营养液离子浓度在线检测装置及离子选择电极标定方法
阅读：314发布：2020-08-09
专利汇可以提供营养液离子浓度在线检测装置及离子选择电极标定方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 具体涉及一种 营养液 离子浓度在线检测装置及使用该装置对离子选择 电极 进行标定的方法和装置，其中营养液离子浓度在线检测装置通过运动 控制器 与多个 电机 相连，实现了所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个待测溶液池或者任意一个标准溶液池，并通过 电压 采集器采集离子选择电极输出的电压值；通过对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度对数值之间的线性关系。根据本发明提供的技术方案，既可实现对离子选择电极的自动化标定，又可实现待测溶液离子浓度的在线检测，尤其适用于对 无土栽培 营养液的离子选择电极的自动化标定及离子浓度的在线检测。，下面是营养液离子浓度在线检测装置及离子选择电极标定方法专利的具体信息内容。
1.一种营养液离子浓度在线检测装置，其特征在于，包括水平导轨、水平丝杠、第一滑块、垂直导轨、垂直丝杆、第二滑块、第三导轨、第三丝杆、第三滑块、至少一个待测溶液池、至少两个标准溶液池、电极固定件、电压采集器、第一电机、第二电机、第三电机、运动控制器和电极清洗机构；其中，
所述至少一个待测溶液池和所述至少两个标准溶液池均设置在所述水平导轨的一侧，并沿着所述水平导轨排列；
所述水平导轨用于固定所述水平丝杆，所述垂直导轨用于固定所述垂直丝杆，所述第三导轨用于固定所述第三丝杆；
所述垂直丝杆通过所述第一滑块固定在所述水平丝杆上，所述水平丝杆与所述第一电机相连；
所述第三丝杆通过所述第二滑块固定在所述垂直丝杆上，垂直于所述水平丝杆和所述垂直丝杆，所述垂直丝杆与所述第二电机相连；
所述电极固定件通过所述第三滑块固定在所述第三丝杆上，所述第三丝杆与所述第三电机相连；
所述运动控制器与所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机相连，用于控制所述垂直导轨移动至任意一个所述待测溶液池的位置处或者任意一个所述标准溶液池的位置处，并用于控制所述电极固定件将设置在所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个所述待测溶液池或者任意一个所述标准溶液池；
所述电压采集器用于与离子选择电极的电压输出端相连，以采集离子选择电极输出的电压值；
所述电极清洗机构用于对离子选择电极进行清洗，以清除附着在离子选择电极敏感膜表面的离子。
2.根据权利要求1所述的营养液离子浓度在线检测装置，其特征在于，
所述待测溶液池设置有供液管，用于将待测溶液导入所述待测溶液池中；
所述待测溶液池设置有回流管，用于将测量完离子浓度的待测溶液导出所述待测溶液池。
3.根据权利要求1所述的营养液离子浓度在线检测装置，其特征在于，
所述电极清洗机构的清洗池设置有进水管，用于将去离子水导入所述清洗池中；
所述电极清洗机构的清洗池设置有出水管，用于将使用过的去离子水导出所述清洗池。
4.根据权利要求1所述的营养液离子浓度在线检测装置，其特征在于，还包括电压放大器，以预设放大倍数放大离子选择电极输出的电压信号。
5.一种使用如权利要求1至4中任意一项所述的营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，其特征在于，包括：
通过所述运动控制器控制设置在所述电极固定件上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池中，通过所述电极清洗机构在离子选择电极每一次插入标准溶液池之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值；
对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
6.根据权利要求5所述的对离子选择电极进行标定的方法，其特征在于，所述通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值，具体包括：
按预设放大倍数放大离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压信号，得到放大后的电压信号；
当所述放大后的电压信号在预设时间内的幅度变化低于预设值后，通过所述电压采集器采集放大后的电压值。
7.根据权利要求5所述的对离子选择电极进行标定的方法，其特征在于，所述对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系，具体包括：
