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第二章信号转换器

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转换器作用

转换器作用

转换器作用转换器是一种将一种形式、一种类型或一种状态转化为另一种形式、另一种类型或另一种状态的设备或工具。

它可以是电子设备，也可以是机械设备。

转换器在不同领域中都有广泛的应用，其作用可以总结如下：1. 电能转换器：电能转换器是将电能从一种形式转换为另一种形式的设备。

最常见的电能转换器是变压器，它可以将高电压转换为低电压或低电压转换为高电压。

此外，还有直流交流电转换器、电力电子变流器等，它们可以将直流电转换为交流电或交流电转换为直流电，满足不同电气设备的需求。

2. 信号转换器：信号转换器用于将一种类型的信号转换为另一种类型的信号。

例如，模数转换器可以将模拟信号转换为数字信号，而数模转换器可以将数字信号转换为模拟信号。

这在数字通信、音频处理、图像处理等领域有重要的应用。

3. 传感器转换器：传感器转换器将传感器所测量的物理量转换为电信号，方便测量、监测和控制。

这些转换器通常使用放大器、滤波器、模数转换器和数字处理器等电子器件。

例如，温度传感器转换器可以将温度转换为电压信号，压力传感器转换器可以将压力转换为电流信号，以满足不同领域对物理量测量的需求。

4. 语言转换器：语言转换器可以将一种语言转换为另一种语言，促进不同语言之间的沟通和交流。

这可以是人工翻译，也可以是使用机器翻译软件。

语言转换器在国际旅游、商务交流、学术研究等方面发挥重要作用，帮助人们跨越语言障碍，加深彼此了解。

5. 能源转换器：能源转换器将一种能源转换为另一种能源。

例如，太阳能光电转换器可以将太阳能转换为电能，燃料电池可以将化学能转换为电能，热能转换器可以将热能转换为机械能。

能源转换器帮助我们更有效地利用能源资源，促进可再生能源的发展和应用。

总的来说，转换器在各个领域中都有着重要的作用。

它们可以将一种形式、一种类型或一种状态转换为另一种，以满足不同的需求和应用。

通过转换器，我们可以改变能量形式、信号类型、语言表达方式等，为人们的生活和工作带来更多便利和可能性。

电气控制与PLC(第二章 朱程辉)

电气控制与PLC(第二章 朱程辉)
接触器的工作过程可分为吸合过程、保持 过程、分断过程三部分。 智能接触器的核心是智能控制单元，它对 接触器的整个动态工作过程进行实时控制， 根据动作过程中检测到的电磁系统的参数。
1．智能控制原理
采用接通过程电磁机构的变电流控制方法实现吸合 过程的智能控制。 图2-10所示为该方法的控制电压、线圈电流及对应 的吸力特性曲线示意图。
智能继电器实际上是一个专用的微型计算机系 统，由硬件和软件两大部分组成。 （1）硬件 智能继电器的硬件从模拟信号源接 收电压、电流等数据，从控制电路中接收接点通 断状态数据，然后由硬件处理这些数据并通过接 点或固态开关的通断提供必要的控制作用。硬件 部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、 人机接口电路和标准通信接口等。
图2-13 智能断路器原理框图
2.4.2 智能断路器的通信与控制接口
国产智能断路器有框架式和 塑料外壳式两种。 框架式智能断路器主要用于 智能化自动配电系统中的主断 路器。 塑料外壳式智能断路器主要 用在配电网络中分配电能和作 为线路及电源设备的控制与保 护，亦可用作三相笼型异步电 动机的控制。
图2-3 智能继电器结构框图
智能继电器通常要有人机对话功能，即人与 机器交换信息的功能。这个功能有两方面的作用： 一是人对智能继电器进行状态干预和数据设置； 二是智能继电器向人报告运行状态和处理结果。
（2）软件 智能继电器的软件是指存放在 ROM中的系统程序，类似于计算机的操 作系统。系统程序包括监控程序、逻辑 处理程序、系统诊断程序、通信管理程 序等。
（2）满载电流（FLC）
电动机的额定电流也被称为满载电流（Fullload current）。对于传统继电器而言，不同额 定电流的电动机就需要相应满载电流值的继电 器与之配套使用，而对于智能继电器，可以通 过设置继电器的满载电流值来保护不同额定电 流的电动机。

