SD34F系列ORP数字传感器技术参数
文档版本：V1.0
编制日期：2024年6月
适用型号：NS-OR101
文档摘要
本文档为ORP数字传感器产品技术说明书，系统阐述了该产品的技术规格、工作原理、功能特性、安装使用、标定校准、维护保养及应用场景。
1.技术参数：测量范围-1999~+1999 mV，精度±1 mV，稳定性≤2 mV/24h。温度补偿范围0~60°C。工作电压DC 12/24V。输出信号RS-485（MODBUS-RTU协议）和4~20 mA（选配）。防护等级IP68。输入阻抗≥1×10¹² Ω。
2.工作原理：采用铂金电极测量溶液中的氧化还原电位，通过高输入阻抗电路采集电势信号，经微处理器处理后转换为ORP值。内置自动温度补偿功能。
3.功能特性：数字传感器，直接输出RS-485信号和4~20 mA信号；支持手机APP（通过OTG或无线网络）进行数据查看、调试、维护；支持MODBUS-RTU协议，可直连电脑、PLC等设备；可更换探头；两点校正法；支持在线标定、恢复出厂、比例系数和增量补偿等设置。
4.安装方式：传感器可直接投入水中或通过安装支架固定，适用于沉入式安装。
5.标定与校准：支持零位标定和斜率标定，可通过MODBUS通信协议进行远程标定。传感器出厂前已标定，可直接使用。
6.维护保养：传感器使用周期约一年。定期清洗铂金片，钝化时可用稀盐酸浸泡恢复。传感器插座保持清洁干燥。
7.应用范围：广泛应用于废水处理、纯净水、循环水、锅炉水等系统以及电子、养殖、食品、印染、电镀、制药、发酵、化工等领域的ORP值检测，在地表水及污染源排放等环境监测及远程系统应用中适用。
1. 产品概述
1.1 文档说明
本文档为ORP数字传感器产品技术说明书，旨在为产品的技术性能、安装使用、标定校准及维护保养提供全面的技术参考。文档内容基于产品实际技术规格编制，适用于选型设计、系统集成及现场运维等环节的技术人员参考使用。
文档中涉及的技术参数和功能描述均以产品实际配置为准，选配功能已在文中标注说明。
1.2 产品简介
本产品是一款新一代智能水质检测数字传感器，可准确测量溶液中的ORP（氧化还原电位）值和温度值。传感器可直接输出RS-485数字信号和4~20 mA模拟信号，无需配套仪表即可直接连接电脑、PLC等具有RS-485/4~20 mA信号接口的设备进行数据采集和维护。
产品支持通过手机APP（通过OTG线或无线网络）进行数据查看、调试、维护等操作。具备维护简便、稳定性高、重复性能好等特点。采用两点校正法，支持可更换探头设计。
2. 技术参数
2.1 基本测量参数
参数项 规格说明
测量范围 -1999 ~ +1999 mV
精度 ±1 mV
稳定性 ≤2 mV / 24h
温度补偿范围 0 ~ 60 °C
输入阻抗 ≥1 × 10¹² Ω
检测限 与电极状态及环境条件相关，可检出低值接近测量范围起始端
响应时间 与电极状态及溶液条件相关，通常在数秒至数十秒内达到稳定
2.2 电气与通信参数
参数项 规格说明
工作电压 DC 12V / 24V
数字输出信号 RS-485，支持MODBUS-RTU协议（部分兼容）
模拟输出信号 4 ~ 20 mA（选配），负载＜750 Ω
默认波特率 9600 Bps
默认设备地址 1
数据格式 8位数据位，无校验，1位停止位
2.3 工作环境条件
参数项 规格说明
工作环境温度 0 ~ 60 °C
防护等级 IP68
2.4 机械与安装参数
参数项 规格说明
安装方式 沉入式安装，可直接投入水中或通过安装支架固定
探头类型 可更换探头设计
电极材质 铂金片电极
3. 系统组成与工作原理
3.1 产品组成