对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值使用最小二乘法进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
8.一种使用如权利要求1至4中任意一项所述的营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的设备，其特征在于，包括：
与所述运动控制器和所述电压采集器分别相连的控制模块，用于通过所述运动控制器控制设置在所述电极固定件上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池中，通过所述电极清洗机构在离子选择电极每一次插入标准溶液池之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压；
连接所述控制模块的计算模块，用于对所述控制模块得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
9.根据权利要求8所述的对离子选择电极进行标定的设备，其特征在于，还包括：
人机交互模块，用于接收用户的触发指令，以控制所述控制模块开始工作；
还用于接收用户输入的标准溶液池内的溶液浓度值，并输出给所述计算模块；
还用于接收所述计算模块输出的所述离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
营养液离子浓度在线检测装置及离子选择电极标定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及离子浓度在线检测领域，具体涉及一种营养液离子浓度在线检测装置及使用该装置对离子选择电极进行标定的方法和装置。
背景技术
[0002] 目前，以营养液作为栽培介质进行商业化蔬菜生产已经从研究探索逐步演变为一种实用的生产技术。鉴于这种模式节水节肥，清洁高产，其面积迅速扩大，多种栽培模式(深液流栽培、营养液膜栽培、汽雾培、岩棉栽培、复合式栽培技术…)相继被国内外科研工作者开发出来，相配套的栽培管理技术逐步完善。
[0003] 在营养液栽培条件下，作物的根系浸没在营养液中，所需水分、养分均由营养液提供。由于营养液缓冲能力远远弱于土壤，其组分特性的变化会对作物生长产生很大影响。目前所用的营养液均由氮、磷、钾、钙、镁、硫六大元素组成，而对于多数作物来说，对氮、磷、钾的需求量往往大于对钙、镁、硫的需求量，这必然会导致营养液组分出现失衡状况，若不及时调整，作物的生长状况也会受到影响。因此，如何对营养液进行管理，避免出现组分失衡是水培技术管理中关键部分之一。
[0004] 获取营养液主要养分离子的动态变化过程是调控营养液组分的前提。目前应用最广泛的是使用离子选择电极对营养液相应养分离子浓度进行检测。虽然该方法操作简单，其精度也能够满足营养液管理的要求，但在使用过程中，需要将溶液中离子浓度信号转变为电信号输出，所以电位漂移直接影响所测离子浓度的准确性。因此需要对离子选择电极进行频繁标定，以消除电位漂移对检测精度的影响。现在多采用人工标定手段，工作量大，费时费力。
[0005] 进一步地，由于离子选择电极在使用过程中需要频繁地进行人为手工标定，而离子选择电极的使用一般在实施现场，比如在无土栽培大棚里，而对离子选择电极的标定通常都在实验室里进行，这样用户需要频繁往返于实施现场和实验室，严重影响了离子浓度的检测效率，制约了离子浓度在线检测的实现。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，解决离子选择电极使用前需要进行人工标定而带来的工作量大，不能实现营养液离子浓度在线检测的问题。
[0007] 针对上述问题，本发明提出了一种离子浓度在线检测装置，包括水平导轨、水平丝杠、第一滑块、垂直导轨、垂直丝杆、第二滑块、至少一个待测溶液池、至少两个标准溶液池、电极固定件、电压采集器、第一电机、第二电机、运动控制器和电极清洗机构；其中，[0008] 所述至少一个待测溶液池和所述至少两个标准溶液池均设置在所述水平导轨的一侧，并沿着所述水平导轨排列；
[0009] 所述水平导轨用于固定所述水平丝杆，所述垂直导轨用于固定所述垂直丝杆；
[0010] 所述垂直丝杆通过所述第一滑块固定在所述水平丝杆上，所述水平丝杆与所述第一电机相连；
[0011] 所述电极固定件通过所述第二滑块固定在所述垂直丝杆上，所述垂直丝杠与所述第二电机相连；
[0012] 所述运动控制器与所述第一电机和所述第二电机相连，用于控制所述垂直导轨移动至任意一个所述待测溶液池的位置处或者任意一个所述标准溶液池的位置处，并用于控制所述电极固定件将设置在所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个所述待测溶液池或者任意一个所述标准溶液池；