转换器工作原理

转换器工作原理

转换器工作原理转换器是一种电气设备，它将一个电源输入信号转换为另一种电气信号输出。

转换器的工作原理可以根据不同的类型分为很多种。

以下是一些常见的转换器的工作原理：1. 直流到交流转换器（逆变器）：直流到交流转换器主要用于将直流电源转换为交流电源。

它通过使用一对开关管和滤波电容电感器的组合来实现。

当开关管连通时，从直流输入电源中的电容器充电，然后断开连通并连接到交流输出电路中。

通过控制开关管的导通和断开时间，可以产生所需的交流输出波形。

2. 交流到直流转换器（整流器）：交流到直流转换器主要用于将交流电源转换为直流电源。

它通常使用二极管桥和滤波器电容器来实现。

二极管桥将交流输入信号转换为脉冲形式，并通过滤波器电容器将其平滑为直流信号。

滤波器中的电容器会存储电荷，并在无电流流过时释放。

3. 直流到直流转换器（DC-DC转换器）：直流到直流转换器可以将一个直流电源的电压或电流转换成另一个直流电压或电流。

其中一种常见的转换器是降压转换器（Buck Converter），它通过开关管周期性地打开和关闭来改变输入电压的平均值。

当开关管关闭时，能量会存储在电感器中，而当开关管打开时，能量会从电感器传输到负载中。

4. 交流到交流转换器（AC-AC转换器）：交流到交流转换器可以将一个交流电源的电压、频率或相位转换为另一个交流电压、频率或相位。

其中一种常见的转换器是谐振转换器（Resonant Converter），它利用谐振电路的特性来实现高效率的电能转换。

这些是常见的转换器的工作原理。

不同类型的转换器采用不同的电路结构和控制方法来实现所需的电能转换。

第二章-数据通信技术-1

第二章-数据通信技术-1

• 结论：采样速率必须是最高频率的两倍，因为波形的每 个周期相当于两个值——一个表示正的幅度级别，另一 个表示负的幅度级别。因此，如果每秒有 w 个周期 （即，赫兹），那么我们就有 2w 个信号状态。如果无 噪声信道每个信号状态使用 N 个值，则信道每秒的最 大数据传输能力可由下式给出： • • • • C=2W×log2 N C=数据传输率，单位bit/s W= 带宽，单位Hz N= 信号状态编码级数
模拟信号数字化的三步骤
•
1)采样，以采样频率Fs把模拟信号的值采出；
•
2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；
•
3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。
奈奎斯特公式-编码的基础
• 1920年 ，奈奎斯特发现无噪声信道的最大信号传输速 率是采样数目的两倍。通过标准正弦载波可以看出这 个发现，正弦波自然形态的半个周期表示一个信号状 态是可能的，因为这两个半周期互为镜像。
6.1 数字数据的数字信号编码
• 编码方式
• 编码特点 • 同步过程
编码方式
• 不归零编码(NRZ) 1：单极性不归零码 2：双极性不归零码 • 归零编码(RZ) 1：单极性归零码 2：双极性归零码
两类编码图例
单极性脉冲编码
双极性归零脉冲编码
双极性脉冲编码
单极性归零脉冲编码
交替双极性归零脉编码
图例
6.2 数字数据的模拟信号编码
• 为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之 间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换 成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传 输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数 字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备 称作调制解调器(Modem)。 • 模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要 素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载 波的不同要素或它们的组合进行调制。

