专利名称：高稳定电化学测量分析组合电路装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电化学测量分析仪器领域中的一种高稳定电化学测量分析组合电路装置，特别适用于作电化学测量分析仪中的电导率测量电路。
背景技术：
作为电化学分析仪器电导率仪的交流信号基准源，应具有高度的幅度稳定性，当前实验室与在线电导率仪所采用的交流信号多以正交振荡、文氏振荡、方波振荡或函数发生器构成的交流信号源，在电源出现波动及正、负电压不对称、不稳定和环境温度改变时其输出幅度稳定度不高，波形也不好，因此常采用即时校正或软件定时校正来解决幅度漂移问题，这是一种权宜之计，且不具有同步线性解调、相敏检波的复合功能，它得由另有一部分电路来完成，尤其应用于工业现场的在线仪表或现场变送器时精度和稳定性等技术指标性能大大降低，直接降低和影响电导率仪的测量结果及应用。
发明内容
本实用新型的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种具有参比电源对正弦交流信号进行镜像稳幅和能对测量信号进行相敏检波的高稳定电化学测量分析组合电路装置，且本实用新型还具有电路简单，性能指标稳定度高，不受温度、电压、及非线性元件变化影响，易生产调试，成本价格低廉等特点。
本实用新型的目的是这样实现的它由供电电源1、基准电源2、电导传感器3、同步信号器4、幅度检测器5、误差检测器6、正弦发生器7、振幅调节器8、驱动器9、测量电路10、解调器11、缓冲隔离器12、信息处理器13构成，其中基准电源2出端口1、幅度检测器5出端口3分别与误差检测器6入端口1、3连接；误差检测器6出端口2串接振幅调节器8入出端口1、2、正弦发生器7入出端口1、3后与驱动器9入端口1连接；正弦发生器7出端口2与幅度检测器5入端口1连接；驱动器9出端口2分别与幅度检测器5和同步信号器4各入端口2并接、出端口3与电导传感器3入端口1连接；同步信号器4出端口1与幅度检测器5入端口4连接、出端口3串接解调器11入出端口1、3、缓冲隔离器12入出端口1、2后与信息处理器13入端口1连接；电导传感器3出端口2串接测量电路10入出端口1、2后与解调器11入端口2连接；供电电源1出端口1与基准电源2入端口2连接、出端口2、3的+V、-V电源端与各部件相应+V、-V电源端连接。
本实用新型同步信号器4由两个运算放大器15、16构成；幅度检测器5由两个电子开关17、18和一个运算放大器19构成；误差检测器6由运算放大器20构成；正弦发生器7由运算放大器21构成；振幅调节器8由场效应管22构成；驱动器9由运算放大器23构成；测量电路10由运算放大器24构成；解调器11由两个电子开关25、26和一个运算放大器27构成；缓冲隔离器12由运算放大器28构成；其中基准电源2出端口1与运算放大器20入端9脚连接，运算放大器20入端10脚与运算放大器19出端2脚连接、出端8脚与场效应管22栅极连接，场效应管22漏极与运算放大器21入端10脚和电阻R1一端并接、源极接地端，运算放大器21入端9脚接地端、出端7脚分别与电阻R1另一端、电阻R2一端、运算放大器15入端3脚、电子开关18开关端11脚并接，电阻R2另一端与运算放大器23入端3脚连接，运算放大器23出端2脚分别与电导传感器3入端口1、运算放大器16入端3脚、电子开关17开关端8脚并接，运算放大器15出端2脚分别与电子开关17、25各控制端6、3脚并接，运算放大器16出端2脚分别与电子开关18、26各控制端12、13脚并接，电子开关17、18各开关端9、10脚与运算放大器19入端3脚并接，电导传感器3出端口2与运算放大器24入端3脚连接，运算放大器24出端2脚分别与运算放大器27入端3脚和电子开关26开关端1脚并接，运算放大器27出端2脚与电子开关25开关端5脚连接，电子开关25、26各开关端4、2脚分别与运算放大器28入端9脚并接，运算放大器28出端10脚与信息处理器13入端口1连接，电子开关17入端14脚与供电电源1出端+V电源端连接，电子开关26入端7脚与供电电源1出端-V电源端连接，运算放大器15、16、19、20、21、23、24、27、28各入端5脚分别与供电电源1出端+V电源端并接、各入端6脚分别与供电电源1出端-V电源端连接。
本实用新型相比背景技术具有如下优点1.本实用新型借鉴一个高稳定基准电源2作为参比电源的镜像参考，同时采用正弦发生器7、同步信号器4、幅度及误差检测器5、6、振幅调节器8等电路组合成修正交流信号的闭环调节，达到稳定幅度输出，从根本上消除了因电源波动，温度变化及非线性元件等引入的振幅误差，提高了测量稳定度。
2.本实用新型采用测量电路10、解调器11等电路，同时完成对测量信号进行相敏检波获得纯电解质分量的阻性分量，提高了测量精度。