[0013] 所述电压采集器用于与离子选择电极的电压输出端相连，以采集离子选择电极输出的电压值；
[0014] 所述电极清洗机构用于对离子选择电极进行清洗，以清除附着在离子选择电极敏感膜表面的离子。
[0015] 优选地，
[0016] 所述待测溶液池设置有供液管，用于将待测溶液导入所述待测溶液池中；
[0018] 优选地，
[0019] 所述电极清洗机构的清洗池设置有进水管，用于将去离子水导入所述清洗池中；
[0020] 所述电极清洗机构的清洗池设置有出水管，用于将使用过的去离子水导出所述清洗池。
[0021] 优选地，所述装置还包括电压放大器，以预设放大倍数放大离子选择电极输出的电压信号。
[0022] 一种离子浓度在线检测装置，包括水平导轨、水平丝杆、第一滑块、垂直导轨、垂直丝杆、第二滑块、第三导轨、第三丝杆、第三滑块、至少一个待测溶液池、至少两个标准溶液池、电极固定件、电压采集器、第一电机、第二电机、第三电机、运动控制器和电极清洗机构；其中，
[0023] 所述水平导轨用于固定所述水平丝杆，所述垂直导轨用于固定所述垂直丝杆，所述第三导轨用于固定所述第三丝杆；
[0024] 所述垂直丝杆通过所述第一滑块固定在所述水平丝杆上，所述水平丝杆与所述第一电机相连；
[0025] 所述第三丝杆通过所述第二滑块固定在所述垂直丝杆上，垂直于所述水平丝杆和所述垂直丝杆，所述垂直丝杆与所述第二电机相连；
[0026] 所述电极固定件通过所述第三滑块固定在所述第三丝杆上，所述第三丝杆与所述第三电机相连；
[0027] 所述运动控制器与所述第一电机、所述第二电机和所述第三电机相连，用于控制所述垂直导轨移动至任意一个所述待测溶液池的位置处或者任意一个所述标准溶液池的位置处，并用于控制所述电极固定件将设置在所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个所述待测溶液池或者任意一个所述标准溶液池；
[0028] 所述电压采集器用于与离子选择电极的电压输出端相连，以采集离子选择电极输出的电压值；
[0029] 所述电极清洗机构用于对离子选择电极进行清洗，以清除附着在离子选择电极的表面上的溶液。
[0030] 一种使用上述的离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，其特征在于，包括：
[0031] 通过所述运动控制器控制设置在所述电极固定件上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池中，通过所述电极清洗机构在离子选择电极每一次插入标准溶液池之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值；
[0032] 对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0033] 优选地，所述通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值，具体包括：
[0034] 按预设放大倍数放大离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压信号，得到放大后的电压信号；
[0035] 当所述放大后的电压信号在预设时间内的幅度变化低于预设值后，通过所述电压采集器采集放大后的电压值。
[0036] 优选地，所述对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度之间的线性关系，具体包括：
[0037] 对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值使用最小二乘法进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0038] 一种使用上述的离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的设备，其特征在于，包括：
[0039] 与所述运动控制器和所述电压采集器分别相连的控制模块，用于通过所述运动控制器控制设置在所述电极固定件上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池中，通过所述电极清洗机构在离子选择电极每一次插入标准溶液池之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压；