本产品由以下主要部件构成：
1.传感器主体：包含微处理器、信号处理电路、RS-485通信模块、4~20 mA输出模块（选配）及电源模块。
2.ORP测量探头：采用铂金片电极，用于测量溶液中的氧化还原电位。
3.温度传感器：内置温度传感元件，用于自动温度补偿。
4.连接电缆：用于电源和信号传输。
3.2 测量原理
ORP（氧化还原电位）测量采用铂金电极作为测量电极，配合参比电极构成测量回路。当电极浸入被测溶液时，铂金片表面与溶液中的氧化性或还原性物质发生电子交换，产生与溶液氧化还原电位成比例的电位信号。
传感器通过高输入阻抗电路（≥1×10¹² Ω）采集该微弱电势信号，经微处理器进行信号处理、温度补偿和数字化转换后，输出ORP值。
3.3 温度补偿机制
ORP测量受温度影响，传感器内置温度传感元件，可自动测量溶液温度并进行温度补偿，补偿范围为0~60°C，确保在不同水温条件下获得稳定的测量结果。
4. 功能特性
4.1 数字输出功能
传感器可直接输出RS-485数字信号，采用MODBUS-RTU协议（部分兼容），支持0x03、0x06、0x10功能码。无需配套仪表，可直接连接电脑、PLC等具有RS-485接口的设备进行数据采集。
4.2 模拟输出功能
传感器可选配4~20 mA模拟输出，负载＜750 Ω。4~20 mA输出范围可通过通信协议进行设置，用户可根据实际需求自定义4 mA和20 mA对应的ORP值。
4.3 通信功能
传感器支持以下通信参数设置：
1.从机地址：范围1~127，可通过通信协议修改。
2.波特率：支持1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600 Bps可选。
3.通信协议：MODBUS-RTU，支持0x03（读寄存器）、0x06（写单个寄存器）、0x10（写多个寄存器）功能码。
4.4 手机APP功能
传感器支持通过手机APP进行数据查看、调试和维护：
1.有线连接：通过OTG线和RS-485转USB模块连接。
2.无线连接：通过WIFI、GPRS等无线网络连接。
4.5 校准功能
传感器支持以下校准方式：
1.零位标定：使用标准ORP溶液进行零点校准。
2.斜率标定：使用已知ORP值的标准溶液进行斜率校准。
3.两种校准均可通过MODBUS通信协议远程执行。
4.6 参数设置功能
通过RS-485通信可对传感器进行以下参数设置：
1.从机地址和波特率设置。
2.4~20 mA输出对应范围设置。
3.比例系数和增量补偿设置。
4.在线标定。
5.恢复出厂设置。
5. 安装与使用
5.1 安装前检查
1.检查传感器外观是否完好，电缆线有无破损。
2.摘除电极头部的保护帽。
3.检查传感器插座是否清洁干燥。
5.2 安装方式
传感器采用沉入式安装方式：
1.可将传感器直接投入被测水体中。
2.也可通过安装支架将传感器固定在适当位置。
3.安装时应确保传感器完全浸没在被测溶液中。
4.避免将传感器安装在气泡聚集的位置。
5.3 电气连接
1.确认电源电压与传感器标签标注的电压值对应（DC 12V或24V）。
2.确保正负极连接正确后方可通电。
3.RS-485通信线按A、B对应连接。
4.4~20 mA输出线（选配）按正负对应连接。
5.传感器插座请保持清洁和干燥。
6. 通信协议
6.1 MODBUS-RTU参数
参数项 规格说明
协议类型 MODBUS-RTU（部分兼容）
默认波特率 9600 Bps
默认设备号 1
数据位 8位
奇偶校验 无
停止位 1位
支持功能码 0x03（读寄存器）、0x06（写单个寄存器）、0x10（写多个寄存器）
6.2 寄存器定义