3.本实用新型利用同步信号器4关联电路同时完成幅度稳定、相敏检波，因此电路简单，易生产调试、成本价格低廉，能普及应用作工业现场的在线电导率仪表和电导率变送器。
图1是本实用新型的电原理方框图。
图2是本实用新型同步信号器4、幅度检测器5、误差检测器6、正弦发生器7、振幅调节器8、驱动器9、测量电路10、解调器11、缓冲隔离器12的电原理图。
具体实施方式
参照图1、图2，本实用新型由供电电源1、基准电源2、电导传感器3、同步信号器4、幅度检测器5、误差检测器6、正弦发生器7、振幅调节器8、驱动器9、测量电路10、解调器11、缓冲隔离器12、信息处理器13组成。图1是本实用新型电原理方框图，实施例按图1连接线路组成本实用新型。
图1中供电电源1作用提供各级部件直流工作电压，输出+V、-V双路对称输出工作电压，同时提供基准电源2的工作电压，实施例采用市售通用电源集成模块器件制作，其输出+V端电压为+5V电压，输出-V端电压为-5V电压，输入基准电源2工作电压为+2.5V电压。基准电源2作用是输出一个高稳定电源基准电压作为参比电源电压输入至误差检测器6入端口1作参比基准电压，实施例采用市售通用高稳定集成模块电源制作。电导传感器3作用将被测流体的电解质分量转换为电信号分别与驱动器9入端口3和测量电路10入端口1连接，提供被测电导率信号，实施例采用市售通用的电导传感器制作。本实用新型信息处理器13作用对缓冲隔离器12出端口2输入的相敏检波信号进行数据处理，获得测量结果，实施例采用市售通用的单片微处理器芯片制作。
图2是本实用新型同步信号器4、幅度检测器5、误差检测器6、正弦发生器7、振幅调节器8、驱动器9、测量电路10、解调器11、缓冲隔离器12实施例的电原理接线图，且按其连接线路，其中同步信号器4由两个运算放大器15、16构成，幅度检测器5由两个电子开关17、18和一个运算放大器19构成，误差检测器6由运算放大器20构成，正弦发生器7由运算放大器21构成，振幅调节器8由场效应管22构成，驱动器9由运算放大器23构成，测量电路10由运算放大器24构成，解调器11由两个电子开关25、26和一个运算放大器27构成，缓冲隔离器12由运算放大器28构成。本实用新型运算放大器15、16其作用输出精确的正弦交流信号幅度的控制信号，分别输入电子开关17、25及电子开关18、26各控制极作为电子开关17、25及电子开关18、26的开或关的控制信号。幅度检测器5作用它通过电子开关17、18输入的正弦发生器7、驱动器9的正弦交流信号，由电子开关的开或关检出的信号作幅度检测信号，得到交流信号幅度检测的精确控制输出，通过运算放大器19把幅度检测信号输入误差检测器6。误差检测器6作用通过运算放大器20把输入的幅度检测电平和基准电源2输入的基准电平进行误差比较检测，检测出交流信号振幅出现的误差信号输入振幅调节器8。振幅调节器8作用通过场效应管22进行修正振幅误差，修正后的振幅误差输出控制电平输入正弦发生器7进行修正交流信号振幅偏差，从而使正弦发生器7的运算放大器21输出的正弦交流信号振幅按高稳定度基准电平输出，得到稳定幅度输出，控制电导传感器3，提高测量稳定度。驱动器9作用通过运算放大器23把正弦发生器7输入的稳定幅度电平经缓冲后，同时输入同步信号4和幅度检测器5作同步及检测电平信号。
本实用新型由电导传感器3测得的电解质信号电流输入测量电路10，测量电路10作用通过运算放大器24把电解质信号电平及其产生的分布容性综合电平信号与同步信号器4输出的同步控制信号同时输入解调器11进行相敏检波。解调器11作用由电子开关25、26输出的电平信号实现对电解质电平信号及其分布容性综合电平信号进行相敏解调分离得到纯电解质分量信号电平，提高了测量精度，经相敏检波得到的纯电解质分量信号电平输入缓冲隔离器12，由缓冲隔离器12的运算放大器28进行缓冲隔离后输入信息处理器13。经信息处理器13进行数据处理后获得最终电导率的测量结果。本实用新型实施例运算放大器15、16、19、20、21、23、24、27、28均采用市售LM324型运放集成电路制作。电子开关17、18、25、26采用市售通用的一块电子开关集成电路制作。场效应管22采用市售通用的J-FET型场效应管制作。
本实用新型简要工作原理如下本实用新型由同步信号器4、幅度检测器5、误差检测器6、振幅调节器8、正弦发生器7、驱动器9工作过程构成一个闭合相位锁相环电路，把误差检测器6检测出的振幅误差进行振幅闭环调整，获得稳定幅度输出，控制电导传感器3，提高测量稳定度。同时把同步信号器4输出的同步信号作为解调器11的控制信号电平，控制电平为同步开关电平，进行相敏检波获得纯电解质分量的相敏分离，提高了测量精度，测量结果不受温度、电压及非线性元件变化影响，大大提高了本实用新型性能指标。
