物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路

1.本实用新型涉及物质表面性质多参数联合检测技术、土壤检测技术以及离子电极电动势采集技术领域，具体涉及物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路。


背景技术：

2.土壤中绝大多数的微观过程与宏观现象都与土壤颗粒的表面电荷有密切的关系，因此，土壤微粒的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量五个参数极大地影响着微粒的物理，化学以及生物学性质，从而对这些物质的表面性质的测定和分析有重要意义。现有测定和分析技术中出现了“电场/量子涨落”耦合作用后的离子交换平衡理论，即如果测定了待测液体中的各指示离子活度以及ph值，按迭代计算方法可算出待测液体的各指示离子浓度，进而可计算出两种指示离子的吸附量和表面电位，并以此联合测定电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量。因此，如何准确地采集土壤微粒的表面电位、表面电场强度、表面电荷密度、比表面积和表面电荷总量是测定和分析物质的表面性质的重要任务。
3.现有技术中，土壤微粒表面电位的采集采用高阻抗放大电路采集离子电极的正负输出端的信号，得到共模信号，再将该共模信号通过处理器自带的模数转换功能进行模数转换之后，通过处理器传输至通信接口电路传输到上位机进行数据分析，实现对待测液体中的复合离子的电动势的采集。
4.但是，上述采集方式中，高阻抗放大电路的输出信号为共模信号，抗干扰能力较弱，导致在采集离子电极的输出信号时，稳定性差。同时，现有目标专利通过处理器自带的模数转换器对高阻抗放大电路的输出信号进行模数转换，其模数转换的分辨率受处理器的型号以及性能影响，无法通过实际检测的需要配置其模数转换的分辨率，影响信号采集精度。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中对土壤微粒的表面电位采集时抗干扰能力较弱且无法通过实际检测的需要配置其模数转换的分辨率等技术问题，本实用新型提供物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
7.物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路，包括多个信号采集支路、处理器、基准电压电路、通信接口电路以及用于为所述数据采集电路提供电源的电源供给电路；多个信号采集支路均与所述处理器连接，所述处理器与所述通信接口电路连接；每个所述信号采集支路包括依次连接的离子电极、差分放大电路、电压偏置转换电路和模拟数字转换电路，所述模拟数字转换电路与所述处理器连接；所述基准电压电路的输出端与每个信号采集支路的电压偏置转换电路连接。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过差分放大电路以及用于将所述差分放
大电路的输出信号转换成两个输出信号的转换电路对离子电极的输出信号进行差分放大，得到差分信号，相对于现有技术中的共模信号而言，差分信号抗干扰能力强。同时，本实用新型通过设置独立的模拟数字转换电路，通过该独立设置的模拟数字转换电路能够根据信号放大及转换电路的输出信号的处理精度选配模拟数字转换电路的分辨率，相对于现有技术中采用处理器自带的模拟数字转换器将模拟转换成数字来说，本实用新型能够实现对采集的数据精度要求较高的情况下，可以在不改变处理器的情况下选配分辨率较高的模拟数字转换芯片，不改变处理器的硬件成本，提高了本实用新型的设计经济性。
9.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
10.进一步，所述差分放大电路包括依次连接的电压跟随器和差分放大器；所述离子电极与所述电压跟随器连接，所述差分放大器与所述电压偏置转换电路连接。
