专利名称：pH试纸读值仪的制作方法
技术领域：
本专利涉及pH试纸自动读值装置，尤其涉及ー种基于试纸反射光顔色分辨和智能匹配的PH试纸定量读值装置，用于代替人工辨别pH试纸读数。
背景技术：
氢离子浓度指数(hyd rogen ion concentration)是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比，其数值俗称“PH值”。表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用対数的负值。PH是衡量溶液酸碱性的尺度，在医疗诊断、化学化工、农业生产、卫生检疫、食品安全等诸多方面都需要对溶液的酸碱度进行測量。测量溶液的pH值常用方法有1)使用pH指示剂，在待测溶液中加入pH指示剂，不同的指示剂根据不同的PH值会变化顔色，根据指示剂的研究就可以确定pH的范围。2)使用pH试纸，pH试纸有广泛试纸(范围1-14，精度I)和精密试纸(范围分为O. 5 — 5.0，O. 1-1.2，
O.8-2. 4等，常用精度有O. 5,0. 2,0. I )，用玻璃棒蘸一点待测溶液到试纸上，然后根据试纸的颜色变化对照标准比色卡可以得到溶液的pH。3)使用pH计，pH计是ー种测定溶液pH值的仪器，它通过PH选择电极(如玻璃电极)来測定出溶液的pH。由于使用方便快捷，成本低，pH试纸在精度要求不高的检测场合被广泛应用。但是PH试纸需要人工与比色卡比对，从而对被测溶液pH值进行读值。受实际应用现场照明光源不同、比色卡材质与试纸材质反射特性差异以及不同检测人员辨色能力差异、视觉疲劳程度等因素的影响，可能造成PH值读值不准确。此外大量的重复辨色工作也容易造成检测人员的疲劳，降低工作效率。因此通过固定照明光源、将标准比色数据植入分析软件、采用不依赖于人眼分辨的颜色检测工具对PH试纸进行度数，将进ー步提高pH试纸度数的可靠性。本发明技术方案本发明由光源(I)、机械结构(2)、顔色检测器(3)、信号处理电路(4)、人机交互电路(5)和软件(6)等部分組成。采用颜色检测传感器(2)作为探头，采用宽光谱光源(I)对PH试纸进行照明，宽谱光源(I)应至少包含于颜色检测器(3 )基色对应的光谱成分；颜色传感器(3)接收pH试纸的反射光。当使用本发明时，根据pH试纸使用说明使PH试纸条显色，并将试纸条安置在本发明试纸卡持机构(2A)上启动度数，本发明自动检测PH试纸反射光顔色，并由数据处理电路(4)根据预先植入的顔色索引表对pH值与颜色进行匹配，从而实现PH值的定量读值，并通过人机交互电路(5)进行显示。与在先技术相比，本发明具有下列技术效果I、本发明所述装置解决了 pH试纸人工读值存在的视觉疲劳、人眼估值误差等问题。2、本发明所述装置采用不依赖人为判决的颜色检测技术，重复性更好，对于ー些容易混淆的顔色分辨能力更好，与人眼辨别相比可以适当增加标准酸度顔色分级，提高检测灵敏度。3、本发明所述装置成本低廉使用方便。
本发明提供一种基于反射光顔色分辨和智能匹配的pH试纸定量读值装置，检测速度快，使用方便，可充分发挥PH值试纸使用方便优点，同时改善pH值试纸人工读值存在的视觉疲劳、人眼估值误差等问题，并进ー步提高读值精度，适合需要快速PH值检测的应用领域。
通过附图和实施例，对本专利的技术方案作进ー步的详细描述。本发明的特征将被充分公开或者清楚反映，图中相同的标号指相同的部分。图I为本发明结构图。图2为某pH试纸HS-pH值图。
