的精确度。文献综述

2。1 系统构成

本文设计的氨氮传感器包括氨气敏探头、温度探头、pH 探头、信号调理模 块包括高输入阻抗运算放大器及滤波电路、微控制器 C8051F350、电源管理模块、 上位机。

根据的实际情况是 pH 电极和氨气敏电极的输出阻抗相比较一般而言特别高， 所以设计的调理模块中的放大电路的所具备的必要条件是必须有很高的输入阻 抗，这样才能与氨气敏电极和 pH 探头输出的高阻抗相匹配。由于电极输出的信 号很微弱容易受到工频信号的干扰，因此在信号调理模块中在具有高输入阻抗的 运算放大器的后面再放置一个低通滤波电路[17]，从而极大地提高了电路的工作的 稳定性。