11.采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置电压跟随器，由于电压跟随器的输入电压与输出电压大小和相位一样。电压跟随器的输入阻抗很大，输出阻抗很小，可以看成是一个阻抗转换的电路，这样可以提高电路带负载的能力。
12.进一步，所述电压跟随器包括两个输入端，所述电压跟随器的两个输入端分别与所述离子电极的正极端和负极端电连接。
13.进一步，所述电压跟随器的两个输入端分别连接有电容器一和电容器二，所述电容器一的一端与所述电压跟随器的其中一个输入端电连接，所述电容器一的另一端接地；所述电容器二的一端与所述电压跟随器的另一个输入端电连接。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置电容器一和电容器二，能够通过让电压跟随器在接收离子电极的正输出端和负输出端的电信号的时候，通过电容器一和电容器二的旁路掉电压跟随器的高频噪声，进一步提高本实用新型的抗干扰能够力。
15.进一步，所述电压跟随器的两个输入端还连接有电容器三，所述电容器三的两端分别与所述电压跟随器的两个输入端电连接。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，由于电容的两端电压不能突变的特性，在电压跟随器的两个输入端跨接电容，滤除高频杂波脉冲，减小杂波对电路的干扰。
17.进一步，所述电压偏置转换电路包括信号转换电路一以及信号转换电路二；所述信号转换电路一包括运算放大器三、电阻七、电阻九以及同相输入端接入了与所述基准电压电路的输出端电连接的运算放大器四，所述运算放大器三的同相输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，所述运算放大器三的反向输入端以及所述电阻七的一端均与所述运算放大器三的输出端电连接，所述电阻七的另一端以及所述电阻九的一端均与所述运算放大器四的反向输入端电连接，所述电阻九的另一端与所述运算放大器四的输出端电连接；所述信号转换电路二包括运算放大器五、电阻八、电阻十以及同向输入端与所述基准电压电路的输出端电连接的运算放大器六，所述运算放大器五的同相输入端与所述差分放大电路的输出端电连接，所述运算放大器五的反向输入端以及所述电阻八的一端均与所述运算放大器五的输出端电连接，所述电阻八的另一端以及所述电阻十的一端均与所述运算放大器六的反向输入端电连接，所述电阻十的另一端与所述运算放大器六的输出端电连接；
18.所述运算放大器四的输出端以及所述运算放大器六的输出端分别与所述模拟数字转换电路的输入端电连接。
19.采用上述进一步方案的有益效果是，分别在信号转换电路一以及信号转换电路二
接入基准电压，让信号转换电路一以及信号转换电路二的输出电压为直流偏置电压，由于模拟数字转换电路的输入信号必须是偏置直流电压信号，所以需要利用信号转换电路一以及信号转换电路二将差分放大电路的输出电压进行偏置转换，得到在模拟数字转换电路的额定输入电压的范围内。
20.进一步，电压偏置转换电路还包括电容六和电容七，所述电容六的一端与所述运算放大器四的同相输入端电连接，所述电容六的另一端接地，所述电容七的一端与所述运算放大器六的同相输入端电连接，所述电容七的另一端接地。
21.采用上述进一步方案的有益效果是，由于设置电容六以及电容七，利用了电容的两端电压不能突变的特性，旁路掉运算放大器四以及运算放大器六的参考电压输入的高频噪声，滤除高频杂波脉冲，减小杂波对电路的干扰。
22.进一步，所述基准电压电路的输入端与所述电源供给电路的输出端电连接，所述基准电压电路包括基准分压电路一以及基准分压电路二，所述基准分压电路一的输出端与所述运算放大器四的同相输入端电连接，所述基准分压电路二的输出端与所述运算放大器六的同相输入端电连接。
23.采用上述进一步方案的有益效果是，通过将基准电压电路通过基准分压电路一以及基准分压电路二进行电压分割，形成两路基准电压，两路基准电压为信号转换电路一以及信号转换电路二提供参考电压，能够通过改变两路基准电压的电压大小，改变信号转换电路一以及信号转换电路二的输出电压。