寄存器名称 地址 数据类型 长度（字） 读写 说明
示值 R0 signed 1 R 保留1位小数
占位 R1 unsigned 1 R 恒为0
4 mA输出示值 R2 signed 1 R 保留1位小数
20 mA输出示值 R3 signed 1 R 保留1位小数
量程低点 R4 signed 1 R 默认-20000（1位小数）
量程高点 R5 signed 1 R 默认20000（1位小数）
比例系数 R6 unsigned 1 R 保留1位小数
增量 R7 signed 1 R 保留1位小数
分辨率 R8 signed 1 R 默认为1
产品识别 R9 signed 1 R 默认为17
从机地址 R10 unsigned 1 R 范围1~127
波特率 R11 unsigned 1 R 1200/2400/4800/9600/19200/38400/57600
功能调用 R12 unsigned 1 W 详见参数设置
参数1 R13 unsigned 1 W 详见参数设置
参数2 R14 unsigned 1 W 详见参数设置
6.3 数据读取
使用MODBUS协议的0x03功能码读取传感器数据。
示例：读取ORP值
发送命令：01 03 00 00 00 01 C4 0B
返回数据：01 03 02 08 98 BE 2E
数据部分0x0898，转换为十进制为2200，ORP值为220.0 mV（保留1位小数）
6.4 参数调整
传感器参数调整使用MODBUS协议的0x06或0x10功能码。
使用0x06功能码调整参数分为3步：
1.向R13寄存器写入参数1。
2.向R14寄存器写入参数2。
3.向R12寄存器写入功能号。
使用0x10功能码，需向R12开始的3个寄存器一次写入功能号、参数1、参数2。
功能调用参数列表：
功能 参数1 参数2 功能号
零位标定 零位ORP值×10 1 1
斜率标定 斜率ORP值×10 2 1
更改4~20 mA输出范围（需定制） 4 mA输出代表值 20 mA输出代表值 3
更改修正系数 比例系数 示值增量 5
更改从机配置 新从机号 新波特率 6
恢复出厂设置 密码20034 任意数值 7
7. 标定与校准
7.1 标定说明
传感器在出厂前已经过系统标定，可直接使用。若对测量值有疑议，可通过ORP标准缓冲溶液进行对比，如有偏差可重新标定。
为提高测量精度，缓冲液的ORP值要可靠，且愈接近被测量值愈好，一般不超过20 mV。
7.2 零位标定
1.准备ORP值为0 mV的标准溶液。
2.将传感器浸入标准溶液中，待读数稳定。
3.通过MODBUS通信协议执行零位标定。
4.参数设置：功能号1，参数1为0（0×10=0），参数2为1。
7.3 斜率标定
1.准备已知ORP值的标准溶液（如220 mV）。
2.将传感器浸入标准溶液中，待读数稳定。
3.通过MODBUS通信协议执行斜率标定。
4.参数设置：功能号1，参数1为ORP值×10（如2200），参数2为2。
7.4 标定注意事项
1.标定前应用去离子水清洗传感器。
2.标准溶液的ORP值应可靠，且尽量接近被测溶液的预期值。
3.标定过程中应确保溶液温度稳定。
4.当功能调用成功，R12、R13、R14寄存器均复位为0；若功能调用失败或参数不正确，R14寄存器将显示-1。
8. 维护与保养
8.1 日常维护
1.测量前和测量后都应用去离子水清洗传感器，以保证测量精度。
2.传感器插座请保持清洁和干燥，确保正负极、电压值与标签对应后方可通电。
3.定期检查传感器电缆线有无破损。
8.2 传感器清洗
在粘稠试样中测定后，传感器需用热去离子水反复冲洗多次，以除去粘在铂金片上的试样，或先用适宜的溶剂清洗，再用去离子水洗去溶剂。
