CN206573517U - 一种含水物质电导率测量装置 - Google Patents

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俞天敏
邹应全
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Abstract

本实用新型公开一种含水物质电导率测量装置，包括产生正弦波的函数发生器，函数发生器的输出端顺次通过待测电阻和阻值已知的标准电阻后接地；还包括连接到待测电阻高电压侧的第一幅值检测电路，以及连接到标准电阻高电压侧的第二幅值检测电路；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路分别将测得的幅值发送给数据处理单元，用于计算待测电阻的电导率；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路均包括将正弦波信号转换为直流半波信号的全波整流电路，以及将直流半波信号转化成定值直流信号的滤波电路。本实用新型通过双极性测量的方式避免了在测量含水物质时出现的极化效应，且电路结构简单，易于实现，成本低廉，具有良好的可维护性和通用性。

Description

一种含水物质电导率测量装置
技术领域
本实用新型涉及电化学分析参数测量技术领域，具体为一种含水物质电导率测量装置。
背景技术
电导率作为重要的电化学分析参数，其测量已经广泛应用于化工、冶金、生物、医学和水利等生产与科研部门，因此对其测量方法的研究具有重要的实际意义。
含水物质的电导率测量，若用直流电源，测量结果会受极化效应的影响。为消除极化效应，必须用交流激励源进行测量。目前常见的技术有以下几种：1）对电极施加交流激励源，交流激励源通过电容和介质电阻时存在相位差，然后经过相敏检波，低通滤波得到的直流量只与介质电阻有关，从而消除电容影响，但这种电路复杂，不好实现；2）利用AD5833实现阻抗测量，依据易测变量与待测变量之间的数学关系，建立数学模型，实现待测变量的测量。此种方法缺点是需要用到阻抗测试芯片，成本昂贵。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够消除极化效应，且结构简单，成本低廉的含水物质电导率测量装置。技术方案如下：
一种含水物质电导率测量装置，包括产生正弦波的函数发生器，函数发生器的输出端顺次通过待测电阻和阻值已知的标准电阻后接地；还包括连接到待测电阻高电压侧的第一幅值检测电路，以及连接到标准电阻高电压侧的第二幅值检测电路；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路分别将测得的幅值发送给数据处理单元，用于计算待测电阻的电导率；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路均包括将正弦波信号转换为直流半波信号的全波整流电路，以及将直流半波信号转化成定值直流信号的滤波电路。
进一步的，所述函数发生器采用MAX038信号发生器。
更进一步的，所述数据处理单元采用单片机STM32
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过双极性测量的方式避免了在测量含水物质时出现的极化效应，且电路结构简单，易于实现，与现有技术相比成本更为低廉，并具有良好的可维护性；可以完成绝大部分电导率的测量工作，应用广泛，市场前景广阔，具有很好的通用性。
附图说明
图1为本实用新型含水物质电导率测量装置的结构示意图。
图2为本实用新型含水物质电导率测量装置的函数发生器电路原理图。
图3为本实用新型含水物质电导率测量装置的第一幅值检测电路原理图。
图4为本实用新型含水物质电导率测量装置的第二幅值检测电路原理图。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。如图1所示，一种含水物质电导率测量装置，包括产生正弦波的函数发生器，函数发生器的输出端顺次通过待测电阻和阻值已知的标准电阻后接地；还包括连接到待测电阻高电压侧的第一幅值检测电路，以及连接到标准电阻高电压侧的第二幅值检测电路；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路分别将测得的幅值发送给数据处理单元，用于计算待测电阻的电导率；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路均包括将正弦波信号转换为直流半波信号的全波整流电路，将直流半波信号转化成定值直流信号的滤波电路。
本实施例的函数发生器电路如图2所示，采用MAX038信号发生器产生的100HZ正弦波，MAX038是一款精度较高的函数发生器，波形失真较小，频率范围从0.1HZ~20MHZ，可满足设计需求。
MAX038产生的正弦波先过接待测电阻，并测出正弦波信号的幅值。正弦波幅值的测量采用第一幅值检测电路，是将正弦波信号通过全波整流电路变成直流半波信号，再经过滤波电路使直流半波信号转化成定值直流信号，之后送入单片机STM32作AD变换得到UC。
如图3所示，第一幅值检测电路包括运放U1和运放U2，所述函数发生器产生的正弦波分别通过电阻R4连接到运放U1的负相输入端，通过电阻R21连接到运放U2的负相输入端；运放U1的正相输入端接地，输出端同时连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D2的负极连接到运放U1的负相输入端；二极管D1的正极分别通过电阻R10连接到运放U1的负相输入端，通过电阻R3连接到运放U2的负相输入端；运放U2的正相输入端接地，输出端通过电阻R1反馈到其负相输入端，同时通过电阻R5后将信号1输出，此信号输出端还通过电容C2接地。
待测电阻之后再接一阻值已知的标准电阻，并测出正弦波信号的幅值。此处正弦波幅值的测量采用第二幅值检测电路，经过全波整流及滤波电路后送入单片机STM32作AD变换得到U0。
如图4所示，第二幅值检测电路在第一幅值检测电路的基础上，信号输入端增加运放U3。
电路中采用的运放为LM358双运算放大器。LM358内部包括两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，精度较高，可以确保测量的精密性。
由上可测得MAX038产生正弦波的幅值和经过待测电阻之后的正弦波幅值，将两路电压输入到单片机STM32作AD变换，经单片机数据处理后，根据分压原理，可算出待测电阻值和电导率值，得到电导率G=1/RC=UC/(R0*UC-R0*U0)，其中，RC为待测电阻阻值，R0为已知标准电阻阻值。
数据处理单元采用单片机STM32，可大大提高电导率测量的效率。