[0040] 连接所述控制模块的计算模块，用于对所述控制模块得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0041] 优选地，所述设备还包括：
[0043] 还用于接收用户输入的标准溶液池内的溶液浓度值，并输出给所述计算模块；
[0044] 还用于接收所述计算模块输出的所述离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0045] 本发明提供的一种营养液离子浓度在线检测装置及使用该装置对离子选择电极进行标定的方法和装置，其中营养液离子浓度在线检测装置通过运动控制器与多个电机相连，实现了所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个待测溶液池或者任意一个标准溶液池，并通过电压采集器采集离子选择电极输出的电压值；使用所述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，基于能斯特方程，通过对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，得到了对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。根据本发明提供的技术方案，既可实现对离子选择电极的自动化标定，又可实现待测营养液离子浓度的在线检测。附图说明
[0047] 图2为本发明另一实施例提供的一种营养液离子浓度在线检测装置示意框图；
[0048] 图3为本发明另一实施例提供的对离子选择电极进行标定的方法流程示意图；
[0049] 图4为本发明另一实施例提供的对离子选择电极进行标定的设备示意框图；
[0050] 图5为本发明另一实施例提供的一种营养液离子浓度在线检测装置结构示意图；
[0051] 图6为本发明另一实施例提供的图5所示装置控制器内部结构示意框图；
[0052] 图7为本发明另一实施例提供的利用图5所示装置得到的溶液离子浓度检测值与真实值之间的对比图。
具体实施方式
[0053] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0054] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0055] 图1为本发明一实施例提供的一种营养液离子浓度在线检测装置100的示意框图。参见图1，该装置包括：
[0056] 水平导轨101、水平丝杠114、第一滑块102、垂直导轨103、垂直丝杠115、第二滑块104、至少一个待测溶液池105、至少两个标准溶液池106、电极固定件107、电压采集器108、第一电机109、第二电机110、运动控制器112和电极清洗机构113；其中，
[0057] 所述至少一个待测溶液池105和所述至少两个标准溶液池106均设置在所述水平导轨101的一侧，并沿着所述水平导轨101排列；
[0058] 所述水平导轨101用于固定所述水平丝杆114，所述垂直导轨103用于固定所述垂直丝杆115；
[0059] 所述垂直丝杆115通过所述第一滑块102固定在所述水平丝杆114上，所述水平丝杆114与所述第一电机109相连；
[0060] 所述电极固定件107通过所述第二滑块104固定在所述垂直丝杆115上，所述垂直丝杆115与所述第二电机110相连；
[0061] 所述运动控制器112与所述第一电机109和所述第二电机110相连，用于控制所述垂直导轨103移动至任意一个所述待测溶液池105的位置处或者任意一个所述标准溶液池106的位置处，并用于控制所述电极固定件107将设置在所述电极固定件107上的离子选择电极111插入或拔出任意一个所述待测溶液池105或者任意一个所述标准溶液池106；
[0062] 所述电压采集器108用于与离子选择电极111的电压输出端相连，以采集离子选择电极111输出的电压值；
[0063] 所述电极清洗机构113用于对离子选择电极111进行清洗，以清除附着在离子选择电极111敏感膜表面的离子。
[0064] 需要说明的是，本实施例中的电极清洗机构113可以为清洗池，设置在待测溶液池105和标准溶液池106的同侧，当离子选择电极从任一待测溶液池105或任一标准溶液池106中拔出后，在运动控制器的控制下，进入清洗池中进行清洗。
[0065] 本实施例中的电极清洗机构113也可以为带清洗电路的自动清洗设备，当离子选择电极111从任一待测溶液池105或任一标准溶液池106中拔出后，在运动控制器112的控制下，运行到电极清洗机构113的工作区域，电极清洗机构113自动清洗离子选择电极111敏感膜表面的离子。
[0066] 可以理解的是，为了避免待测溶液池105和标准池106中的溶液交叉污染带来的检测误差，离子选择电极111开始工作时，电极清洗机构113先对离子选择电极111进行清洗，当离子选择电极111每次从任一待测溶液池105或任一标准溶液池106中拔出后，电极清洗机构113再次对离子选择电极111进行清洗。
