一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法
【專利摘要】一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，包括：電極等效電路、分壓電阻R1、激勵(lì)源；所述的電極等效電路為電阻RX與電容CP并聯(lián)；所述的激勵(lì)源為幅值大小等于E的方波；將幅值一定、頻率為f正負(fù)脈沖的激勵(lì)源作用于電極等效電路中，產(chǎn)生的交流電壓Vo經(jīng)過(guò)緩沖、整流、再緩沖、濾波后得出直流電壓響應(yīng)信號(hào)。該方法采用的電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍廣尤其適于測(cè)量高純水。
【專利說(shuō)明】一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電導(dǎo)率測(cè)量方法，尤其涉及一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電導(dǎo)率的測(cè)量在電廠、化工、冶金、醫(yī)藥和污水處理等部門的水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及通過(guò)電導(dǎo)率測(cè)量設(shè)備當(dāng)中的溶液濃度應(yīng)用十分廣泛。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)溶液電導(dǎo)率的測(cè)量精度要求越來(lái)越高。
[0003]對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)量通常采用電極電導(dǎo)率測(cè)量法、電磁電導(dǎo)率測(cè)量法和超聲波電導(dǎo)率測(cè)量法。尤其前兩種應(yīng)用更為普遍，電磁電導(dǎo)率測(cè)量實(shí)質(zhì)上是通過(guò)電磁感應(yīng)方法測(cè)量溶液回路導(dǎo)電能力，通過(guò)一個(gè)線圈在液體回路中感應(yīng)出電壓，通過(guò)另一個(gè)線圈接收由于感應(yīng)電壓而在液體回路中產(chǎn)生的電流。主要保持每一個(gè)線圈的圈數(shù)恒定，以及發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓恒定，則液體回路總的電流與電導(dǎo)率成正比。這種測(cè)量法由于不使用電極，不存在電極極化問(wèn)題，也不存在電極表面涂鍍耐腐蝕材料和堵塞問(wèn)題，可在強(qiáng)酸強(qiáng)堿，高溫高壓等惡劣的條件下使用。但該方法的測(cè)量機(jī)理決定了它只能測(cè)量高電導(dǎo)率的溶液，不適合高純水測(cè)量，適用范圍窄，同時(shí)利用該方法研制的電導(dǎo)率儀造價(jià)高。
[0004]電極電導(dǎo)率測(cè)量法根據(jù)電解導(dǎo)電原理采用電阻測(cè)量法間接測(cè)量電導(dǎo)率，測(cè)量過(guò)程表現(xiàn)為一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，存在許多影響準(zhǔn)確測(cè)量的因素，在高純水測(cè)量中尤其明顯，歸納起來(lái)有以下三個(gè)方面:
[0005](I)極化效應(yīng)；電解過(guò)程中，由于電極表面形成雙電層，在電極和溶液中間產(chǎn)生與外加電勢(shì)相反的極化電極，導(dǎo)致溶液電阻有增大趨勢(shì)，造成誤差。
[0006](2)電容效應(yīng)；這是采用交流電源激勵(lì)的結(jié)果，電極和溶液接觸處的兩層電荷之間形成雙電層電容。因電荷的相互遷移及電荷對(duì)于電極的遷移所形成的電解質(zhì)電容，電極引線分布電容可以并入電解質(zhì)電容一起考慮。電容的存在不僅改變了兩個(gè)極片間的電阻值，還會(huì)造成相移，引起誤差。
[0007](3)溫度對(duì)測(cè)量影響很大；溫度直接影響溶液中電解質(zhì)的電離度、溶解度、離子遷移速度、溶液的粘度和溶液的膨脹等，從而影響了溶液電導(dǎo)率的準(zhǔn)確測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述的一系列問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，采用的電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量范圍廣尤其適于測(cè)量高純水。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0010]一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，包括:電極等效電路、分壓電阻R1、激勵(lì)源；所述的電極等效電路為電阻Rx與電容Cp并聯(lián)；
[0011]所述的激勵(lì)源為幅值大小等于E的方波；將幅值一定、頻率為f正負(fù)脈沖的激勵(lì)源作用于電極等效電路中，產(chǎn)生的交流電壓Vo經(jīng)過(guò)緩沖、整流、再緩沖、濾波后得出直流電壓響應(yīng)信號(hào)，具體步驟如下:
[0012]a、先求分壓電阻R1和電極等效電路組成的阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電時(shí)間常數(shù)τ ；