Claims (5)

1.一种含水物质电导率测量装置，其特征在于，包括产生正弦波的函数发生器，函数发生器的输出端顺次通过待测电阻和阻值已知的标准电阻后接地；还包括连接到待测电阻高电压侧的第一幅值检测电路，以及连接到标准电阻高电压侧的第二幅值检测电路；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路分别将测得的幅值发送给数据处理单元，用于计算待测电阻的电导率；第一幅值检测电路和第二幅值检测电路均包括将正弦波信号转换为直流半波信号的全波整流电路，将直流半波信号转化成定值直流信号的滤波电路。
2.根据权利要求1所述的含水物质电导率测量装置，其特征在于，所述第一幅值检测电路包括运放U1和运放U2，所述函数发生器产生的正弦波分别通过电阻R4连接到运放U1的负相输入端，通过电阻R21连接到运放U2的负相输入端；运放U1的正相输入端接地，输出端同时连接二极管D1的负极和二极管D2的正极；二极管D2的负极连接到运放U1的负相输入端；二极管D1的正极分别通过电阻R10连接到运放U1的负相输入端，通过电阻R3连接到运放U2的负相输入端；运放U2的正相输入端接地，输出端通过电阻R1反馈到其负相输入端，同时通过电阻R5后将信号1输出，此信号输出端还通过电容C2接地。
3.根据权利要求2所述的含水物质电导率测量装置，其特征在于，所述第二幅值检测电路在第一幅值检测电路的基础上，信号输入端增加运放U3。
4.根据权利要求1所述的含水物质电导率测量装置，其特征在于，所述函数发生器采用MAX038信号发生器。
5.根据权利要求1所述的含水物质电导率测量装置，其特征在于，所述数据处理单元采用单片机STM32。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108982603A (zh) * 2018-08-24 2018-12-11 西南交通大学 一种油浸式套管受潮状态的测试方法
CN109188099A (zh) * 2018-09-12 2019-01-11 湖南宝德机电设备有限公司 一种液体电导率检测系统
CN110412083A (zh) * 2019-08-21 2019-11-05 吉林医药学院 一种透析废液电导率测量装置及检测方法

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