24.进一步，所述模拟数字转换电路包括差分模数转换芯片以及电容十七，所述差分模数转换芯片的正极信号输入端与所述运算放大器六的输出端电连接，所述差分模数转换芯片的负极信号输入端与所述运算放大器四的输出端电连接，所述差分模数转换芯片的电源输入端与所述电源供给电路的输出端电连接，所述差分模数转换芯片的参考电压输入端以及参考电压输出端均与所述电容十七的一端电连接，所述电容十七的另一端以及所述差分模数转换芯片的接地端均接地。
25.采用上述进一步方案的有益效果是，通过设置差分模数转换芯片，能够通过差分模数转换芯片将所述差分输入信号转换成两路数字信号进行输出，并向处理器传输两路数字信号。
26.进一步，所述模拟数字转换电路还包括电容十四、电容十五、电容十六、电容十八以及电容十九；所述电容十四的两端分别与所述差分模数转换芯片的正极信号输入端以及所述差分模数转换芯片的负极信号输入端电连接，所述电容十五的一端与所述差分模数转换芯片的负极信号输入端电连接，所述电容十六的一端与所述差分模数转换芯片的正极信号输入端电连接，所述电容十八的一端以及所述电容十九的一端均与所述差分模数转换芯片的电源输入端电连接，所述电容十五的另一端、所述电容十六的另一端、所述电容十八的另一端以及所述电容十九的另一端均接地。
27.采用上述进一步方案的有益效果是，通过利用电容的两端电压不能突变的特性，旁路输入高频噪声，滤除高频杂波脉冲，减小杂波对电路的干扰。
附图说明
28.图1为本实用新型的电路原理框图；
29.图2为差分放大电路与电压偏置转换电路的连接电路原理图；
30.图3为模拟数字转换电路的电路原理图；
31.图4为基准电压电路的电路原理图；
32.图5为处理器的工作电路原理图；
33.图6为电源供给电路的电路原理图；
34.图7为指示灯电路的电路原理图；
35.图8为通信接口电路的电路原理图；
36.图9为离子电极接口电路的电路原理图。
37.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
38.1、离子电极；2、信号放大及转换电路；3、模拟数字转换电路；4、电源供给电路；5、处理器；6、通信接口电路；7、指示灯电路；8、温度传感器；9、基准电压电路；10、差分放大电路；11、转换电路；12、基准分压电路一；13、基准分压电路二。
具体实施方式
39.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
40.如图1所示，本实施例提供物质表面性质多参数联合分析的数据采集电路及采集方法，包括五个信号采集支路、处理器5、基准电压电路9、通信接口电路6、指示灯电路7、温度传感器8以及用于为所述数据采集电路提供电源的电源供给电路4；五个信号采集支路均与所述处理器5连接，所述处理器5的信号输出端与所述通信接口电路6的输入端电连接；每个所述信号采集支路包括依次连接的离子电极1、信号放大及转换电路2和模拟数字转换电路3，其中，信号放大及转换电路2包括差分放大电路10和电压偏置转换电路11；所述离子电极1的输出端与所述差分放大电路10的输入端电连接，所述差分放大电路10的输出端与所述电压偏置转换电路11的输入端电连接，所述电压偏置转换电路11的输出端与所述模拟数字转换电路3的输入端电连接，所述模拟数字转换电路3的输出端与所述处理器5的输入端电连接；所述基准电压电路9的输出端与每个信号采集支路的电压偏置转换电路11电连接，电源供给电路4用于为差分放大电路10、电压偏置转换电路11、基准电压电路9、处理器5、通信接口电路6、指示灯电路7以及温度传感器8提供工作电源。为了提高数据采集的准确度，本实用新型采用五个信号采集支路同时对待测溶液的电动势进行采集，最终得到五个数据，处理器5将五个数据通过通信接口电路6上传至上位机之后，上位机能够对比五个数据进行平均或者滤波，确定其数据的准确性，从而提高数据采集的准确性。
41.如图2所示，所述差分放大电路10包括电压跟随器以及差分放大器，所述电压跟随器的输入端与所述离子电极1的输出端电连接。具体地，ch-为离子电极1的负极端的输出信号，ch+为离子电极1的正极端的输出信号所述电压跟随器的输出端与所述差分放大器的输入端电连接，所述差分放大器的输出端与所述转换电路2的输入端电连接。