信号转换器原理

信号转换器原理

信号转换器原理信号转换器，又称信号调理器或信号调理设备，是一种电子设备，其主要功能是将一种类型的信号转换为另一种类型，以便于信号的传输、处理、记录或显示。

信号转换器广泛应用于各种电子系统和仪器中，如通信系统、测量仪器、控制系统等。

本文将详细介绍信号转换器的原理，包括信号转换的必要性、信号转换器的类型和工作原理。

一、信号转换的必要性在电子系统中，信号往往需要在不同的电路或设备之间传输。

由于不同电路或设备的电气特性、信号幅度、阻抗等可能存在差异，直接连接可能导致信号失真、衰减或无法传输。

此外，信号处理、记录和显示设备往往对输入信号有一定的要求，如幅度范围、阻抗匹配等。

因此，为了实现信号在不同电路或设备之间的有效传输和满足后续处理要求，需要对信号进行转换。

二、信号转换器的类型信号转换器可根据转换的信号类型和转换原理进行分类。

常见的信号类型包括电压信号、电流信号、频率信号、数字信号等。

以下是一些常见的信号转换器类型：1. 电压-电流转换器（V/I转换器）：将电压信号转换为电流信号。

这种转换器常用于长距离传输，因为电流信号对线路电阻和干扰的敏感性较低。

2. 电流-电压转换器（I/V转换器）：将电流信号转换为电压信号。

这种转换器常用于将传感器的电流输出转换为电压信号，以便于后续处理和显示。

3. 频率-电压转换器（F/V转换器）：将频率信号转换为电压信号。

这种转换器常用于测量和控制系统中，将频率变化转换为电压变化以反映物理量的变化。

4. 模拟-数字转换器（ADC）：将模拟信号转换为数字信号。

ADC广泛应用于各种电子系统中，如数字音频、数字图像处理等，以实现模拟信号的数字化处理和存储。

三、信号转换器的工作原理不同类型的信号转换器具有不同的工作原理。

以下是一些常见信号转换器的工作原理简介：1. 电压-电流转换器（V/I转换器）：V/I转换器通常采用运算放大器和反馈电阻构成。

输入电压信号通过运算放大器放大后，驱动反馈电阻产生输出电流。

转换器的工作原理

转换器的工作原理

转换器的工作原理
转换器的工作原理是将输入的某种物理形式或表示形式转化为另一种物理形式或表示形式。

它可以通过改变信号的频率、振幅、相位或形状来实现转换。

基本上，转换器的工作原理可以分成以下几个步骤：
1. 输入信号获取：转换器首先会获取输入信号，这可以是电流、电压、声音、光线等各种形式。

2. 传感器转换：如果输入信号需要转换为另一种物理形式，转换器可能会使用传感器来将输入信号转换为电信号。

传感器可能会测量某一物理量，如温度、压力、位置等，并将其转换为电信号。

3. 信号处理：转换器会进行一些信号处理操作，如放大、滤波、调制等，以便更好地处理输入信号。

4. 转换操作：转换器会根据需要进行特定的转换操作，如数字到模拟转换、模拟到数字转换、频率转换等。

这些操作可以使用各种电子元件（如运算放大器、滤波器、模数转换器、数模转换器等）完成。

5. 输出信号生成：最后，转换器会生成输出信号，这可能是电流、电压、声音、光线等。

需要注意的是，不同类型的转换器可能有不同的工作原理。

例
如，模数转换器会将模拟信号转换为数字信号，而数模转换器则会将数字信号转换为模拟信号。

因此，具体的工作原理会根据转换器的类型而有所不同。

(完整版)计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(.04.26修改版SK)

be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。

接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。

过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。

2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。

答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。

请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。

输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。

测控总线与仪器通信技术课后答案第二章

测控总线与仪器通信技术课后答案第二章1、模拟输入通道有哪几种类型？各有何特点？答案：多路模拟输入通道分为集中采集式（简称集中式）和分散采集式（简称分布式）两大类型。

