高抗干扰和低噪声电导率仪的制作方法
【专利摘要】高抗干扰和低噪声电导率仪包括推挽振荡电路、量程选择电路、高阻输入电路、第一谐振放大电路、第二谐振放大电路、联动开关、整流电路、电源电路和微安表，仪器设有两级谐振放大电路和联动开关，联动开关可使推挽振荡电路的振荡频率与两级谐振放大电路的选频频率相等，本电导率仪能有效抑制环境50Hz工频干扰，滤除各种工业设备、广播信号、电视信号和手机信号的电磁辐射，减低测量系统的噪声，提高测量结果的可信度，满足复杂电磁环境下使用电导率仪的低量程测量某些物质微弱电导率的需求。
【专利说明】
高抗干扰和低噪声电导率仪
技术领域
[0001]本发明涉及一种电导率仪，尤其涉及一种高抗干扰和低噪声电导率仪，属于电子测量仪器技术领域。
【背景技术】
[0002]电导率仪是水质测量、化学实验、工业生产、环境保护和医院中常用的一种电子测量仪器，电导率仪主要分为指针式电导率仪、数字式电导率仪和智能型电导率仪三种，现有的商品电导率仪内部一般不具有抗干扰电路，且带宽较宽，容易受环境50Hz工频干扰，特别是在复杂电磁环境下使用电导率仪的低量程测量某些物质的微弱电导率时，由于此时电导率仪的灵敏度较高，外界干扰很容易串入测量系统，测量数据受到干扰，同时由于商品电导率仪的带宽较宽，系统噪声较大，测量结果的可信度受到影响，因此，现有商品电导率仪不能在复杂电磁环境下使用电导率仪的低量程测量某些物质的微弱电导率。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种指针式的高抗干扰电导率仪，能有效滤除电磁环境复杂情况下50Hz工频干扰，提高测量结果的可信度。
[0004]本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:高抗干扰和低噪声电导率仪包括推挽振荡电路(I)、量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、联动开关(5)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、电源电路(8)和微安表(M)，电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R3)、电容(Cl)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、开关(K1)、振荡变压器(BI)、晶体管(Tl)和晶体管(T2)组成推挽振荡电路(I)，电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)和量程选择开关(S)组成量程选择电路(2)，电阻(R8)、电阻(R9)、电阻(RlO)、电容(C7)、电容(CS)和场效应管(T3)组成高阻输入电路(3)，二极管(D1)、二极管(D2)、二极管(D3)、二极管(D4)和电容(C17)组成整流电路(7)，电阻(R4)、电阻(R14)、电容(C5)、电容(C6)、电容(C16)和电池组(E)组成电源电路(8)；
[0005]推挽振荡电路(I)右侧各电路的位置及其连接顺序依次为量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、微安表(M)，电源电路(8)分别与推挽振荡电路(1)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)连接；
[0006]所述的电导率仪设有第一谐振放大电路(4)，第一谐振放大电路(4)由电阻(RlI)、电阻(R12)、电阻(R13)、电容(C9)、电容(C10)、电容((:11)、开关(1(2)、谐振变压器(82)和晶体管(T4)组成，晶体管(T4)的集电极与电容(C9)、电容(ClO)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的下端连接，电容(C9)、开关(K2)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的上端互相连接，开关(K2)的下端与电容(ClO)的上端连接，谐振变压器(B2)初级线圈的中心抽头与电阻(R14)的左端连接；
[0007]所述的电导率仪设有第二谐振放大电路(6)，第二谐振放大电路(6)由电阻(Rl5)、电阻(R16)、电阻(R17)、电容(C12)、电容(C13)、电容(C14)、电容(C15)、开关(K3)、谐振变压器(Β3)和晶体管(Τ5)组成，晶体管(Τ5)的集电极与电容(C13)、电容(C14)和谐振变压器(Β3)初级线圈三者的下端连接，电容(C13)、开关(Κ3)和谐振变压器(Β3)初级线圈三者的上端互相连接，开关(Κ3)的下端与电容(C14)的上端互相连接，谐振变压器(Β3)初级线圈的中心抽头与电阻(R14)的右端连接；
