得益于环境政策的推动，环境监测要素从大气扩展到水质，各种水质监测指标也在不断增加，水质监测仪器设备也将朝着多样化的方向发展。电化学技术可以直接或间接用于检测影响水质的几个重要参数，包括化学指标、生物和细菌指标，甚至一些低含量污染物，如重金属。许多此类指示性测量与确定被测分析物的重要质量参数有关。ADI公司提供的模块化检测平台，可用来设计灵活的电化学水质测量解决方案。其高集成度使得电化测量平台可应用于各种水质探针，包括pH值、氧化还原电位(ORP)和电导池。

 

ADI水质传感器板

 

电化学技术凭什么在众多检测方法中脱颖而出？

 

许多重要的液体分析（如pH值）依赖于电化学，电化学是化学的一个分支，通过测量电子从一种反应物到另一种反应物的转移来表征还原-氧化反应的行为。电化学技术可以直接或间接用于检测影响水质的几个重要参数，包括化学指标、生物和细菌指标，甚至一些低含量污染物，如重金属。许多此类指示性测量与确定被测分析物的重要质量参数有关。所以当我们利用智能传感器检测水质时，基于电化学的传感器是一个很好的选择。

 

水质测量方法有很多种，例如光学、生物学和实验室方法。电化学脱颖而出的原因之一是能提供水质和液体分析应用中最常用指标的测量，其功耗很低、分辨率很高，而且相当经济。利用电化学传感器可以测量的常见参数如pH、ORP、电导率、ISC和溶解氧。当把它们变成智能传感器时，可以实现更多更好的连续实时检测。检测所得的数据越好、速度越快，就越有价值。另一个因素是许多基于光学的测量需要试剂，而试剂需要成本，但电化学传感器不需要试剂便可测量下图右侧所示的常见参数，因此拥有成本较低，价值更高。

 

 

如何满足连续水质检测应用？这套解决方案可以有

 

在连续水质监测应用中，需要小型的低功耗和平台化测量解决方案。ADI基于超低功耗微控制器ADuCM355和低输入偏置电流放大器LTC6078的解决方案能够进行常见传感器测量和诊断测试。ADuCM355基于cortexM3微处理器，具有先进的集成模拟前端，针对电化学和阻抗测量而设计。ADuCM355具有2个完成的恒电位仪通道，带有12位波形发生器和一个16位ADC，以及灵活的开关矩阵和数字功能（如同步滤波器和DFT加速器），利用该产品和高性能CMOS运算放大器LTC6078，ADI构建了一个演示平台，以展示如何通将通用传感器接口用于电化学水质分析传感器，除了能测量ph值、ORP和电导率等，这个低功耗、小尺寸平台还可以执行高精度诊断测试，如循环伏安法和电化学阻抗谱以及有关传感器和系统状况的更多信息。

 

 

电化学模拟前端：ADuCM355为电化学测量提供一种平台解决方案，其中集成了所有必要的测量功能以及一个低功耗微处理器(MCU)。除了主要测量和电化学功能外，还可以利用任意测量功能进行定制和灵活的测量。因此，它是一款完整的测量平台，尺寸很小，功耗极低，溶液可重复使用以检测多个参数，并且可在传感器外壳内部实现，而功能和性能堪比台式仪器。ADuCM355的高集成度可减少器件数量，提高可靠性，并提供比分立实施解决方案更一致的性能。

 

微功耗精密放大器：LTC6078能够为pH探针等高阻抗传感器提供精密缓冲。其精密性能和低偏置电流（输入偏置电流最大值为1pA）是此设计的关键因素，其中pH探针的阻抗可能有数千兆欧(GΩ)。LTC6078的低1/f噪声系数(1μVp-p)是低速测量系统实现高测量精度的另一个重要特性。LTC6078在低电源电压下保持精密性能，具有高输入阻抗和宽增益带宽，以超低功耗(54μA)工作，并具有关断功能。

 

ADuCM355和LTC6078构建的模块化检测平台支持pH值和阻抗两种测量模式及温度补偿，pH模式适用于任何电压输出传感器，包括pH、ORP或其他电位传感器，如离子选择性电极；阻抗模式适用于电导率传感器、电化学阻抗谱扫描或任何其他基于电阻或电流的测量。

 

总结

 

水资源管理不仅仅是水质的监测，还涉及更多的环节，包括水源监测、科学用水管理，等等。如何以低实现成本、低维护成本来完成监测管理成为实施方案时的主要挑战。利用新科技方案提高水资源使用效率，加强水质量环保监测已经成为当前水资源管理的一种新趋势。ADI公司提供的创新解决方案，不仅可靠性很高功耗还很低，为水质检测设备厂商提供高性价比的解决方案。

 

 

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