CN100338872C - 消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路，包括文氏振荡器、运放电路、第一检波电路、模数转换器，还包含第二检波电路；其中第二检波电路的输入端与文氏振荡器输出端连接，其输出端与模数转换器的基准电压输入端连接；其中第一检波电路的输入端与运放电路的输出端连接，其输出端与模数转换器的电压输入端连接；其中文氏振荡器输出端、运放电路输入端分别与被测等效电阻两端连接；其中第二检波电路与第一检波电路是相同的电路。本发明中的基准电压将与测量到的电压同比漂移，则可消除文氏振荡器的幅度温漂，测量结果可基本不受温度变化的影响。具有方法简单、效果明显的优点。

Description

消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路

技术领域

本发明涉及测量信号源，特别是一种消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路。

背景技术

电导率代表了一种物质的导电能力，与其相反的是电阻值。导电的可以是电子，也可以是溶液中的离子。一般来说，溶液电导率的大小反映了其中离子的多少。例如在测量纯水水质时，可用电导率(或电阻值)表示纯水的纯度。电导率越小(或电阻值越大)，表示水中导电离子越少，水越纯。电导率仪就是测量溶液电导率的一种仪器，把两个金属极片(即电极)插入溶液中，两端加上电压，在两极片间就会产生电流。只需测出电压和电流，根据欧姆定律就可算出两极片间的电阻，经过一定的运算就可得到溶液的电导率。由于溶液导电是靠导电离子而不是自由电子，所以若加在两极片间的电压是直流电压的话会产生极化现象，无法准确测出流经两极片间的电流。为避免极化现象，加在两极片间的电压必须是交流信号，常用的是正弦波信号。常见的正弦波信号发生器为文氏振荡器。

如图1所示，文氏振荡器1输出一个正弦波信号电压V₁给被测溶液(等效电阻R_x)，信号电压V₁经运放电路A放大为交流电压V₂，并由检波电路2变换成直流电压V₃。在模数转换器A/D中，直流电压V₃与设定的基准电压V_R(如设定1v＝1kΩ)进行比较转换(V₃/V_R→R_x)，即可获得被测溶液的等效电阻R_X。然而，文氏振荡器1是利用温度系数较大的(约2mV/℃)场效应管来稳定正弦波信号电压V₁的，所以相应的直流电压V₃的温度漂移也较大；而基准电压V_R是恒定的，那么V₃与V_R比较的结果，会因温度的变化而变化，从而影响了测量的准确性。目前，都是采用温度补偿的办法来解决振荡器的温度漂移问题，如日本申请的名称为“温度补偿型晶体振荡器及其补偿温度的方法”的专利(申请号CN01800553)，又如美国申请的名称为“低功率温度补偿晶体振荡器”的专利(申请号CN95191369)，以及德国申请的名称为“不受温度影响的振荡器”的专利(申请号CN98116732)。这些办法虽然也能解决温漂问题，但是电路复杂，生产成本高，而且补偿解决不及消除来得彻底。

发明内容

本发明为了解决文氏振荡器温漂大所存在的技术问题，而提供一种能消除因文氏振荡器幅度温漂而影响测量的电路。

根据上述目的，本发明提供一种消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路，包括文氏振荡器、运放电路、第一检波电路、模数转换器，还包含第二检波电路；其中第二检波电路的输入端与文氏振荡器输出端连接，其输出端与模数转换器的基准电压输入端连接；其中第一检波电路的输入端与运放电路的输出端连接，其输出端与模数转换器的电压输入端连接；其中文氏振荡器输出端、运放电路输入端分别与被测等效电阻两端连接；其中第二检波电路与第一检波电路是相同的电路。

本发明由于采取了以上技术措施，将基准电压与测量到的电压同比漂移，则可消除文氏振荡器的幅度温漂，测量结果可基本不受温度变化的影响。具有方法简单、效果明显的优点。

附图说明

图1是现有利用文氏振荡器测量电路的原理框图。

图2是本发明的测量电路原理框图。

具体实施方式

如图2所示，一种消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路。包括文氏振荡器1、运放电路A、第一检波电路2、模数转换器A/D，还包含第二检波电路3；其中第二检波电路3的输入端与文氏振荡器1输出端连接，其输出端与模数转换器A/D的基准电压输入端V_R连接；其中第一检波电路2的输入端与运放电路A的输出端连接，其输出端与模数转换器A/D的电压输入端V_in连接；其中文氏振荡器1输出端、运放电路A输入端分别与被测等效电阻R_X两端连接。上述电路中第二检波电路3与第一检波电路2必须是相同电路。

根据运放电路的原理：

$V_2=\frac{V_1{R}_1}{R_x}\·\·\·\left(1\right)$

其中：V₁是文氏振荡器输出的信号电压；

R₁是运放电路A的倍率电阻；

V₂是运放电路A的输出电压。

从公式(1)可得出：V₂与R_X存在一定的数学关系，测出V₂的值，再通过数据处理可直接显示出等效电阻R_X值或电导率。数据处理电路先将交流电压V₂经检波电路2变换成直流电压V₃：

V₃＝αV₂          ………………………………………………………(2)

其中α是检波电路的转换系数。

再在模数转换电路A/D中，将直流电压V₃与设定的基准电压V_R进行比较转换，由于倍率电阻R₁、转换系数α、基准电压V_R是固定值，V₁是可调节的已知值，所以通过测量V₃即可获得被测的等效电阻R_X。

现有的电导率仪，基准电压V_R是恒定的，则文氏振荡器1的温漂使信号电压V₁：

′V₁→kV₁

则模数转换器A/D的输入直流电压V₃：

′V₃→kV₃

则经模数转换器A/D比较转换获得的等效电阻R_X：

′V₃/V_R→kV₃/V_R→kR_X

其中k为文氏振荡器1的温漂系数。

由此，可以看出当文氏振荡器1产生k倍温漂时，其测量值等效电阻R_X也发生k倍的变化。

本发明的特点是将文氏振荡器1输出的信号电压V₁，同时设定为基准电压。即将第二路信号电压V₁经转换系数相同的第二检波电路3变换成直流电压V₄，再接入模数转换器A/D的基准电压端V_R，替代了现有的恒定基准电压V_R。这样，文氏振荡器1的温漂使信号电压V₁：

′V₁→kV₁

则模数转换器A/D的输入直流电压V₃：

′V₃→kV₃

而基准电压V_R：

′V₄→kV_R

则经模数转换器A/D比较转换获得的等效电阻R_X：

′V₃/V_R→′V₃/′V₄→kV₃/kV_R→V₃/V_R→R_x

由此，可以看出由于基准电压将按同样比例随温度变化，所以被测等效电阻R_X保持不变，这样就抵消了文氏振荡器1幅度的温漂。

Claims (1)

1、一种消除文氏振荡器幅度温漂影响测量的电路，包括文氏振荡器(1)、运放电路(A)、第一检波电路(2)、模数转换器(A/D)，其特征是：还包含第二检波电路(3)；其中第二检波电路(3)的输入端与文氏振荡器(1)输出端连接，其输出端与模数转换器(A/D)的基准电压输入端(V_R)连接；其中第一检波电路(2)的输入端与运放电路(A)的输出端连接，其输出端与模数转换器(A/D)的电压输入端(V_in)连接；其中文氏振荡器(1)输出端、运放电路(A)输入端分别与被测等效电阻(R_X)两端连接；其中第二检波电路(3)与第一检波电路(2)是相同的电路。

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