[0067] 可以理解的是，离子选择电极111需要根据待测离子的种类进行更换，比如检测氮离子浓度，选择能够输出包含氮离子溶液的电压信号的氮离子选择电极，检测钾子浓度，选择能够输出包含钾离子溶液的电压信号的钾离子选择电极。
[0068] 电极固定件107上可以设置1个检测特定种类离子浓度的离子选择电极，也可同时设置多个检测不同种类的离子浓度的离子选择电极，比如同时设置检测氮、钾、钙、3种离子浓度的离子选择电极，这样可以一次性得到待测溶液中氮、钾、钙、3种离子的浓度。
[0069] 可以理解的是，本实施例提供的一种离子浓度在线检测装置既包括对离子选择电极111进行标定的组件，比如水平导轨101、水平丝杠114、第一滑块102、垂直导轨103、垂直丝杠115、第二滑块104、至少两个标准溶液池106、电极固定件107、电压采集器108、第一电机109、第二电机110、运动控制器112和电极清洗机构113，在此基础上又包括对待测溶液进行离子浓度在线检测的组件，比如至少一个待测溶液池105、电压采集器108，故本实施例提供的一种离子浓度在线检测装置即可实现对离子选择电极111进行标定，又可实现对待测溶液离子浓度在线检测。
[0070] 优选地，为了提高离子选择电极111标定精度，设置标准溶液池106中的溶液浓度呈梯度变化，比如25ppm、50ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm。
[0071] 由上述技术方案可知，本发明提供的一种营养液离子浓度在线检测装置，通过运动控制器与多个电机相连，实现了所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个所述待测溶液池或者任意一个所述标准溶液池，并通过电压采集器采集离子选择电极输出的电压值，后续通过对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，可得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系，根据本发明提供的技术方案，可实现对离子选择电极的自动化标定。
[0072] 不难理解的是，由于现有技术中离子选择电极在使用过程中需要频繁地进行人为手工标定，而离子选择电极的使用一般在实施现场，比如在无土栽培大棚里，而对离子选择电极的标定通常都在实验室里进行，这样用户需要频繁往返于实施现场和实验室，严重影响了离子浓度的检测效率，制约了营养液离子浓度在线检测的实现。
[0073] 而本发明提供的一种营养液离子浓度在线检测装置的标定组件和检测组件是集成在一起的，在实现对离子选择电极的标定后还可实现待测溶液离子浓度的检测，提高了营养液离子浓度的检测效率，实现了营养液离子浓度的在线检测。
[0074] 另外，由于本发明提供的技术方案，相比现有技术，减少了人为参与的过程，省时省力，工作效率相对较高，能降低由于离子选择电极电位漂移而带来的营养液离子浓度检测精度偏低的影响。
[0075] 需要说明的是，经过大量的实验证明，本发明提供的一种营养液离子浓度在线检测装置，尤其适用于对无土栽培营养液的离子选择电极的自动化标定及营养液离子浓度的在线检测。
[0076] 另外，通过更换本实施例中的标准溶液池中的溶液种类和离子选择电极种类，还可以实现对溶液pH值的检测，比如将标准溶液池中的溶液更换为酸碱溶液，将离子选择电极更换为pH电极。
[0077] 优选地，所述待测溶液池105设置有供液管，用于将待测溶液导入所述待测溶液池105中；
[0078] 所述待测溶液池105设置有回流管，用于将检测完离子浓度的待测溶液导出所述待测溶液池105。。
[0079] 可以理解的是，由于待测溶液池105设置有供液管、回流管，故可以根据检测需要更新待测溶液池105中的待测溶液，这样设置一个待测溶液池105即可实现多种待测溶液浓度的检测，同时从待测溶液池105中导出的待测溶液还可以再进行其他方面的利用，比如导入到栽培系统中进行循环利用等。
[0080] 优选地，所述电极清洗机构113的清洗池设置有进水管，用于将去离子水导入所述清洗池中；
[0081] 所述电极清洗机构113的清洗池设置有出水管，用于将使用过的去离子水导出所述清洗池。
[0082] 可以理解的是，电极清洗机构113的清洗池设置进水管、出水管，可以实现清洗池中的去离子水的实时更新。
[0083] 优选地，所述装置还包括电压放大器，以预设放大倍数放大离子选择电极111输出的电压信号。
[0084] 可以理解的是，离子选择电极111输出的电压信号非常微弱，需要电压放大器按预设放大倍数放大到电压采集器108能够采集的阈值范围内。