42.具体地，所述电压跟随器包括型号为lmc6062的集成运算放大器u1，集成运算放大器u1包括两个运算放大器，即运算放大器一和运算放大器二，集成运算放大器u1的正参考电压输入端v+接入参考电压vdd，集成运算放大器u1的负参考电压输入端v-接入参考电压vee，运算放大器一的输出端out1与反向输入端in1-电连接，运算放大器二的输出端out2与
反向输入端in2-电连接，即运算放大器一和运算放大器二的输入端分别与所述离子电极1的正极端和负极端电连接。所述运算放大器二的输入端in2+连接有电容器一c1和电阻一r1，所述电容器一c1的一端以及所述电阻一r1的一端均与所述运算放大器二的输入端in2+电连接，所述电容器一c1的另一端接地，所述电阻一r1的另一端与离子电极1的正极端ch+电连接。
43.所述运算放大器一的输入端in1+连接有电容器二c2和电阻二r2，所述电容器二c2的一端以及所述电阻二r2的一端均与所述运算放大器一的输入端in1+电连接，所述电容器二c2的另一端接地，所述电阻二r2的另一端与离子电极1的负极端ch-电连接。电容器三c3的两端分别与运算放大器一的输入端in1+以及运算放大器二的输入端in2+电连接。
44.差分放大器包括电容四c4、电阻六r6、电阻五r5、电阻四r4、电容五c5、电阻三r3、型号为lmc6061aim的集成放大芯片u2，集成运算放大芯片u2的正参考电压输入端接入参考电压vdd，集成运算放大芯片u2的负参考电压输入端接入参考电压vee；电阻五r5的一端与运算放大器一的输出端out1电连接，电阻五r5的另一端和电容四c4的一端均与集成放大芯片u2的反向输入端电连接，电容四c4的另一端接地，电阻六r6的一端与电容四c4的两端分别与集成放大芯片u2的反向输入端以及集成放大芯片u2的输出端电连接；电阻四r4的一端与运算放大器二的输出端out2电连接，电阻四r4的另一端、电容五c5的一端以及电阻三r3的一端均与集成放大芯片u2的同向输入端电连接，电容五c5的另一端以及电阻三r3的另一端均接地。
45.其中，所述电压偏置转换电路11包括信号转换电路一以及信号转换电路二；所述信号转换电路一包括运算放大器三u3、电阻七r7、电阻九r9以及同向输入端接入了基准电压的运算放大器四u4，所述运算放大器三u3的同向输入端与集成运算放大芯片u2的输出端电连接，所述运算放大器三u3的反向输入端以及所述电阻七r7的一端均与所述运算放大器三u3的输出端电连接，所述电阻七r7的另一端以及所述电阻九r9的一端均与所述运算放大器四u4的反向输入端电连接，所述电阻九r9的另一端与所述运算放大器四u4的输出端电连接。所述信号转换电路二包括运算放大器五u5、电阻八r8、电阻十r10以及同向输入端接入了基准电压的运算放大器六u6，所述运算放大器五u5的同向输入端与集成运算放大芯片u2的输出端电连接，所述运算放大器五u5的反向输入端以及所述电阻八r8的一端均与所述运算放大器五u5的输出端电连接，所述电阻八r8的另一端以及所述电阻十r10的一端均与所述运算放大器六u6的反向输入端电连接，所述电阻十r10的另一端与所述运算放大器六u6的输出端电连接；
46.所述运算放大器四u4的输出端以及所述运算放大器六u6的输出端分别与所述模拟数字转换电路3的输入端电连接。所述运算放大器四u4连接有电容六c6，所述运算放大器六u6连接有电容七c7；所述电容六c6的一端与所述运算放大器四u4的同向输入端电连接，所述电容六c6的另一端接地，所述电容七c7的一端与所述运算放大器六u6的同向输入端电连接，所述电容七c7的另一端接地。
47.运算放大器三u3、运算放大器四u4、运算放大器五u5以及运算放大器六u6由一个型号为lm324的运算放大器集成芯片提供，该运算放大器集成芯片的正参考电压输入端接入参考电压vdd，该运算放大器集成芯片的负参考电压输入端接入参考电压vee。该运算放大器集成芯片的正参考电压输入端还与电容十二c12的一端电连接，该运算放大器集成芯
片的负参考电压输入端还与电容十三c13的一端电连接，电容十二c12的另一端和电容十三c13的另一端均接地。
