摘要：阐述了一种智能在线钠离子分析仪的软硬件设计。采用灵敏度高、稳定性强的电化学传感器。硬件应用低功耗、高性能的微控制器及外围器件，软件采用μC／OS－II操作系统。整个系统具有精度高、检测速度快、功耗低、稳定性强，操作界面友好等优点。
关键词：钠离子分析仪；ATmega128；μC／OS-II；AD7714

1 引言
    水和蒸汽是热力系统中的锅炉、汽轮机、过热器等设备的重要工作介质。当火力发电厂正常运行时，热力设备中都有水或蒸汽在流动。水、汽的品质都有规定的指标，一旦水、汽品质的指标超标，就会加速热力设备的腐蚀、结垢和积盐。当水汽中携带一些含钠的杂质时，将会导致汽轮机金属材料的点蚀、应力腐蚀或腐蚀疲劳，这些腐蚀通常会造成重大的经济损失。严重时甚至造成重大事故。钠离子含量是发电厂水汽品质的重要指标之一。因此，为防止结垢、结盐，减缓系统中金属部件的腐蚀。保证系统的安全经济运行，必须对电厂水汽系统中钠离子含量进行严格监测和控制。

2 测量原理
    钠离子的测量是基于电化学中的电位分析法，由测量电极和参比电极及待测溶液构成原电池。测量电极是对钠离子具有选择性的玻璃电极，参比电极的电位保持恒定。当测量电极与参比电极同时浸入溶液后，即组成测量电池对，图1给出测量电池的示意图。其中钠测量电极的电位随溶液中钠离子的浓度符合能斯特方程式：
   

    式中：E为钠电极电位；E0为钠电极的理论等电位点电位；R为气体常数，R=8.317 J／(mol．K)，T为溶液的绝对温度，T=273+t，K；F为法拉第常数，F=9.649×104 C/mol；C为钠离子的浓度，ppb;f为钠离子活度系数，对于1 000 ppb以下的稀溶液f≈1。由钠离子选择性电极、参比电极以及待测溶液构成测量电池，通过一个高阻抗的毫伏计对被测溶液进行精确的电位测量，从而可直接测定溶液中钠离子的含量。

3 水路设计
    对钠有选择性的玻璃电极对氢离子的响应比对钠离子响应还敏感，所以氢离子是钠测量时主要的干扰源，要用碱性试剂加以抑制。在对Na+的测量过程中需要合适的水路设计，对水样进行恒流，碱化。水路设计及工作过程如图2所示。