具体实施例如图I所示，本实施例采用可编程颜色光-频率转化芯片作为顔色传感器(3)(其 功能为根据照在其窗口上的光信号中红绿蓝三色成分強度分别输出不同频率的方波信号，其频率与光信号強度成正比)。以红绿蓝三色LED为照明光源(1)，其输出光谱分别对应顔色传感器红绿蓝三个波长窗ロ，在LED前设置光阑(2B)以限制照明区域。控制电路(4)由单片机(4A)及外围电路组成(4B)，通过单片机(4A)计数器和计时器检测颜色传感器(3)输出方波信号频率。控制电路(4)还负责驱动照明光源(I)输出稳定颜色及功率。人机交互电路(5)由液晶显示模块(5C)、按键(5B)和外部数据通信电路(5A)构成，其功能为显示结果、操作命令输入和数据交換。本发明机械结构(2)负责各组件的固定和光路遮光。在机械结构的顶端有圆形孔(2D)作为探测器窗ロ，与颜色传感器(3)相対，三色LED输出正对圆孔中心。圆孔配盖(2C)，在盖上有固定装置(2A)用来固定pH试纸。使用时将pH试纸固定在盖(2C)上，根据使用要求润湿，并将盖(2C)扣入圆孔(2D)，此时本发明构成不透光暗室，光源(I)光斑正好照在PH试纸润湿中心位置，其漫反射光由顔色传感器(3)測量。对于传感器(3)输出的RGB (红绿蓝)颜色信号，由软件(6)转换为HSL (色调、饱和度和亮度)信号并根据保存在数据处理电路(4)非易失性存储器中预先生成的顔色-pH值表确定待测样品的PH值。待测pH试纸校准信息可通过人机交互电路(5A)预先输入本实施例，以确保测量准确。由于PH值与HSL信号并非线性关系，如图2，pH的读值精度由其本身分级精度决定。本实施例只提供一种在本发明所提出方法指导下的具体实施方案，并不限定本方法实施方式和应用领域，任何不脱离本方法精神的对本发明的修改和变形，应涵盖于本发明所覆盖范围之内。
权利要求
1.本发明所述PH试纸读值仪，其特征在于由光源(I)机械结构(2)、颜色传感器(3)、信号处理电路(4)、人机交互电路(5)和软件(6)等部分组成。
2.权利要求I所述光源(1)，其特征在于输出光谱覆盖颜色传感器(3)检测范围，输出光功率和光谱稳定。
3.权利要求I所述机械结构(2)，其特征在于用于固定其它组件并构成遮光暗室，包含卡持结构(2A)用于固定pH试纸位置；包含孔(2D)作为窗口 ；包含盖(2C)用于装入pH试纸和遮光暗室的密闭。
4.权利要求I所述颜色传感器(3)，其特征在于可将试纸条反射光信号颜色转化为可测电信号。
5.权利要求I所述信号处理电路(4)，其特征在于含处理器芯片，可运行软件(6)通过将检测信号与预先输入的标准数据进行比较，确定PH值试纸读值。
6.权利要求I所述人机交互电路(5)，其特征在于用于显示pH值和交互数据和人机数据交互。
7.本发明所述pH试纸读值仪，其特征在于用于pH试纸颜色信号的量化读取。
全文摘要
本专利涉及一种pH试纸自动读值装置，包括光源(1)、机械结构(2)、颜色传感器(3)、信号处理电路(4)、人机交互电路(5)和软件(6)等部分组成。采用颜色传感器(3)作为探头；采用宽光谱光源(1)对pH试纸进行照明，宽谱光源应至少包含于颜色检测器(3)基色对应的光谱成分；颜色传感器(3)对pH试纸的反射光颜色进行测量；当使用本发明时，首先根据pH试纸使用说明使pH试纸条显色，并将试纸条安置在本发明试纸卡持机构(2A)上启动读数，本发明自动检测pH试纸反射光颜色，并由数据处理电路(4)根据预先植入的颜色索引表对pH值与颜色进行匹配，从而实现pH值的定量读值，并通过人机交互电路(5)进行定量显示。
文档编号G01N21/80GK102735683SQ20121026075
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者刘岩, 刘海娜, 刘琳, 李红艳, 申丽, 苗慧 申请人:新岸诺亚(北京)催化科技有限公司