48.集成运算放大器u1的正参考电压输入端v+还与电容八c8的一端电连接，集成运算放大器u1的负参考电压输入端v-还与电容九c9的一端电连接，电容八c8的另一端以及电容九c9的另一端均接地。
49.集成运算放大芯片u2的正参考电压输入端还与电容十c10的一端电连接，集成运算放大芯片u2的负参考电压输入端还与电容十一c11的一端电连接，电容十c10的另一端以及电容十一c11的另一端均接地。
50.如图3所示，所述模拟数字转换电路3包括差分模数转换芯片u7以及电容十七c17，所述差分模数转换芯片u7的正极信号输入端与所述运算放大器六u6的输出端电连接，所述差分模数转换芯片u7的负极信号输入端与所述运算放大器四u4的输出端电连接，所述差分模数转换芯片u7的电源输入端vdd与所述电源供给电路4的vc-5v电压输出端电连接，所述差分模数转换芯片u7的参考电压输入端以及参考电压输出端均与所述电容十七c17的一端电连接，所述电容十七c17的另一端以及所述差分模数转换芯片u7的接地端均接地。所述模拟数字转换电路3还包括电容十四c14、电容十五c15、电容十六c16、电容十八c18以及电容十九c19；所述电容十四c14的两端分别与所述差分模数转换芯片u7的正极信号输入端以及所述差分模数转换芯片u7的负极信号输入端电连接，所述电容十五c15的一端与所述差分模数转换芯片u7的负极信号输入端电连接，所述电容十六c16的一端与所述差分模数转换芯片u7的正极信号输入端电连接，所述电容十八c18的一端以及所述电容十九c19的一端均与所述差分模数转换芯片u7的电源输入端电连接，所述电容十五c15的另一端、所述电容十六c16的另一端、所述电容十八c18的另一端以及所述电容十九c19的另一端均接地。
51.如图4所示，所述基准电压电路9的输入端与所述电源供给电路4的输出端电连接，所述基准电压电路9包括基准分压电路一12以及基准分压电路二13，所述基准分压电路一12的输出端与所述运算放大器四u4的同向输入端电连接，所述基准分压电路二13的输出端与所述运算放大器六u6的同向输入端电连接。
52.具体地，基准分压电路一12包括可变电阻十一r11、电容二十c20、运算放大器八u8以及电容二十一c21；可变电阻十一r11的一端与电源供给电路4的vc-5v电压输出端电连接，可变电阻十一r11的另一端接地，可变电阻十一r11的调节端与电容二十c20的一端以及运算放大器八u8的同相输入端均电连接，电容二十c20的另一端接地，运算放大器八u8的反向输入端与输出端电连接，运算放大器八u8的正参考电压输入端接入vc-5v电压，运算放大器八u8的负参考电压端接地，运算放大器八u8的正参考电压输入端还与电容二十一c21的一端电连接，电容二十一c21的另一端接地；运算放大器八u8的输出端与运算放大器四u4的同相输入端点电连接。具体地，基准分压电路一13包括可变电阻十二r12、电容二十二c22以及运算放大器九u9；可变电阻十一r11的一端与电源供给电路4的vc-5v电压输出端电连接，可变电阻十一r11的另一端接地，可变电阻十一r11的调节端与电容二十二c22的一端以及运算放大器九u9的同相输入端均电连接，电容二十二c22的另一端接地，运算放大器九u9的反向输入端与输出端电连接，运算放大器九u9的正参考电压输入端接入vc-5v电压，运算放大器九u9的负参考电压端接地；运算放大器九u9的输出端与运算放大器六u6的同相输入端点电连接。
53.如图5所示，处理器5包括单片机u10、电容二十三c23、电容二十四c24、电阻十三r13以及电阻十四r14，其中单片机u10优选stc15f2k60s2_qfp32集成芯片，单片机u10的电源输入端接入电源供给电路4的vc-5v的电压输出端，单片机u10接地端接地，电容二十三c23以及电容二十四c24的两端均分别与单片机u10的电源输入端以及接地端电连接，五个所述模拟数字转换电路3的十个数字输出端分别与所述处理器5的输入端p1.0、p1.1、p1.2、p1.3、p1.4、p1.5、p1.6、p1.7、p2.4以及p2.5电连接。