[0085] 图2为本发明另一实施例提供的一种营养液离子浓度在线检测装置200的示意框图。参见图2，该装置包括：
[0086] 水平导轨101、水平丝杆114、第一滑块102、垂直导轨103、垂直丝杆115、第二滑块104、第三导轨201、第三丝杆204、第三滑块202至少一个待测溶液池105、至少两个标准溶液池106、电极固定件107、电压采集器108、第一电机109、第二电机110、第三电机203、运动控制器112和电极清洗机构113；其中，
[0087] 所述水平导轨101用于固定所述水平丝杆114，所述垂直导轨103用于固定所述垂直丝杆115，所述第三导轨201用于固定所述第三丝杆204；
[0088] 所述垂直丝杆115通过所述第一滑块102固定在所述水平丝杆114上，所述水平丝杆114与所述第一电机109相连；
[0089] 所述第三丝杆204通过所述第二滑块104固定在所述垂直丝杆115上，垂直于所述水平丝杆114和所述垂直丝杆115，所述垂直丝杆115与所述第二电机110相连；
[0090] 所述电极固定件107通过所述第三滑块202固定在所述第三丝杆204上，所述第三丝杆204与所述第三电机203相连；
[0091] 所述运动控制器112与所述第一电机109、所述第二电机110和所述第三电机203相连，用于控制所述垂直导轨103移动至任意一个所述待测溶液池105的位置处或者任意一个所述标准溶液池106的位置处，并用于控制所述电极固定件107将设置在所述电极固定件107上的离子选择电极111插入或拔出任意一个所述待测溶液池105或者任意一个所述标准溶液池106；
[0092] 所述电压采集器108用于与离子选择电极111的电压输出端相连，以采集离子选择电极111输出的电压值；
[0093] 所述电极清洗机构113用于对离子选择电极111进行清洗，以清除附着在离子选择电极111敏感膜表面的离子。
[0094] 由上述技术方案可知，本实施例提供的一种营养液离子浓度在线检测装置200相比图1提供的一种营养液离子浓度在线检测装置100，增加了用于固定第三丝杆的第三导轨、第三滑块，及与第三丝杆相连的第三电机，提高了离子选择电极在空间位置的定位精准度。
[0095] 如图3所示，一种使用上述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，包括：
[0096] 步骤S1、通过所述运动控制器控制设置在所述电极固定件上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池中，通过所述电极清洗机构在离子选择电极每一次插入标准溶液池之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值；
[0097] 步骤S2、对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0098] 由上述技术方案可知，本实施例提供的一种使用上述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，通过对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，得到了对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。根据本发明提供的技术方案，可实现对离子选择电极的自动化标定。
[0099] 优选地，步骤S1中所述通过所述电压采集器采集离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压值，具体包括：
[0100] 按预设放大倍数放大离子选择电极在每一所述标准溶液池中时输出的电压信号，得到放大后的电压信号；
[0101] 当所述放大后的电压信号在预设时间内的幅度变化低于预设值后，通过所述电压采集器采集放大后的电压值。
[0102] 其中，当所述放大后的电压信号在预设时间内的幅度变化低于预设值后，通过所述电压采集器采集放大后的电压值，比如：放大后的电压信号在2秒内的幅度变化小于2mV，通过电压采集器采集放大后的电压值，可以保证离子选择电极稳定工作后，电压采集器再采集电压值，能降低电压测量误差，提高标定精度。
[0103] 优选地，所述对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系，具体包括：
[0104] 对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值使用最小二乘法进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0105] 如图4所示，一种使用上述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的设备300，包括：