集中式的特点是多路信号共同使用一个S/H和A/D电路，模拟多路切换器MUX对多路信号分时切换、轮流选通到S/H和A/D进行数据采集。

分布式的特点是每一路信号都有一个S/H和A/D，因而也不再需要模拟多路切换器MUX。

每一个S/H和A/D只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集，采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。

2、什么情况下需要设置低噪声前置放大器？为什么？答案：没有信号输入时，输出端仍输出一定幅度的波动电压，这就是电路的输出噪声。

把电路输出端测得的噪声有效值除以该电路的增益K，得到该电路的等效输入噪声。

如果电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低，这个信号就会被噪声所“淹没”，就必须在该电路前面加一级放大器——“前置放大器”。

只要前置放大器的等效输入噪声比其后级电路的等效输入噪声低，加入前置放大器后，整个电路的等效输入噪声就会降低，因而，输入信号就不会再被电路噪声所淹没。

3、图2-1-14（a）所示采集电路结构只适合于什么情况？为什么？答案：采集电路仅由A/D转换器和前面的模拟多路切换器MUX构成，只适合于测量恒定的各点基本相同的信号。

恒定信号不随时间变化，无须设置S/H，各点基本相同的信号无需设置PGA。

4、多路测试系统什么情况下会出现串音干扰?怎样减少和消除?答案：多路测试系统由于模拟开关的断开电阻Roff不是无穷大和多路模拟开关中存在寄生电容的缘故，当某一道开关接通时，其它被关断的各路信号也出现在负载上，对本来是唯一被接通的信号形成干扰，这种干扰称为道间串音干扰，简称串音。

为减小串音干扰，应采取如下措施：①减小Ri，为此模拟多路切换器MUX前级应采用电压跟随器；②MUX选用Ron极小、Roff极大的开关管；③选用寄生电容小的MUX。

铁路信号第二章


5、发车进路信号机 是按列车运行方向，右下角加车场号再加股道号。
6、预告信号机
第一字母为Ｙ，后缀主体信号机编号。
7、通过信号机 以该信号机所在地点坐标公里数和百米数上行为偶数
下行为奇数。
一、信号显示颜色的选择 1、基本色和辅助色的选择 基本色：红、黄、绿 辅助色：蓝、月白、紫色（道岔表示器用）
1、色灯信号机灯光配列和应用的规定
（1）当须要减少灯位时，应以空位停用方式处理。可
以维持信号机应有的外型，防止司机勿认。
（2）以两个基本灯光组成一种信号显示时，应在一条垂
直线上（进站复示信号机除外）。
还应保持一定的距离，这是为了防止和减少两个同一颜色
的灯光在远距离上被误认为是一个灯光而造成升级显示的
4、通过信号机
作用：防护闭塞分区，指示列车能否进入运行前方的闭
塞分区；
设置位置：每个闭塞分区的入口处。不设在启动困难的
上坡处，确实装设则加装容许信号。上下行尽量并设。
5、遮断信号机
作用：在繁忙道口、有人看守的桥梁、隧道以及可能危
及行车安全的塌方落石地点进行防护。
设置位置：距离防护地点大于50m处。采用方形背板，
（5）背板，机柱涂以黑
白相间斜线。
（6）预告信号机
采用两显示机构（绿、黄），遮断信号机的预告信号机，
采用高柱、但是黄灯位。
（7）、调车信号机 采用两显示机构（白蓝），但设于尽头式到发线上的 尽头调车信号机采用矮型三显示机构（空位、红、月 白），外形同列车用的 。
进站、进路、出站信号机，自动闭塞区段的通过信号机 —
—列车第一轮对越过该信号机自动关闭
引导信号机——列车全部越过该信号机，人工及时关闭
调车信号机——调车车列全部越过信号机后自动关闭

