英语原文共 3 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
在温度作用下pH传感器的特性
Hazian. Mamat, Nur Firdaus. A Rahim, Wan Saedah. Sharkawi Mohd Salleh, *Assoc. Prof. Azman. Jalar
摘要：本文介绍了pH传感器在温度下的特性。本文旨在研究在较高温度和较低温度下，pH传感器的不同特点。温度设置是按照本国（马来西亚）的气候设置的，也就是10摄氏度到40摄氏度。本文还讨论了缓冲溶液对pH数值读取的影响。研究结果表明，低温对pH检测结果影响微弱，而高温会导致实验结果出现明显的温度漂移。
关键词：pH传感器，温度，缓冲溶液，参比电极
Ⅰ.介绍
在当今世界，pH数值是一项值得测量和控制的重要参数。溶液的pH数值表明了它的酸性或者碱性有多强。pH数值是在学术上将氢离子浓度定义在通常范围的每升大约1至10times;-14克当量的值转化的数字值。
在pH范围中，很酸的溶液pH数值很小，例如0,1,2（因为它们具有大量的氢离子；10x0,10x-1,10x-2 克当量每升）。碱性很强的溶液pH数值很大，例如12,13,14（因为它们具有极少量的氢离子；10x-12,10x-13,10x-14 克当量每升）。中性的溶液比如水pH值大约为7。
在本文所述实验中，通过改变室温到低温和高温，来研究温度对室内的pH传感器的特性表现的影响。在实验室中做的实验使用缓冲溶液。实验中使用了pH为4,7,10的三种缓冲溶液。pH数值为7的溶液可以看成是酸碱溶液中和得到的。
Ⅱ.操作原理
传感薄膜使用了一种对氢离子敏感的使用了半导体薄膜。当被薄膜捕获时，这些氢离子会形成一个像MOS晶体管一样的沟道。图1所示的测试原理，所使用的是安捷伦B1500A的DC参数分析仪。这种仪器可以追踪pH传感器的漏电流和栅极电压（绘制跨导曲线），并直接给出如下图2的pH传感器测量值。
图1 测量原理
图2 离子敏场效应晶体管pH传感器的跨导曲线
图2，上面显示了不同pH值的跨导曲线。通过使用选定的漏电流，得到相应的门限电压，图中曲线灵敏地变化着。这类似于为每条曲线确定阈值电压()。理论上，从阈值电压可以直接反映氢离子对传感器薄膜的影响。
Ⅲ.方法和测试
- pH传感器在缓冲溶液（pH为4）
使用气候温度室，MIMOS pH传感器在室温下放入pH为4的缓冲溶液。使用的温度循环开始初步设置为25摄氏度。25摄氏度时的读数为3.85；最接近的值4将是最佳的反馈值。然后室温降至10摄氏度再升至25摄氏度，pH的读数和一开始一样是3.85。之后温度升至40摄氏度，再降回25摄氏度，pH的读数依旧为3.85（循环为25-10-25-40-25摄氏度）。
循环实验重复，pH数值与3.85并无不同。
图3 在pH为4时的读数情况
B． pH传感器在缓冲溶液（pH为7）
第二次实验使用了相同的方法，但使用了pH为7的中性缓冲溶液。使用的pH传感器浸入缓冲溶液并将温度初始设定在室温25摄氏度下。25摄氏度时的读数为7.15。然后室温降至10摄氏度再升至25摄氏度，pH的读数和一开始一样是7.15。之后温度升至40摄氏度，再降回25摄氏度，pH的读数为7.35。此时观察的pH值比早期的两次测量增加了约0.2 。
相同的循环继续，在测量室温下，pH值一度在第二个周期提高到7.50。
图4 在pH为7时的读数情况
- pH传感器在缓冲溶液（pH为10）
同样的实验继续，使用的是pH为10的缓冲溶液。使用的pH传感器浸入缓冲溶液并将温度初始设定在室温25摄氏度下。25摄氏度时的读数为10.15。然后室温降至10摄氏度再升至25摄氏度，pH的读数和一开始一样是10.25。之后循环温度升至40摄氏度，再降回25摄氏度，pH的读数为7.75。
相同的循环继续，pH值在随测量室温不断变化升至11.15。
图5 在pH为10时的读数情况
- 在温度下缓冲溶液的影响
在这次试验中，我们也观察了缓冲溶液的温度对结果的影响。上面三种缓冲溶液都在10摄氏度到40摄氏度的温度区间下测试。这种实验对调查缓冲溶液是否有公差或者温度变化是十分重要的。溶液的变化将可能在测试中影响pH数值的读取。
图6 不同温度下缓冲溶液的表现
Ⅳ.结果讨论
实验使用10摄氏度到40摄氏度和40摄氏度到10摄氏度的温度测试循环完成。为了观察温度循环中的异常，温度基准线如上图曲线所示设定在25摄氏度。所以，每次当温度达到25摄氏度时观察pH传感器的读数。如图6所示，缓冲溶液对pH读数的影响十分微弱。实验持续了15分钟。通过传感器的电子电路微控制器单元收集的数据经无线直接传输到计算机。
Ⅴ.总结
通过结果可以得到室内的pH传感器特性的一点，即当温度低于10摄氏度时，pH传感器读得的数据偏高，当温度高时，pH传感器读得的数据偏低。例如10摄氏度时pH传感器得到的数据为4.35。之后在40度高温时，传感器得到的数据为3.35。
这种特性对需要在各种温度下测试pH值，并需要进行温度补偿的研究人员来说十分重要。我们还得知，随着时间增加，pH值会成比例增加。无线传输数据在不干扰pH传感器读数过程中十分重要。
总之，通过以上图表，在pH为4时，温度对pH传感器的影响微弱。对pH为7的缓冲溶液来说，在温度从40摄氏度到25摄氏度的下降过程中pH数值开始增大。对pH为10的缓冲溶液来说，随时间变化，数值不断变大。传感器测数值时间越久，测得的pH数值越大。
致谢
我要对为本次研究的完成做出贡献的Mimos产品开发组，PQRE组，Mem组以及其他直接或间接参与其中的人员表示衷心的感谢。
参考文献（略）
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[28773]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