54.如图6所示，电源供给电路4的具体电路结构为，熔断器f1的一端与电源接头j-power电连接，熔断器f1的另一端与in5824型二极管d1的正极电连接，in5824型二极管d1的负极分别与接头jp2以及mc7805ct稳压芯片u13的输入端电连接，mc7805ct稳压芯片u13的接地端接地，电容三十一u31的两端分别与稳压芯片u13的输入端以及接地端电连接，电容三十三u33以及电容三十二u32的两端均分别与稳压芯片u13的接地端以及输出端电连接，单刀单掷开关spow1的一端与稳压芯片u13的输出端电连接，单刀单掷开关spow1的另一端输出vc-5v的供电电压。接头jp2的接地端接地，接头jp2的输入端与二极管d1的负极电连接，电容二十五c25的正极与二极管d1的负极电连接，电容二十五c25的负极接地。接头jp2的第一输出端与mc7805ct稳压芯片u11的输入端电连接，稳压芯片u11的输出端为供电电压vdd，电容二十六c26的一端与稳压芯片u11的输入端电连接，电容二十七c27的一端以及电容二十八c28的一端均与稳压芯片u11的输出端电连接，电容二十六c26的另一端、电容二十七c27的另一端以及电容二十八c28的另一端均接地。接头jp2的第三输出端与l7909cv稳压三极管u12的输入端电连接，稳压三极管u12的输出端为供电电压vdd，电容三十六c36的一端与稳压三极管u12的输入端电连接，电容三十五c35的负极以及电容三十四c34的一端均与稳压三极管u12的输出端电连接，电容三十六c36的另一端、电容三十五c35的正极以及电容三十四c34的另一端均接地。电容二十九c29的正极与接头jp2的第一输出端电连接，电容二十九c29的负极与接头jp2的第二输出端电连接，电容三十c30的两端分别与接头jp2的第二输出端以及接头jp2的第三输出端电连接。
55.如图7所示，接头jp-led1、接头jp-led2、接头jp-led3、接头jp-led4以及接头jp-led5分别插入led灯，接头jp-led1、接头jp-led2、接头jp-led3、接头jp-led4以及接头jp-led5分别对应led灯1、led灯2、led灯3、led灯4以及led灯5，led灯1的正极、led灯2的正极、led灯3的正极、led灯4的正极以及led灯5的正极分别与电阻十七r17、电阻二十r20、电阻二十三r23、电阻二十六r26以及电阻二十九r29的一端电连接，电阻十七r17、电阻二十r20、电阻二十三r23、电阻二十六r26以及电阻二十九r29的另一端均与单刀单掷开关spow1的另一端电连接；led灯1的负极、led灯2的负极、led灯3的负极、led灯4的负极以及led灯5的负极分别与8050三极管q1的集电极、8050三极管q2的集电极、8050三极管q3的集电极、8050三极管q4的集电极以及8050三极管q5的集电极电连接；8050三极管q1的基极、8050三极管q2的基极、8050三极管q3的基极、8050三极管q4的基极以及8050三极管q5的基极分别与电阻十五r15的一端、电阻十八r18的一端、电阻二十一r21的一端、电阻二十四r24的一端以及电阻二十七r27的一端电连接，电阻十五r15的另一端、电阻十八r18的另一端、电阻二十一r21的另一端、电阻二十四r24的另一端以及电阻二十七r27的另一端分别与单片机u10的输出端p0.3、p0.2、p0.1、p0.0以及p2.7电连接；电阻十六r16的两端分别与8050三极管q1的基极以及发射极电连接，电阻十九r19的两端分别与8050三极管q2的基极以及发射极电连接，电阻
二十二r22的两端分别与8050三极管q3的基极以及发射极电连接，电阻二十五r25的两端分别与8050三极管q4的基极以及发射极电连接，电阻二十八r28的两端分别与8050三极管q5的基极以及发射极电连接，并且，8050三极管q1的发射极、8050三极管q2的发射极、8050三极管q3的发射极、8050三极管q4的发射极以及8050三极管q5的发射极均接地。