[0008]振荡变压器(BI)次级线圈的上端与测量电极正(Jl)连接，测量电极正(Jl)与电导池(G)的左端连接，电导池(G)的右端与测量电极负(J2)连接，测量电极负(J2)的下方与电阻(R5)或电阻(R6)或电阻(R7)的上端连接，从测量电极负(J2)右端得到的信号依次经过电容(C7)、场效应管(Τ3)栅极、场效应管(Τ3)源极、电容(C8)、晶体管(Τ4)基极、晶体管(Τ4)集电极、谐振变压器(Β2)初级、谐振变压器(Β2)次级、晶体管(Τ5)基极、晶体管(Τ5)集电极、谐振变压器(Β3)初级、谐振变压器(Β3)次级、二极管(Dl)和二极管(D4)、二极管(D3)和二极管(D2)、微安表(M);
[0009]所述的电导率仪设有联动开关(5)，联动开关(5)由开关(Kl)、开关(Κ2)和开关(Κ3)组成，开关(Kl)通过机械连杆与开关(Κ2)和开关(Κ3)互相连接，电容(C3)、电容(C4)、开关(Kl)、振荡变压器(BI)初级线圈的电感量决定推挽振荡电路(I)的振荡频率f I，电容(C9)、电容(C10)、开关(K2)、谐振变压器(B2)初级线圈的电感量决定第一谐振放大电路(4)的选频频率f 2，电容(C13)、电容(C14)、开关(K3)、谐振变压器(B3)初级线圈的电感量决定第二谐振放大电路(6)的选频频率f3，当开关(K1)、开关(K2)和开关(K3)都闭合时，fl = f2=? = 140取，当开关(1(1)、开关(1(2)和开关(1(3)都断开时彳1=€2 = €3 = 230取。
[0010]由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是:本电导率仪能有效抑制环境50Hz工频干扰，滤除各种工业设备、广播信号、电视信号和手机信号的电磁辐射，减低测量系统的噪声，提高测量结果的可信度，满足复杂电磁环境下使用电导率仪的低量程测量某些物质微弱电导率的需求。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下3幅附图:
[0012]图1是高抗干扰和低噪声电导率仪的结构框图，
[0013]图2是高抗干扰和低噪声电导率仪的电路布局图，
[0014]图3是高抗干扰和低噪声电导率仪的电路原理图。
[0015]在附图中所标各数字分别表示如下:
[0016]1.推挽振荡电路，2.量程选择电路，3.高阻输入电路，4.第一谐振放大电路，5.联动开关，6.第二谐振放大电路，7.整流电路，8.电源电路，B1.振荡变压器，B2.谐振变压器，B3.谐振变压器，Cl.电容，C2.电容，C3.电容，C4.电容，C5.电容，C6.电容，C7.电容，C8.电容，C9.电容，C10.电容，(:11.电容，(:12.电容，(:13.电容，(:14.电容，(:15.电容，(:16.电容，Cl7.电容，Dl.二极管，D2.二极管，D3.二极管，D4.二极管，E.电池组，G.电导池，Jl.测量电极正，J2测量电极负，Kl.开关，K2.开关，K3.开关，M.微安表，Rl.电阻，R2.电阻，R3.电阻，尺4.电阻，1?5.电阻，1?6.电阻，1?7.电阻，1?8.电阻，1?9.电阻，1?10.电阻，1?11.电阻，1?12.电阻，R13.电阻，R14.电阻，R15.电阻，R16.电阻，R17.电阻，S.量程选择开关，Tl.晶体管，T2.晶体管，T3.场效应管，T4.晶体管，T5.晶体管。
【具体实施方式】
[0017]1.根据图1至图3，高抗干扰和低噪声电导率仪包括推挽振荡电路(1)、量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、联动开关(5)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、电源电路(8)和微安表(M)，电阻(Rl)、电阻(R2)、电阻(R3)、电容(Cl)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、开关(Kl)、振荡变压器(BI)、晶体管(Tl)和晶体管(T2)组成推挽振荡电路(I)，电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)和量程选择开关(S)组成量程选择电路(2)，电阻(R8)、电阻(R9)、电阻(R10)、电容(C7)、电容(C8)和场效应管(T3)组成高阻输入电路(3)，二极管(D1)、二极管(D2)、二极管(D3)、二极管(D4)和电容(C17)组成整流电路(7)，电阻(R4)、电阻(R14)、电容(C5)、电容(C6)、电容(C16)和电池组(E)组成电源电路(8);
[0018]2.推挽振荡电路(I)右侧各电路的位置及其连接顺序依次为量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、微安表(M)，电源电路(8)分别与推挽振荡电路(I)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)连接；