本实用新型安装结构如下把图1、图2中除电导传感器3外所有电路元器件按图1、图2连接线路、安装在一块长×宽为100×80毫米的印制板上，然后把印制板安装在一个长×宽×高为110×90×30毫米的塑料外壳内，在外壳前面板上显露出信息处理器13的显示屏，直接显示测量结果。外壳的底侧面上安装与电导传感器3连接的接线柱，电导传感器13安装在被测流体管路及容器内，通过导线与外壳按线柱连接，组装成本实用新型。
权利要求1.一种高稳定电化学测量分析组合电路装置，它由供电电源(1)、基准电源(2)、电导传感器(3)、信息处理器(13)构成，其特征在于还由同步信号器(4)、幅度检测器(5)、误差检测器(6)、正弦发生器(7)、振幅调节器(8)、驱动器(9)、测量电路(10)、解调器(11)、缓冲隔离器(12)构成，其中基准电源(2)出端口1、幅度检测器(5)出端口3分别与误差检测器(6)入端口1、3连接；误差检测器(6)出端口2串接振幅调节器(8)入出端口1、2、正弦发生器(7)入出端口1、3后与驱动器(9)入端口1连接；正弦发生器(7)出端口2与幅度检测器(5)入端口1连接；驱动器(9)出端口2分别与幅度检测器(5)和同步信号器(4)各入端口2并接、出端口3与电导传感器(3)入端口1连接；同步信号器(4)出端口1与幅度检测器(5)入端口4连接、出端口3串接解调器(11)入出端口1、3、缓冲隔离器(12)入出端口1、2后与信息处理器(13)入端口1连接；电导传感器(3)出端口2串接测量电路(10)入出端口1、2后与解调器(11)入端口2连接；供电电源(1)出端口1与基准电源(2)入端口2连接、出端口2、3的+V、-V电源端与各部件相应+V、-V电源端连接。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定电化学测量分析组合电路装置，其特征在于同步信号器(4)由两个运算放大器(15)、(16)构成；幅度检测器(5)由两个电子开关(17)、(18)和一个运算放大器(19)构成；误差检测器(6)由运算放大器(20)构成；正弦发生器(7)由运算放大器(21)构成；振幅调节器(8)由场效应管(22)构成；驱动器(9)由运算放大器(23)构成；测量电路(10)由运算放大器(24)构成；解调器(11)由两个电子开关(25)、(26)和一个运算放大器(27)构成；缓冲隔离器(12)由运算放大器(28)构成；其中基准电源(2)出端口1与运算放大器(20)入端9脚连接，运算放大器(20)入端10脚与运算放大器(19)出端2脚连接、出端8脚与场效应管(22)栅极连接，场效应管(22)漏极与运算放大器(21)入端10脚和电阻R1一端并接、源极接地端，运算放大器(21)入端9脚接地端、出端7脚分别与电阻R1另一端、电阻R2一端、运算放大器(15)入端3脚、电子开关(18)开关端11脚并接，电阻R2另一端与运算放大器(23)入端3脚连接，运算放大器(23)出端2脚分别与电导传感器(3)入端口1、运算放大器(16)入端3脚、电子开关(17)开关端8脚并接，运算放大器(15)出端2脚分别与电子开关(17)、(25)各控制端6、3脚并接，运算放大器(16)出端2脚分别与电子开关(18)、(26)各控制端12、13脚并接，电子开关(17)、(18)各开关端9、10脚与运算放大器(19)入端3脚并接，电导传感器(3)出端口2与运算放大器(24)入端3脚连接，运算放大器(24)出端2脚分别与运算放大器(27)入端3脚和电子开关(26)开关端1脚并接，运算放大器(27)出端2脚与电子开关(25)开关端5脚连接，电子开关(25)、(26)各开关端4、2脚分别与运算放大器(28)入端9脚并接，运算放大器(28)出端10脚与信息处理器(13)入端口1连接，电子开关(17)入端14脚与供电电源(1)出端+V电源端连接，电子开关(26)入端7脚与供电电源(1)出端-V电源端连接，运算放大器(15)、(16)、(19)、(20)、(21)、(23)、(24)、(27)、(28)各入端5脚分别与供电电源(1)出端+V电源端并接、各入端6脚分别与供电电源(1)出端-V电源端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高稳定电化学测量分析组合电路装置，它涉及电化学测量分析仪器领域中的电导率测量仪。它由基准及供电电源、电导传感器、同步器、幅度及误差检测器、正弦发生器、驱动器、振幅调节器、测量电路、解调器、缓冲隔离器、信息处理器等部件组成。它采用高稳定基准源作交流信号发生器振幅镜像参考，检出振幅误差进行振幅的闭环调整，得到稳定幅度输出，同时利用同步信号进行相敏检波解调分离获得纯电解质被测分量信号。本实用新型还具有电路简单，稳定度高，不受温度、电压及非线性元件变化影响等特点，特别适合作高稳定工业现场的在线电导率仪表和电导率变送器。
文档编号G01N27/26GK2695965SQ200420016188
公开日2005年4月27日 申请日期2004年5月13日 优先权日2004年5月13日
发明者郝拴菊 申请人:石家庄科达仪器仪表有限公司