[0013]b、求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電穩(wěn)態(tài)值％和￥4，通過(guò)V3、V4和充放電時(shí)間常數(shù)τ求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電初始值V1和V2;
[0014]C、求出過(guò)壓零點(diǎn)tJPtB，當(dāng)輸入頻率為f時(shí)，求出輸出直流電壓V ;當(dāng)輸入頻率為f!和f2時(shí)求出輸出直流電壓V1和V2 ;
[0015]d、最后求出Rx,進(jìn)而算出電導(dǎo)率；
[0016]同時(shí)引入在線溫度測(cè)量，在單片機(jī)內(nèi)根據(jù)溫度擬和公式對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:由于使用交流方波，且幅值很小，將極化效應(yīng)影響降至最低；又由于頻率連續(xù)可調(diào)，電容Cp的容抗可降至最小，若保證兩個(gè)頻率之差，使對(duì)應(yīng)的直流量有一定區(qū)分度，可以順利消除電容Cp的影響，求出溶液電阻，得到電導(dǎo)率；本發(fā)明同時(shí)引入在線溫度測(cè)量，在單片機(jī)內(nèi)根據(jù)溫度擬和公式對(duì)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，消除了溫度對(duì)測(cè)電導(dǎo)率的影響。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]本發(fā)明共有附圖2幅。
[0019]圖1為一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量原理圖；
[0020]圖2為電機(jī)充放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合本實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
[0022]一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，包括:電極等效電路、分壓電阻R1、激勵(lì)源；所述的電極等效電路為電阻Rx與電容Cp并聯(lián)；所述的激勵(lì)源為幅值大小等于E的方波；將幅值一定、頻率為f正負(fù)脈沖的激勵(lì)源作用于電極等效電路中，產(chǎn)生的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)緩沖、整流、再緩沖、濾波后得出直流電壓響應(yīng)信號(hào)，具體步驟如下:
[0023]a、先求分壓電阻R1和電極等效電路組成的阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電時(shí)間常數(shù)τ ；
[0024]時(shí)間常數(shù)τ =R*Cp，R為從動(dòng)態(tài)元件Cp兩側(cè)看進(jìn)去的戴維南等效電路中的等效電阻，所述的等效電阻為R1ZVRx，所以有
[0025]τ = (?//?).Cp
[0026]b、求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電穩(wěn)態(tài)值V3和V4，通過(guò)V3、V4和充放電時(shí)間常數(shù)τ求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電初始值V1和V2;
[0027]電極等效電路輸出交流電壓Vo進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的充放電，由于激勵(lì)源是周期性方波，幅值為Ε，所以No也為周期波，設(shè)每半個(gè)周期T充放電初始值分別為V1和V2,穩(wěn)態(tài)值分別為V4和V3,電容Cp在穩(wěn)態(tài)時(shí)相當(dāng)于開(kāi)路，則R1和Rx對(duì)激勵(lì)源分壓，故推得:
[0028]正半周時(shí)，電容充電穩(wěn)態(tài)值:
【權(quán)利要求】
1.一種方波激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，其特征在于包括:電極等效電路、分壓電阻R1、激勵(lì)源；所述的電極等效電路為電阻Rx與電容Cp并聯(lián)； 所述的激勵(lì)源為幅值大小等于E的方波；將幅值一定、頻率為f正負(fù)脈沖的激勵(lì)源作用于電極等效電路中，產(chǎn)生的交流電壓Vo經(jīng)過(guò)緩沖、整流、再緩沖、濾波后得出直流電壓響應(yīng)信號(hào)，具體步驟如下: a、先求分壓電阻R1和電極等效電路組成的阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電時(shí)間常數(shù)τ；
T=(R1AZRx).Cp b、求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電穩(wěn)態(tài)值V3和V4，通過(guò)V3、V4和充放電時(shí)間常數(shù)τ求出阻容網(wǎng)絡(luò)的充放電初始值V1和V2;

【文檔編號(hào)】G01R27/22GK103630753SQ201310653934
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】連茹松 申請(qǐng)人:大連世佳精工機(jī)械有限公司