计算机控制系统第二章习题答案


第二章习题答案
2.6 在进行模数转换时，如果模拟信号的频率较高，就会由于A/D转换 器的孔径时间(即转换时间)而造成较大的转换误差，克服的方法是在 A/D转换器之前设置采样保持电路。采样保持器平时处于“采样”状态， 跟踪输入信号变化；进行A/D转换之前使其处于“保持”状态，则在 A/D转换期间一直保持转换开始时刻的模拟输入电压值；转换结束后， 又使其变为“采样”状态。2.6节中的“采样”指抽取连续信号在离散 时间瞬时值的序列过程。
δ(t-kT)函数的几何图示
第二章习题答案
2.11 δ函数表示为： (t − kT ) = 1。k为任意整数。那么理想采样开关可以 δ 描述为理想单位脉冲函数序列：
δ T (t ) =
k = −∞
∑ δ (t − kT )
+∞
2.12 采样定理: 如果连续信号f(t)具有有限频谱，其最高频率为 ω max , 则对f(t)进行周期采样且采样角频率 ωs ≥ 2ωmax 时，连续信号f(t)可以由采 * 样信号 f * (t ) 唯一确定，亦即 f (t ) 可以无失真地恢复f(t)。 从理论上讲，采样频率越高就越能如实反映被采样的连续信号的特 征信息。但是，从计算机控制系统角度来讲，选取过高的采样频率会使 系统对硬件的要求过高，造成成本攀升，并且还会使干扰对系统的影响 明显上升。因此，应该综合考虑计算机控制系统中采样周期的选择问题。
第二章习题答案
2.13 推导略。零阶保持器在奈奎斯特频率以外的增益不为零，在相位上 相当于引入T/2的时间延迟，因此其性能劣于理想低通滤波器，信号恢 复效果也稍差。 2.14 随着保持器的阶数增加，信号恢复的效果越好，但带来的问题是实 现复杂、相移增大，所以计算机控制系统中很少采用高阶保持器。高阶 保持器主要用于没有闭环控制要求的通讯信号处理等领域。
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37
（二）气敏电极 电位型气敏电极作为各种生物传感器的 信号转换器，使用较多的是氨气敏电极和 CO2 气敏电极。
38
1. 氨气敏电极
氨是酶反应中 最常见的产物和 反应物，因此氨 电极是常用的信 号转换器之一。
39
氨电极浸入碱性待测液时，待测液中的铵盐转 化成挥发性氨，经透气膜渗入内充液薄层发生如下 反应：
3
1.1 电化学测量基础
1.测量系统
根据转变方式和输出电信号的不同， 可将电化学传感器分为：
ì 电位型（原电池） ï ï ï 三种类型 ï í 电流型（电解电池） ï ï ï ï î 电导型（电导池）
4
图2-1 原电池构成
5
电位型测量系统——在电极/溶液界 面上自发地发生化学反应，将被测化学量 转变为电位信号的测定装置。 被测的化学量与电位之间的关系，符 合能斯特方程：
第二章 生物传感器 的信号转换器
信号转换器作为生物传感器的重要组成部分， 它的作用是将生物敏感元件拾取的生物化学信息 转换为容易进行处理测量的、与被测量有对应关 系的电信息。
1
●
电化学信号转换器
●
●
离子敏场效应晶体管
热敏电阻
●
●
压电晶体信号转换器
光电换能器
2
一、电化学型信号转换器
电化学电极作为生物传感器信号转换器，一般 可分为两种类型：电位型和电流型。 电化学电极(固体电极、离子选择性电极、气敏 电极、修饰电极等)作为信号转换器已广泛用于酶传 感器、微生物传感器及其它类型的生物传感器中。
K
好。
Pot Ca 2 , Ba 2
0.01
pot KA , X 越小，表明干扰越小，电极的选择性越
34
③ 响应时间
响应时间指电极达到平衡电位时所需要的时 间。 它与电极的种类及被测离子的活度、溶液的 搅拌速度、敏感膜的组成及性质、膜的厚度、 参比电极的稳定性等有关。
35
④ 电极寿命
