的离子积常数Kw和NH3碱离解度常数Kb，进而可以通过下式计算水体中的氨气和铵离子的浓度比例：（1）其中：当水样的pH提高到11以上时，NH3H2ONH4OH的反应向右移动，可使铵盐转化为氨气；当水样的pH值在7以下时，反应向左移动，氨氮全部以铵离子形式存在。所以，利用氨气敏、铵离子、pH和温度探头同时测量出水体中的NH3浓度、NH4浓度、pH值和温度，就可以计算出当前水体的氨氮含量。2氨氮传感器的结构和电路设计21智能氨氮传感器的结构设计为了实现对水体氨氮的原位快速测量，本文设计了一体化的智能氨氮传感器，图1所示是智能氨氮传感器的结构示意图，该传感器包括氨气敏电极、铵离子电极、pH和温度探头、过滤网、保护罩、壳体底座、传感器壳体、防水接头、密封垫以及线路板等部件。传感器与壳体底座的连接固定采用国际通用的PG135螺纹，使其具有良好的互换性。由于整个传感器要浸在水下，对其防水要求很高，我们在所有螺纹的连接处都设计了硅胶密封垫，引线通过防水接头引出，使其防护等级达IP68。另外，考虑到传感器要长期在线工作，在探头外加装滤网和保护罩，以便于传感器的清洗维护。22智能氨氮传感器的电路设计图2所示是智能氨氮传感器的电路原理框图。该氨氮智能传感器包括氨气敏探头、铵离子探头、pH和温度探头、信号调理模块、铁电存储器、微控制器MSP430、总线接口模块、电源管理模块。由于pH电极、铵离子选择性电极和氨气敏电极的输出阻抗特别高，所以放大电路的第一级必须选用高输入阻抗的运放进行阻抗匹配。另外，在试验中发现，电极探头输出的信号容易受50Hz工频信号干扰，所以在信号调理模块中增加了低通滤波环节，以提高其工作的稳定性。利用四种探头，本文通过两种方法检测水体氨氮。第一种是测量水温、pH值和离子态铵可以得到一个氨氮含量。第二种是测量水温、pH值和游离态氨可以得到另一个氨氮含量，然后再参考pH值和温度对二者进行融合，得到最终的氨氮含量。采用这种方法可以在不用化学药剂对水样进行预处理的情况下，得到较为精确的水体氨氮含量。为了实现智能氨氮传感器的即插即用和自补偿等功能，本文参考IEEE1451设计了传感器的TEDS表格，其内容包含传感器信息、通道信息和校准补偿参数表，并将其存储于外部铁电存储器之中，这样，通过I2C总线就可以读取或修改其中的内容。
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3氨氮传感器的标定及数据融合算法31氨氮传感器的标定算法根据公式（1），水体中的氨气和铵r