[0106] 与所述运动控制器112和所述电压采集器108分别相连的控制模块301，用于通过所述运动控制器112控制设置在所述电极固定件107上离子选择电极按照预定顺序依次插入每一所述标准溶液池106中，通过所述电极清洗机构113在离子选择电极每一次插入标准溶液池106之前对离子选择电极进行清洗，并通过所述电压采集器108采集离子选择电极在每一所述标准溶液池106中时输出的电压；
[0107] 连接所述控制模块的计算模块302，用于对所述控制模块得到的电压值与每一所述标准溶液池106内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，以得到对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0108] 由上述技术方案可知，本实施例提供的一种使用上述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的装置，通过计算模块对电压采集器采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，得到了对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。根据本发明提供的技术方案，可实现对离子选择电极的自动化标定。
[0109] 优选地，所述设备还包括：
[0110] 人机交互模块，用于接收用户的触发指令，以控制所述控制模块301开始工作；
[0111] 还用于接收用户输入的标准溶液池内的溶液浓度值，并输出给所述计算模块302；
[0112] 还用于接收所述计算模块302输出的所述离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。
[0114] 图5为本发明另一实施例提供的使用一种营养液离子浓度在线检测装置结构示意图，如图5所示，该装置包括：标定台1、待测溶液池2、供液管道3、回流管道4、电极清洗池5、进水管道6、出水管道7、标准溶液池8、标准溶液池9、标准溶液池10、标准溶液池11、标准溶液池12、标准溶液池13、上位机14、控制器15、X轴电机16、X轴导轨17、X轴丝杠18、Y轴电机19、Y轴导轨20、Y轴丝杠21、滑块22、电极夹23、离子选择电极24。
[0115] 其中，上位机14用于全程监控离子浓度在线检测过程，并使用最小二乘法对采集到的电压值和标准溶液浓度的对数值做线性拟合，得到二者的线性关系式，同时提供包括拟合曲线图像、线性关系式以及相关度等信息的人机交互界面。
[0116] 其中，控制器15内部结构示意框图如图6所示，如图6所示，控制器15具体包括：5V/12V开关电源25、24V开关电源26、X轴步进电机控制器27、Y轴步进电机运动控制器28、模拟量输入模块29、可编程控制器30。
[0117] 图5所示的设备具体工作原理为：上位机14的中央处理器接收到用户通过上位机14的人机交互界面发送的触发指令后，给控制器15中的可编程控制器30输出启动指令及运动控制指令，控制X轴步进电机控制器27、Y轴步进电机运动控制器28将弱电控制信号转换为强电控制信号，输出给X轴电机16和Y轴电机19，以控制固定在电极夹23上的离子选择电极24插入或拔出待测溶液池2、电极清洗池5或标准溶液池8～13中的任意一个；其中X轴步进电机控制器27、Y轴步进电机运动控制器28会参考位置检测模块(附图中未示出)反馈的离子选择电极24当前的位置进行位置补偿，从而实现离子选择电极沿X轴导轨17和Y轴导轨
20的直线运动。
20的直线运动。
[0118] 在具体实施时，利用图5所示的设备对离子选择电极进行标定，并对营养液硝酸根氮离子浓度进行检测的具体步骤如下：
[0119] 步骤一：装夹好离子选择电极24，在上位机14的人机交互界面上输入六个标准溶液的浓度值，分别为25ppm、50ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm，按下启动按钮，离子电极24开始运动，向下伸入电极清洗池5中的去离子水中；
[0120] 步骤二：清洗后，滑块22带动离子选择电极24先向上运动后向左平动，最后向下运动，伸入标准溶液池8中的标准溶液中；
[0121] 步骤三：可编程控制器30发送采集指令给电压采集模块(附图中未示出)，电压采集模块开始采集离子选择电极24输出的电压信号，当相邻2秒内的电压信号幅度变化小于2mV时，将此时测得的电压值赋值给标准溶液池8中的标准溶液浓度对应的电压值，为
690mV；
690mV；
