一種高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上電導(dǎo)率控制器的品質(zhì)參差不齊，價(jià)格差也很大，從百元到上萬(wàn)元都有，但市面上普通電導(dǎo)率控制器的精度普遍不高。現(xiàn)有技術(shù)的電導(dǎo)率控制器通常采用單一量程設(shè)計(jì)，一旦被采樣液體的參數(shù)范圍變化大就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。同時(shí)，數(shù)模轉(zhuǎn)換、供電電源電壓和溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)單元等電路設(shè)計(jì)也會(huì)影響測(cè)量精度。另一方面，電極是決定電導(dǎo)率測(cè)量精度的另一重要因素，比如目前電鍍行業(yè)一般采用傳統(tǒng)電極作為電導(dǎo)率探頭來(lái)組裝生產(chǎn)線上的節(jié)水控制器，使用時(shí)將兩個(gè)金屬電極與液體接觸，通過(guò)控制器的+/-2V交變電源分別給兩個(gè)金屬電極施加測(cè)量電壓(用交變信號(hào)在兩電極之間正負(fù)交替，可以削弱極化現(xiàn)象)，在每個(gè)方波半周期80%處測(cè)量電壓(電導(dǎo)池存在極間電容，在80%處電容電荷穩(wěn)定，測(cè)量準(zhǔn)確)，由電壓換算電導(dǎo)池阻抗，由阻抗換算出電導(dǎo)率。但這種傳統(tǒng)測(cè)量方式，電極存在極化現(xiàn)象，在槽液中的長(zhǎng)時(shí)間工作，所產(chǎn)生的極化現(xiàn)象就會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)電極的精度逐漸下降。由于傳統(tǒng)電極精度下降的速度和壽命與所在溶液的環(huán)境有關(guān)，所以要定期安排操作人員校準(zhǔn)或更換電極。由于實(shí)際電鍍生產(chǎn)線上往往會(huì)設(shè)置眾多電極，很難清楚哪個(gè)電極需要校準(zhǔn)或要更換，所以每次進(jìn)行電極維護(hù)時(shí)，就需檢查所有電極，大大增加了人工成本。
[0003]故，針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，確有必要提供一種高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)多量程自動(dòng)切換，可以根據(jù)不同的測(cè)試環(huán)境選取合適的量程范圍，同時(shí)采用四極式電導(dǎo)率傳感器，可根據(jù)測(cè)試環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試電壓，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，從而提供了測(cè)量精度。
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]—種高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)，包括用于測(cè)量液體介質(zhì)導(dǎo)電率的四極式電導(dǎo)率傳感器，該四極式電導(dǎo)率傳感器包括兩個(gè)測(cè)試極板和兩個(gè)參考極板，測(cè)試電壓發(fā)生模塊與四極式電導(dǎo)率傳感器相連接，并在控制模塊的控制下產(chǎn)生測(cè)試電壓信號(hào)傳輸給所述測(cè)試極板以及產(chǎn)生參考電壓信號(hào)傳輸給所述參考極板；
[0007]電流采樣模塊用于采樣所述四極式電導(dǎo)率傳感器產(chǎn)生的電流信號(hào)，所述電流信號(hào)經(jīng)前置放大模塊和二級(jí)放大模塊進(jìn)行信號(hào)放大后輸出至所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所產(chǎn)生的測(cè)試電壓信號(hào)以及采用到的電流信號(hào)獲得電導(dǎo)率值并通過(guò)顯示模塊顯示數(shù)據(jù)信息。
[0008]優(yōu)選地，還包括量程切換模塊，所述量程切換模塊與所述控制模塊和所述前置放大模塊相連接，并根據(jù)控制模塊的指令輸出控制信號(hào)給所述前置放大模塊。
[0009]優(yōu)選地，還包括溫度傳感模塊，用于采樣溫度值并將該溫度值發(fā)送給所述控制模塊，所述控制模塊根據(jù)所述溫度值進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)信息補(bǔ)償。
[0010]優(yōu)選地，還包括通訊模塊，所述通訊模塊用于與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
[0011]優(yōu)選地，所述通訊模塊為無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，用于將數(shù)據(jù)信息以無(wú)線的方式發(fā)送給外部設(shè)備。
[0012]優(yōu)選地，所述無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊為無(wú)線串口模塊。
[0013]優(yōu)選地，所述控制模塊與所述通訊模塊之間還接有電平轉(zhuǎn)換芯片，所述電平轉(zhuǎn)換芯片的型號(hào)為TXB0108。