[0019]3.所述的电导率仪设有第一谐振放大电路(4)，第一谐振放大电路(4)由电阻(R11)、电阻(R12)、电阻(R13)、电容(C9)、电容(C10)、电容(C11)、开关(K2)、谐振变压器(B2)和晶体管(T4)组成，晶体管(T4)的集电极与电容(C9)、电容(ClO)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的下端连接，电容(C9)、开关(K2)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的上端互相连接，开关(K2)的下端与电容(ClO)的上端连接，谐振变压器(B2)初级线圈的中心抽头与电阻(R14)的左端连接；
[0020]4.所述的电导率仪设有第二谐振放大电路(6)，第二谐振放大电路(6)由电阻(尺15)、电阻(1?16)、电阻(1?17)、电容((:12)、电容((:13)、电容((:14)、电容((:15)、开关(1(3)、谐振变压器(B3)和晶体管(T5)组成，晶体管(T5)的集电极与电容(C13)、电容(C14)和谐振变压器(B3)初级线圈三者的下端连接，电容(C13)、开关(K3)和谐振变压器(B3)初级线圈三者的上端互相连接，开关(K3)的下端与电容(C14)的上端互相连接，谐振变压器(B3)初级线圈的中心抽头与电阻(Rl 4)的右端连接；
[0021]5.振荡变压器(BI)次级线圈的上端与测量电极正(Jl)连接，测量电极正(Jl)与电导池(G)的左端连接，电导池(G)的右端与测量电极负(J2)连接，测量电极负(J2)的下方与电阻(R5)或电阻(R6)或电阻(R7)的上端连接，从测量电极负(J2)右端得到的信号依次经过电容(C7)、场效应管(T3)栅极、场效应管(T3)源极、电容(C8)、晶体管(T4)基极、晶体管(T4)集电极、谐振变压器(B2)初级、谐振变压器(B2)次级、晶体管(T5)基极、晶体管(T5)集电极、谐振变压器(B3)初级、谐振变压器(B3)次级、二极管(Dl)和二极管(D4)、二极管(D3)和二极管(D2)、微安表(M);
[0022]6.所述的电导率仪设有联动开关(5)，联动开关(5)由开关(Kl)、开关(K2)和开关(K3)组成，开关(Kl)通过机械连杆与开关(K2)和开关(K3)互相连接，电容(C3)、电容(C4)、开关(Kl)、振荡变压器(BI)初级线圈的电感量决定推挽振荡电路(I)的振荡频率f I，电容(C9)、电容(C10)、开关(K2)、谐振变压器(B2)初级线圈的电感量决定第一谐振放大电路(4)的选频频率f 2，电容(C13)、电容(C14)、开关(K3)、谐振变压器(B3)初级线圈的电感量决定第二谐振放大电路(6)的选频频率f3，当开关(K1)、开关(K2)和开关(K3)都闭合时，fl = f2=? = 140取，当开关(1(1)、开关(1(2)和开关(1(3)都断开时彳1=€2 = €3 = 230取。
[0023]7.推挽振荡电路(I)产生的测量信号频率为140Hz或230Hz，第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)的功能一是放大，二是选频，三是滤除干扰信号，第一谐振放大电路⑷和第二谐振放大电路(6)都包含LC谐振回路，对频率为140Hz或230Hz的测量信号能有效地放大，对140Hz或230Hz通频带以外的信号能有效地抑制，50Hz工频信号远低于140Hz或230Hz，工业设备、广播信号、电视信号和手机信号等辐射频率远高于140Hz或230Hz，所以各种干扰信号被第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)有效地抑制掉，由于是两级抑制，因此电导率仪具有高抗干扰能力，根据噪声理论，系统的通频带越窄，噪声就越小，由于第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)采用LC回路选频后使通频带变窄，所以电导率仪的系统噪声很低。
[0024]8.所述的电导率仪的工作流程为:由推挽振荡电路(I)产生测量信号，测量信号由振荡变压器(BI)的次级线圈输出到测量电极正(Jl)，测量电极正(Jl)上的测量信号加载到电导池(G)，电导池(G)与量程选择电路(2)中的电阻(R5)或电阻(R6)或电阻(R7)组成分压电路，分压后的测量信号由测量电极负(J2)输送到电容(C7)，经电容(C7)隔直后，测量信号输送到场效应管(T3)进行跟随，跟随后的信号经电容(CS)后送入晶体管(T4)进行第一级电压放大，经电容(C9)、电容(C10)、谐振变压器(B2)组成的LC回路选频后，测量信号送入晶体管(T5)进行第二级电压放大，经电容(C13)、电容(C14)、谐振变压器(B3)组成的LC回路选频后，测量信号由二极管(Dl)、二极管(D2)、二极管(D3)、二极管(D4)进行全波整流，将交流信号转换成直流信号，经电容(C17)滤波后，由微安表(M)指示出所测电导率的大小。