子浓度成正比。
GC
9
1.2 基本概念
1. 电离常数 Ionization constant
电离常数表示电解质电离能力的强弱。
[ A ][ B ] K AB
[AB]表示平衡时未电离的分子浓度，[A-]和[B+] 表示平衡时A-和B+离子的浓度。
10
2. 活度和活度系数 Activity and activity coefficient 活度指电解质溶液的有效浓度。
n
P-Si n
n
p-Si
FET结构
ISFET结构
59
FET工作原理:
VDS VGS
S
G
D
ID
P-Si n p-Si
n
FET工作原理
60
反型层的形成 在栅极与源极之间施加电压，会导致栅源极之间的
电荷流动，并在栅极绝缘层下的P型半导体材料的表面大
量积累负电荷而形成反型层。 N型沟道的形成
栅源电压若大于阈值电压，栅极绝缘层下面将形成
因此，只要设法利用生化反应过程所产生的物质 变化来影响栅极电压，便可设计出以离子敏场效应管 为转换器件的半导体生物传感器。
64
2.3 特点
构造简单，体积小，便于批量制作，成本低； 易微型化和多功能化；
FET制作的敏感器件响应快，适用于自控监测
和流程分析等。
65
2.4 应用 尿素的测定：
E ln C
6
图2-2 电解电池构成
7
电流型测量系统——外加电压下， 在电极/溶液界面上发生化学反应，将被 测化学量转变为电流信号的测定装置。 在一定条件下，其电流大小与离子 浓度成比例。
I C
8
电导型测量系统——在外加电压下，
将化学量转变成电导信号的测定装置。
在离子浓度不大时，溶液的电导与离
氧电极来测定。此外，在微生物电极、免疫电极
等生物传感器中也常用氧电极作为信号转换器， 因此氧电极在生物传感器中使用很广。
46
氧电极是一个通过测定电解电流来测 定溶液中氧含量的电解池。 有两种：开放式和封闭式。
47
1. 开放式氧电极
开放式氧电极测定氧的装置如图所示。
48
外加电解电压，当铂电极电位相对参比电 极低0.2V时，氧在铂丝上开始电解，此时电流 计中有电流指示。
脲酶 CO( NH2 )2 H2O CO2 2NH3
+ H 2O
+
H 2O
↓
HCO3 H
↓
2NH4 2OH
66
双栅极酶-FET传感器
67
葡萄糖的测定：
葡萄糖氧化酶 C 6 H 12 O6 2 H 2 O O 2 C 6 H 12 O7 2 H 2 O 2
42
二氧化碳气敏电极在医学上的应用
43
44
1.5 电流型换能器
◆ 输出直接与被测物浓度呈线性关系；
◆ 电极输出值的读数误差较电位型电极小；
◆ 灵敏度比电位型电极高。
常用的电流型电极有O2 电极电极、H2O2 电极
及燃料电池型电极等。
45
（一） 氧电极
各种氧化酶和加氧酶在催化底物反应时，要 用溶解氧为辅助试剂，反应中所消耗的氧量可用
57
●
电化学信号转换器
●
●
离子敏场效应晶体管
热敏电阻
●
●
压电晶体信号转换器
光电换能器
58
二、离子敏场效应晶体管（ISFET）
ISFET是把离子选择性敏感膜和 FET相结合，将离子 活度的化学信息转化为电流或电压的变化。 2.1 结构与原理
S G D
参比电极
S
被测溶液 D
敏感膜
P-Si n p-Si
51
Clark氧电极结构见图。
52
3.氧电极在医学中的应用
53
54
二、H2O2电极
H2O2电极是根据电解氧化时所产生的电流输出
来测定浓度的复合式电极。 电极包括阳极、阴极、电解液和渗透膜，阳极 一般用金、白金，阴极一般用Ag/AgCl，渗透膜可 用醋酸纤维素膜，电解液是氯化钾与磷酸缓冲液及
氯化钾与醋酸缓冲液等。
溶液浓度与活度之间的关系表示为：
为活度系数，表示电解质溶液的浓度与活 度的偏差程度，即表示浓度有百分之几是有效的。 通常 0＜ ≤1，当溶液无限稀释 1 。
11