[0014]優(yōu)選地，所述四極式電導(dǎo)率傳感器采用德國(guó)WTW的TetraCon四極式電導(dǎo)率傳感器。
[0015]優(yōu)選地，所述控制模塊為單片機(jī)。
[0016]優(yōu)選地，所述量程切換模塊采用MAX頂公司推出的型號(hào)為MAX4602的集成模擬開(kāi)關(guān)芯片。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型通過(guò)多量程自動(dòng)切換，可以根據(jù)不同的測(cè)試環(huán)境選取合適的量程范圍，同時(shí)采用四極式電導(dǎo)率傳感器，可根據(jù)參考電極自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)試電壓，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，從而提供了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)的原理框圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)中量程切換模塊的原理框圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的擴(kuò)展連接圖。
[0021]圖4為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)中無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的電路連接圖。
[0022]如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]參見(jiàn)圖1，所示為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)的原理框圖，包括四極式電導(dǎo)率傳感器、測(cè)試電壓發(fā)生模塊、電流采樣模塊、前置放大模塊、二級(jí)放大模塊、量程切換模塊、控制模塊、溫度傳感模塊、顯示模塊以及通訊模塊，其中，四極式電導(dǎo)率傳感器用于測(cè)量液體介質(zhì)導(dǎo)電率，包括兩個(gè)測(cè)試極板和兩個(gè)參考極板，測(cè)試電壓發(fā)生模塊與四極式電導(dǎo)率傳感器相連接，并在控制模塊的控制下產(chǎn)生測(cè)試電壓信號(hào)傳輸給所述測(cè)試極板以及產(chǎn)生參考電壓信號(hào)傳輸給所述參考極板；
[0025]電流采樣模塊用于采樣所述四極式電導(dǎo)率傳感器產(chǎn)生的電流信號(hào)，前置放大模塊用于對(duì)所述電流信號(hào)進(jìn)行初級(jí)放大，二級(jí)放大模塊將前級(jí)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步放大，將放大后的信號(hào)輸出給控制模塊；
[0026]溫度傳感模塊，用于采樣溫度值并將該溫度值發(fā)送給所述控制模塊，控制模塊根據(jù)所述溫度值進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)信息補(bǔ)償。
[0027]控制模塊通過(guò)測(cè)試電壓信號(hào)、采樣到的電流信號(hào)以及相應(yīng)的溫度補(bǔ)償就能計(jì)算出電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))，通過(guò)測(cè)試兩個(gè)極板之間電解液的電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))，再乘以電極常數(shù)，就得到溶液的電導(dǎo)率，并通過(guò)顯示模塊顯示數(shù)據(jù)信息。
[0028]四極式電導(dǎo)率傳感器的測(cè)試原理類似于普通兩電極傳感器，在兩個(gè)測(cè)試極板上通上交流電，將在兩極板之間產(chǎn)生一個(gè)電流，該電流與溶液中的離子數(shù)量成線性比例關(guān)系。控制模塊把傳感器傳送來(lái)的電流信號(hào)加以處理，結(jié)合電極常數(shù)，最后換算成電導(dǎo)率數(shù)值顯示出來(lái)。四極式電導(dǎo)率傳感器的不同之處在于還多了另外兩個(gè)參考極板，這兩個(gè)極板間沒(méi)有電流流過(guò)，只負(fù)責(zé)提供穩(wěn)定不變的參考電位。當(dāng)系統(tǒng)有變化時(shí)，如電極存在極化現(xiàn)象或者電極污染時(shí)，傳感器根據(jù)感測(cè)到的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)加在電流極板上的電壓大小，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)參數(shù)補(bǔ)償。從而徹底解決了高電導(dǎo)率測(cè)試時(shí)的極化難題以及電極污染造成讀數(shù)不準(zhǔn)的問(wèn)題。
[0029]參見(jiàn)圖2，所示為本實(shí)用新型高精度電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)中量程切換模塊的原理框圖，量程切換模塊與所述控制模塊和所述前置放大模塊相連接，并根據(jù)控制模塊的指令輸出控制信號(hào)給所述前置放大模塊，通過(guò)在前置放大模塊加入模擬開(kāi)關(guān)控制量程變化，實(shí)現(xiàn)量程切換。
[0030]優(yōu)選