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亚硝酸盐是一种无机化合物。它广泛地存在于自然界的各种水体中,如地下水、池塘、河流等。它在食品和工业生产中也有着广泛的应用,如在各种肉制火腿、泡菜、腌肉、化肥和染料等的生产中。但是它却是一种有毒物质,它对鱼类和甲壳类水生动物均有毒害作用,偏高的亚硝酸盐浓度会使鱼类更容易患病,过高的浓度则会迅速导致其死亡,因此它会对如今养殖密度越来越高水产养殖业造成大量损失。除了对水生物的影响,亚硝酸盐对人体也有一定的毒害作用。它进入人体后会使血液中的亚铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,使其运输氧的能力减弱进而引起组织缺氧,对机体产生损害。另外一些研究表明,人体的其他一些疾病也在一定程度上与亚硝酸盐有关。因此,我们无疑需要一种可以实现对其浓度进行实时、准确监测的技术。 本文针对亚硝酸盐水溶液,设计了一种基于电化学传感器的实时监测系统,实现了对其浓度的连续监测。该系统的创新之处在于在电化学测量中三电极体系的基础上增加了一个单独用于产生误差信号的电极。而在传感器电极激励和信号转换的过程中则特意使得增设的电极与工作电极处于相同的工作状态,并且后续的转换放大电路也采用一样的对称式结构,使得工作电极中的误差信号与增设的电极产生的误差信号可以随着溶液的温度、电导率、甚至电极导线绝缘层的漏电流同步变化,从而在增设的电极中再现工作电极中的误差信号,因此可以在后续电路或软件采样时将其减去以期得到更为准确的待测物反应电流信号。 该系统的数字部分和软件程序是基于ARM9的嵌入式Linux系统。通过该数字系统实现显示、控制、ADC采样、通信和数据存储功能。本文具体构建了该软件系统的ADC驱动程序和Qt/E图形程序。分别实现了系统ADC设备的驱动控制和系统数据显示/存储、用户界面和监测的启停控制等功能。通过嵌入式Linux系统的支持,该监测系统可以方便的进行平台移植或增加各种功能模块及协议,避免了大量的重复劳动,提高了效率。同时,由于其较好的扩展性,其可以作为智能传感器节点,为物联网特别是水产养殖物联网的建设做出准备。 研究结果表明,该系统可以实现对水溶液中亚硝酸根离子浓度的监测功能。且易于使用、用户界面友好、维护成本较低,对水产养殖中亚硝酸根离子的实时监测具有实用价值。