矩阵法，这些方程式系统可用来求出给定的未知变量a、b和c。

硬件设计解决方案

硬件设计方案的组成要素如下：

˙缓冲放大器 在此一给定的条件下，需要一个具有高输入阻抗和输入偏置电流非常低的缓冲放大器来将电路与该高电源电阻(source resistance)隔离开来。AD8603低噪声运算放大器可作为此一应用的缓冲放大器。流过电极电阻的偏置电流会产生电压误差，而AD8603的低输入电流则可将电压误差减到最小。在200fA典型输入偏置电流的情况下，对于一个在25℃时具有1GΩ串联电阻的pH值探测器而言，偏位误差(offset error)为0.2mV(0.0037pH值)。即使在最大输入偏置电流为1pA时，误差仅为1mV。虽然没有必要，但是可以使用防护(guarding)、屏蔽(shielding)、高绝缘电阻间隙(insulation resistance standoff)，及其他像是标准的皮安法(picoamp method)，以便将所选缓冲器的高阻抗输入处之泄漏减到最少。

˙ADC 低功率的模拟数字转换器是较为适合此一应用的转换器。针对精密测量应用所设计的AD7792即可满足此一要求，它是一款16位的Σ-ΔADC。它具有一低噪声的3信道输入：当更新速率等于4.17Hz时，噪声仅为40nVrms。该元件以2.7~5.25V的电源供电工作，且其典型的电流消耗为400 μA。该元件采用16接脚的TSSOP封装。其他的特性还包括带有4ppm/ ℃漂移(典型值)的内部带隙基准、1μA的最大电源切断电流消耗，及一个可减少元件数量和缩小印刷电路板(PCB)尺寸的内部频率振荡器。

˙选择射频收发器 基于之前的需求，ADuCRF101是最适合预期应用的产品。ADuCRF101是一款针对低功耗无线应用而设计的完全集成式数据采集解决方案。其工作频率为431M~464MHz和862M~928MHz。ADuCRF101集成多种通信外设，芯片即可提供所需的两个SPI总线、128kB的非挥发性快闪/EE内存和16kBSRAM。它是一款微控制器和收发器的单芯片解决方案，因此可将元件数量和主板的尺寸缩减到最少和最小。

˙软件实现 软件是无线传输系统的一个关键部分。它决定了系统的行为方式，且也会影响系统的功耗。该系统有两个软件部分，也就是协议堆栈和应用堆栈。其中所使用的协议堆栈是ADRadioNet，它是一种ISM频带的无线连网协定。它使用IPv6地址并结合了这些解决方案中所被预期的大多数功能，诸如低电量、多点跳跃(multihop)、端到端确认及自我修复等。而应用堆栈则是通过SPI存取pH值参考设计板的软件。

为有效地运行这两个软件堆栈，采用一个简单的调度程序(scheduler)。非抢占式(nonpreemptive)调度程序会处理协议堆栈任务；其功能会被赋予特定的时间和特定的资源。然而，在系统中，确定任务的数量是有限的。为了有效地运作，这些确定任务的执行必须在其时间流逝之前由非抢占式调度程序完成。由于系统中有两个堆栈，非抢占式调度程序就非常适合这样的需求，因为分配给它的确定任务的数量有限。

结论

本文说明了pH值无线传感器监测在设计方面所面临到的不同挑战及其解决方案。结果显示，ADI的数据采集产品基本上是可用来解决pH值测量时所面临到的各种不同挑战。运算放大器AD8603，或任何具有高输入阻抗的等效放大器，都可用来抗衡传感器的高输出阻抗，因此可提供足够的屏蔽以防止系统负载(system loading)。ADuCRF101数据采集系统IC可为射频数据传输提供完整的解决方案。数据采集的精准度可通过使用一颗精密放大器和ADC以硬件实现，或者也可以利用数学统计来建立一般的方程式(例如不同的曲线拟合方法)，以软件的校准来完成。