根据污染物类型选择清洗剂：
污染物类型 推荐清洗剂
无机金属氧化物 低于1 mol/L稀盐酸
有机油脂类物 稀洗涤剂（弱碱性）
树脂高分子物质 稀酒精、丙酮、乙醚
蛋白质血球沉淀物 酸性酶溶液（如胃蛋白酶等）
颜料类物质 稀释漂白液、过氧化氢
8.3 传感器钝化处理
传感器经长期使用后会产生钝化，现象为敏感梯度降低、响应变慢、读数不准。处理方法如下：
1.将传感器下端铂金片用0.1 mol/L稀盐酸浸泡24小时。
2.0.1 mol/L稀盐酸配制：9 mL盐酸用蒸馏水稀释至1000 mL。
3.再用3 mol/L KCl溶液浸泡数小时，使其恢复性能。
8.4 维护周期建议
维护项目 建议周期 说明
传感器清洗 每次测量前后 用去离子水清洗
铂金片检查 每月一次 检查有无污染、钝化
传感器标定 每三个月一次 使用标准溶液进行校准
钝化处理 根据使用情况 响应变慢时进行稀盐酸浸泡处理
传感器更换 约一年一次 老化后及时更换
9. 应用范围
本产品适用于以下领域的ORP值在线测量场景：
1.废水处理：污水处理过程中氧化还原电位的监测与控制。
2.纯净水处理：纯水制备过程中的ORP监测。
3.循环水系统：工业循环冷却水的ORP监测。
4.锅炉水系统：锅炉补给水及炉水的ORP监测。
5.电子行业：电子工业用水的ORP监测。
6.养殖行业：水产养殖水体ORP值的日常监测。
7.食品行业：食品加工用水的ORP监测。
8.印染行业：印染废水处理过程中的ORP监控。
9.电镀行业：电镀液及废水处理中的ORP监测。
10.制药行业：制药用水及废水处理的ORP监测。
11.发酵行业：发酵过程中的ORP监控。
12.化工行业：化工生产过程中的ORP监测。
13.环境监测：地表水及污染源排放的ORP在线监测。
10. 注意事项
1.传感器在出厂前已经过系统标定，可直接使用。若对测量值有疑议，可通过ORP标准缓冲溶液进行对比，如有偏差可重新标定。
2.传感器插座请保持清洁和干燥，确保正负极、电压值与标签对应后，方可通电。
3.测量前和测量后都应用去离子水清洗传感器，以保证测量精度。
4.在粘稠试样中测定后，传感器需用热去离子水反复冲洗多次，以除去粘在铂金片上的试样。
5.传感器经长期使用后会产生钝化，现象是敏感梯度降低、响应变慢、读数不准，此时可将传感器下端铂金片用0.1 mol/L稀盐酸浸泡24小时处理。
6.传感器使用周期为一年左右，老化后应及时更换新的传感器。
7.传感器污染或液接面堵塞，也会使传感器钝化，应根据污染物质的性质以适当溶液清洗。
8.为提高测量精度，缓冲液的ORP值要可靠，且愈接近被测量值愈好，一般不超过20 mV。
9.本产品应在技术规格规定的环境条件下使用，超出规定范围的使用可能导致测量精度下降或设备损坏。
11. 常见问题处理
问题现象 可能原因 处理建议
测量值明显异常 传感器污染或未标定 清洗传感器并重新标定
响应变慢、读数不准 铂金片钝化 用0.1 mol/L稀盐酸浸泡24小时处理
无法通信 RS-485接线错误或地址/波特率不匹配 检查RS-485接线，确认通信参数设置
无4~20 mA输出 未选配该功能或接线错误 确认传感器是否配备4~20 mA输出功能，检查接线
标定失败 标准溶液不正确或参数设置错误 确认标准溶液ORP值，检查功能调用参数
传感器无响应 电源未接通或电压不匹配 检查电源连接，确认电压与标签标注一致
数据跳动不稳 传感器受电磁干扰或接触不良 检查屏蔽接地，检查传感器接线
传感器损坏 使用不当或超过使用寿命 更换传感器
本文档所含技术信息仅供参考，如有变更，以实际产品为准。