a .c
如0.1mol/L的盐酸溶液中，H+的活度就等于 0.0799mol/L，意思是说，H+在化学反应起作用
的浓度是0.0799mol/L。
49
当铂电极相对参比电极低0.6～0.8V时，电流趋于 恒定，此时的电流与溶液中氧含量成正比。
50
2.封闭式氧电极(Clark氧电极)
Clark氧电极是一种较为稳定的封闭式氧电 极。铂电极与 Ag / AgCl 电极组合在一起置于参比 溶液中，与被测溶液之间用透氧膜隔开。 此膜将被测溶液中溶解的氧气通过膜扩散到 膜内电解质溶液薄层，再扩散到铂电极表面进行 还原产生电流。
电极寿命是指电极保持Nernst响应的时间。
主要取决于膜的结构与性质。当实测电势与理 论电势之比小于0.9时，电极不宜再使用。
36
2. 碘电极
碘离子选择电极常用于有 H 2 O2 生成的 酶反应中，碘离子与 H 2 O2 相遇，在过氧化 物酶催化下，可快速发生如下反应：
2 H H 2 O 2 3 I 过氧化物酶 I 3 2 H 2 O
离子选择性电极——用特殊敏感薄膜制 作的对特定阳离子或阴离子呈选择性响应的 电极。 离子选择性电极具有快速、灵敏、可靠、 价廉等优点，因此应用范围很广。
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1. pH电极
氢离子活度对化学反应和生物化学反应有
重要的决定作用。有一些酶反应，涉及到氢离子
的生成和消耗，因此可用pH玻璃电极作为某些 生物传感器的信号转换器。
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② 电位选择系数
pot KA ,X
指同一支电极对不同离子的选择性响应， 表征ISE选择性的优劣。电极对各种离子的选择
pot 性可用电位选择系数表示。在K A 中，A表示被 ,X
测离子，X表示干扰离子。
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钙电极用于测 Ca2+ ，但其对 Ba2+ 也有响应， 因此是测量时的干扰离子，若其对 Ca2+ 的响应为 Ba2+的100倍，则Ba2+对Ca2+的干扰为1/100倍，所 以:
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两极间外加一定电压，实际测量时，外加电压控制 在电压-电流曲线的平滑部分，即0.7-0.9V，此时 输出电流就与浓度成比例。
阳极反应
H 2O2 O2 2 H 2e
1 2 e 2 H O2 H 2O 2
阴极放应
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H2O2电极基本测量电路和电压-电流曲线
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（3） Ag AgCl 电极
一种性能较好的 参比电极。它结 构简单，只需在 Ag丝上，镀上 一薄层AgCl， 并浸入一定浓度 的KCl溶液中便 制成电极。
图2-4 银/氯化银电极
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2. 指示电极 Indicating electrode
指示电极——根据电极电位的大小指 示出物质浓度的电极。 包括离子选择性电极、气敏电极、金 属或非金属电极(Au、Cu、Pt，石墨电极 等 )。
电位与待测溶液中氨的浓度符合能斯特方程。
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2.二氧化碳电极
CO2气敏电极的结构由pH玻璃电极和 Ag/AgCl 参比电极组成电池，用透气膜将中间 溶液与被测溶液隔离开来。
图2-9 CO2气敏电极
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测定时溶液中的CO2通过透气膜进入溶液，而 发生下列反应：