56.如图8所示，通信接口电路6，具体为usb转串口电路，其包括型号为ch340t的usb转串口芯片u14，usb转串口芯片u14的信号输出端ud+以及ud-与usb接头的数据输入端电连接，usb接头的电源输出端与usb转串口芯片u14的电源输入端电连接，电容三十八c38的一端、电容三十九c39的一端以及电阻三十r30的一端均与usb转串口芯片u14的电源输入端电连接，电容三十八c38的另一端以及电容三十九c39的另一端均接地，电阻三十r30的另一端与一个led灯电连接。usb转串口芯片u14的数据输入端txd与型号为in5819的二极管d2的负极电连接，usb转串口芯片u14的数据输出端trd与in5819的二极管d3的正极电连接，二极管d2的正极电与单片机u10的输出端p3.1电连接，二极管d3的负极与单片机u10的输出端p3.0电连接，单片机u10的输出端p3.1与电阻十三r13的一端电连接，电阻十三r13的另一端接入vc-5v的电压；单片机u10的输出端p3.0与电阻十四r14的一端电连接，电阻十四r14的另一端接入vc-5v的电压。usb转串口芯片u14的晶体震荡输入端与晶体振荡器y1的一端以及电容四十c40的一端均电连接，usb转串口芯片u14的晶体震荡反向输出端与晶体振荡器y1的另一端电连接，电容四十一c41的一端与晶体振荡器y1的另一端电连接，电容四十c40的另一端以及电容四十一c41的另一端均接地。
57.如图9所示，为了方便安装五个离子电极1，分别设置五个射频连接器smb，分别为射频连接器一p1、射频连接器二p2、射频连接器三p3、射频连接器四p4以及射频连接器五p5。射频连接器一p1、射频连接器二p2、射频连接器三p3、射频连接器四p4以及射频连接器五p5分别插入五个离子电极1；电动势ch1+和ch1-对应五个信号采集支路的信号采集支路一，电动势ch2+和ch2-对应五个信号采集支路的信号采集支路二，电动势ch3+和ch3-对应五个信号采集支路的信号采集支路三，电动势ch4+和ch4-对应五个信号采集支路的信号采集支路四，电动势ch5+和ch5-对应五个信号采集支路的信号采集支路五。
58.本实用新型的工作原理为，开始采集信号的时候，初始化usb转串口电路中的ch340t的usb转串口芯片u14以及模拟数字转换电路3的差分模数转换芯片u7，待每个信号采集支路对应的led等状态发生改变时，处理器5分别读取五个通道即五个信号采集支路的数据，并将所有的数据存放至二维缓冲数组中，并进行滑动平均滤波，再读取温度传感器8所采集的待测溶液的温度数据，将五个信号采集支路的数据以及温度数据通过usb转串口电路发送至上位机进行存储和分析。本实用新型中，上位机是指用于存储以及处理所述数字信号的计算机。
59.需要注意的是，本实用新型中单片机u10采集模拟数字转换电路3输出的数字信号的方式为在2010年9月由电子工业出版社出版的图书《单片机原理和应用》中已经公开的现有技术，因此，本实用新型未涉及计算机控制软件的改进。同时，单片机通过usb转串口芯片与上位机进行数据传输的技术也为现有技术，其技术方案在专利申请号为cn201710197827.x，专利名称为“单片机串口自动切换电路”中已经应用公开，所以本实用新型未涉及计算机软件以及计算机控制方法的改进。
60.本实用新型通过差分放大电路10以及用于将所述差分放大电路10的输出信号转
换成两个输出信号的电压偏置转换电路11对离子电极1的输出信号进行差分放大，得到差分信号，相对于现有技术中的共模信号而言，差分信号抗干扰能力强。同时，本实用新型通过设置独立的模拟数字转换电路3，通过该独立设置的模拟数字转换电路3能够根据信号放大及转换电路2的输出信号的处理精度选配模拟数字转换电路3的分辨率，相对于现有技术中采用处理器5自带的模拟数字转换器将模拟转换成数字来说，本实用新型能够实现对采集的数据精度要求较高的情况下，可以在不改变处理器5的情况下选配分辨率较高的模拟数字转换芯片，不改变处理器5的硬件成本，提高了本实用新型的设计经济性。
61.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的构思和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。