[0122] 步骤四：离子选择电极24先向上垂直运动，之后向左水平运动，再向下垂直运动，伸入电极清洗池5中的去离子水中；
[0123] 步骤五：20秒后，滑块22带动离子选择电极24先向上运动，然后向右平动，最后向下运动，伸入标准溶液池9中的标准溶液中；
[0124] 步骤六：可编程控制器30发送指令给电压采集模块，电压采集模块开始采集离子选择电极24输出的电压信号，当相邻2秒内的电压信号幅度变化小于2mV时，将此时测得的电压值赋值给标准溶液池9中的标准溶液浓度对应的电压值，为621mV；
[0125] 步骤七：离子选择电极24先向上垂直运动，之后向左水平运动，再向下垂直运动，伸入电极清洗池5中的去离子水中；
[0126] 依此类推，得到标准溶液池10中的标准溶液浓度对应的电压值为492mV；标准溶液池11中的标准溶液浓度对应的电压值为405mV；标准溶液池12中的标准溶液浓度对应的电压值为305mV；标准溶液池13中的标准溶液浓度对应的电压值为227mV。
[0127] 步骤八：上位机14的中央处理器对步骤7得到的电压值和步骤1得到的离子浓度的对数值进行线性拟合，得到线性关系式：Y＝-317.956X+1140.437
[0128] 步骤九：清洗离子电极24后，离子电极24先向上运动后向右平动，最后向下运动，移入待测溶液池2中，电压采集模块采集离子选择电极24输出的待测溶液池2中的营养液硝酸根氮离子浓度对应的电压信号。
[0129] 在具体实施时，还对图5所示的设备检测精度进行了验证，具体如下：
[0130] 已知14组营养液硝酸根氮离子浓度分别为：32.906ppm、94.018ppm、188.036ppm、235.045ppm、282.054ppm、329.063ppm、376.072ppm、423.081ppm、470.09ppm、517.099ppm、
564.108ppm、611.117ppm、658.126ppm、752.144ppm，
564.108ppm、611.117ppm、658.126ppm、752.144ppm，
[0131] 利用图5所示的设备对离子选择电极进行标定后，得到拟合关系式Y＝-317.956X+1140.437，再用利用图5所示的装置采集上述14组营养液的硝酸根氮离子浓度所对应的电压值，得到14组检测结果：680mV、585mV、454mV、421mV、392mV、366mV、360mV、332mV、334mV、
271mV、265mV、247mV、270mV、240mV；
271mV、265mV、247mV、270mV、240mV；
[0132] 图5所示设备中的上位机14利用拟合关系式Y＝-317.956X+1140.437计算出14组营养液硝酸根氮离子浓度分别为：38.592ppm、77.344ppm、169.082ppm、216.287ppm、244.623ppm、310.660ppm、336.419ppm、418.055ppm、397.391ppm、466.026ppm、512.031ppm、
542.571ppm、609.226ppm、709.292ppm。
542.571ppm、609.226ppm、709.292ppm。
[0133] 如图7所示，比较利用图5所示设备检测得到的14组营养液硝酸根氮离子浓度和已知的14组营养液硝酸根氮离子浓度，可以看出利用图5所示的设备检测得到的营养液硝酸根氮离子浓度值与实际值吻合较好，图5所示的设备检测精度较好。
[0134] 综上，本发明提供的一种营养液离子浓度在线检测装置及使用该装置对离子选择电极进行标定的方法和装置，其中营养液离子浓度在线检测装置通过运动控制器与多个电机相连，实现了所述电极固定件上的离子选择电极插入或拔出任意一个待测溶液池或者任意一个标准溶液池，并通过电压采集器采集离子选择电极输出的电压值；使用所述营养液离子浓度在线检测装置对离子选择电极进行标定的方法，基于能斯特方程，通过对采集得到的电压值与每一所述标准溶液池内的溶液浓度的对数值进行线性拟合，得到了对应于该离子选择电极的电压值与溶液浓度的对数值之间的线性关系。根据本发明提供的技术方案，既可实现对离子选择电极的自动化标定，又可实现待测溶液离子浓度的在线检测。
[0135] 另外，由于本发明提供的技术方案，相比现有技术，减少了人为参与的过程，省时省力，工作效率相对较高，能降低由于离子选择电极电位漂移而带来的离子浓度测量精度偏低的影响。
[0136] 在本发明中，术语“第一”、“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
[0137] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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