【主权项】
1.一种高抗干扰和低噪声电导率仪，包括推挽振荡电路(I)、量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、联动开关(5)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、电源电路(8)和微安表(M)，电阻(Rl)、电阻(R2)、电阻(R3)、电容(Cl)、电容(C2)、电容(C3)、电容(C4)、开关(K1)、振荡变压器(BI)、晶体管(Tl)和晶体管(T2)组成推挽振荡电路(I)，电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)和量程选择开关(S)组成量程选择电路(2)，电阻(R8)、电阻(R9)、电阻(RlO)、电容(C7)、电容(C8)和场效应管(T3)组成高阻输入电路(3)，二极管(Dl)、二极管(D2)、二极管(D3)、二极管(D4)和电容(C17)组成整流电路(7)，电阻(R4)、电阻(R14)、电容(C5)、电容(C6)、电容(C16)和电池组(E)组成电源电路(8); 其特征在于:推挽振荡电路(I)右侧各电路的位置及其连接顺序依次为量程选择电路(2)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)、第二谐振放大电路(6)、整流电路(7)、微安表(M)，电源电路(8)分别与推挽振荡电路(1)、高阻输入电路(3)、第一谐振放大电路(4)和第二谐振放大电路(6)连接； 所述的电导率仪设有第一谐振放大电路(4)，第一谐振放大电路(4)由电阻(R11)、电阻(1?12)、电阻(1?13)、电容(09)、电容((:10)、电容((:11)、开关(1(2)、谐振变压器(82)和晶体管(T4)组成，晶体管(T4)的集电极与电容(C9)、电容(ClO)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的下端连接，电容(C9)、开关(K2)和谐振变压器(B2)初级线圈三者的上端互相连接，开关(K2)的下端与电容(ClO)的上端连接，谐振变压器(B2)初级线圈的中心抽头与电阻(R14)的左端连接； 所述的电导率仪设有第二谐振放大电路(6)，第二谐振放大电路(6)由电阻(Rl5)、电阻(尺16)、电阻(!?17)、电容((:12)、电容((:13)、电容((:14)、电容((:15)、开关(1(3)、谐振变压器(B3)和晶体管(T5)组成，晶体管(T5)的集电极与电容(C13)、电容(C14)和谐振变压器(B3)初级线圈三者的下端连接，电容(C13)、开关(K3)和谐振变压器(B3)初级线圈三者的上端互相连接，开关(K3)的下端与电容(C14)的上端互相连接，谐振变压器(B3)初级线圈的中心抽头与电阻(R14)的右端连接； 振荡变压器(BI)次级线圈的上端与测量电极正(Jl)连接，测量电极正(Jl)与电导池(G)的左端连接，电导池(G)的右端与测量电极负(J2)连接，测量电极负(J2)的下方与电阻(R5)或电阻(R6)或电阻(R7)的上端连接，从测量电极负(J2)右端得到的信号依次经过电容(C7)、场效应管(T3)栅极、场效应管(T3)源极、电容(C8)、晶体管(T4)基极、晶体管(T4)集电极、谐振变压器(B2)初级、谐振变压器(B2)次级、晶体管(T5)基极、晶体管(T5)集电极、谐振变压器(B3)初级、谐振变压器(B3)次级、二极管(Dl)和二极管(D4)、二极管(D3)和二极管(D2)、微安表(M); 所述的电导率仪设有联动开关(5)，联动开关(5)由开关(Kl)、开关(K2)和开关(K3)组成，开关(Kl)通过机械连杆与开关(K2)和开关(K3)互相连接，电容(C3)、电容(C4)、开关(KI )、振荡变压器(BI)初级线圈的电感量决定推挽振荡电路(I)的振荡频率f I，电容(C9)、电容(ClO)、开关(K2)、谐振变压器(B2)初级线圈的电感量决定第一谐振放大电路(4)的选频频率f 2，电容(Cl3)、电容(Cl4)、开关(K3)、谐振变压器(B3)初级线圈的电感量决定第二谐振放大电路(6)的选频频率f3，当开关(K1)、开关(K2)和开关(K3)都闭合时，fl = f2 = f3=140取，当开关(1(1)、开关(1(2)和开关(1(3)都断开时彳1=€2 = €3 = 230取。
【文档编号】G01R15/09GK105866546SQ201610352124
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】冯越, 刘成林, 孙伟
【申请人】盐城师范学院