一种水溶液电导率检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及溶液电导率检测技术，特别涉及一种水溶液电导率检测装置。
【背景技术】
[0002] 电导率是水体的基本参数，是衡量水质的重要标准。在食品卫生行业、各类理化检 测实验室、化工工业及半导体行业等领域中，需要通过测量电导率来检测所用的纯水是否 满足生产和实验要求（一级纯水的电导率0. 055ys/cm)。在水质监测领域中，电导率作为 重要的水质参数，可以反映水体的质量状况，预测水质发展的趋势，为水质监测提供必不可 少的科学依据。在研宄海洋科学和海洋应用领域，通过测量电导率，可以得到海水盐度、海 水密度、海水声速等重要信息，而这些信息对于海洋科学研宄、海洋经济与国防建设、海洋 环境保护与检测都有着极其重要的价值。
[0003] 水溶液的电导率测量通常根据实际需要，选择实验室电导率仪或在线电导率仪， 实验室电导率仪（如美国NIST设计的JONES型电导池）测量精度较高，但对测量环境有严 格的要求，需要保证在密封、恒温的条件下进行，因此测量实用性不高。目前市面上的在线 电导率仪通常采用传统的二电极测量体系，但是电极的极化作用、外界温度等因素会影响 测量精度，无法保证测量的准确性。另外，上述大部分电导率仪都存在测量范围较小的问 题，无法满足实际使用时大量程范围测量的需要。
[0004] 专利号CN103412192A所示的纯水电导率测量系统，将范德堡（VDP)法引入水 溶液电导率的绝对测量，提出了一种封闭式电导池测量方式，在探测头上设有四根等高且 中心对称布置的测量电极，以微电流源施加激励信号到其中两个同侧的测量电极上，并将 电导池置于恒温水浴箱上，然后通过测量响应端的两个测量电极上的电压来计算得到电导 率。该测量方法可以得到准确的测量结果，但是对测量条件提出了较高要求，同时微电流源 开发困难且成本较高，不适用于开放式水溶液的测量和大范围推广。
[0005] 通过调研，国内目前尚没有适用于宽量程段的水溶液电导率测量的相关研宄；而 国外的研宄主要针对1000ys/cm以上的高值段水溶液测量，并未开展对全量程段电导率 测量的研宄。因此，研宄溶液电导率的测量方法，开发出一套可适用于各个量程段水溶液电 导率测量的检测装置具有十分重要的意义。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型提供了一种水溶液电导率检测装置，结构简单，维护方便，且可以实现 多个量程段水溶液电导率的浸入式测量。
[0007] -种水溶液电导率检测装置，包括带有探测头的检测本体和激励模块，所述探测 头上设有四根测量电极，激励模块加载到其中两个相邻的测量电极之间，所述激励模块包 括交流电压源以及将激励电压转换成激励电流的可调电阻，所述可调电阻为多个阻值不同 的电阻，各电阻通过多路模拟开关并联接入所述交流电压源。
[0008] 所述多路模拟开关根据待测量溶液的电导率数量级，控制接入哪个电阻，使本实 用新型具有不同的量程，适用于多个量程段水溶液测量。
[0009] 本实用新型采用交流电压源作为激励源，通过可调电阻转换成激励电流施加到两 个相邻的测量电极之间，在测量开放式水域的水溶液时，通过测量可调电阻两端的电压为UK，得到激励电流为I=UK/R，测量两个响应端的测量电极之间的待测溶液的响应电压为 Uwt;此时溶液的当量电阻
，将了.代入范德堡原理公式可得溶液电导 率计算公式如下所示：
[0011] 式中a为标定系数，可以通过测量多种标准溶液，得到的多组U。#、UK，结合电极的 电导池常数k和可调电阻R的阻值，通过拟合，完成对a标定。
[0012] 标定完成后，可使用本实用新型测量不同溶液的电导率，测量uwt、uK，结合电极的 电导池常数K，可调电阻R的阻值以及标定数值a，即可得到溶液的电导率。上述标定和测 量过程可以使用直接测量U^、UK的仪器，例如电压表，然后工作人员根据公式计算，也可以 利用采样电路采集U^、UK，输入计算模块进行计算后得到结果。
[0013] 本实用新型通过控制可调电阻的阻值和激励电压的频率，来改变激励电流的强度 和频率，实现使用同一装置对不同范围电导率的测量，具有广阔的应用范围，同时采用交流 电压源替代现有技术的交流电流源，有效克服了交流电流源设计复杂且成本较高的问题， 大大降低了测量装置的开发成本，提高了装置的实用性。
[0014] 为了使用方便，优选的，所述检测本体为带有空腔的测量杆，空腔内安装激励模块 和测量模块，所述探测头位于测量杆的端部。所述测量杆可伸入较狭小的容器进口，提高了 本实用新型的实用性。
[0015] 为了进一步提高检测的准确性，优选的，所述测量杆的制造材料采用聚四氟乙烯。 四氟乙烯材料均具有良好的化学稳定性，不会被一般腐蚀溶液腐蚀，防止影响检测结果。
[0016] 进一步优选的，所述测量电极的制造材料采用金属钛。金属钛也具有良好的化学 稳定性，不会溶于一般的腐蚀溶液。
[0017] 为了实现多路模拟开关根据待测溶液的电导率数量级来调整可调电阻，优选的， 还包括：
[0018] 第一采样电路，用于采集所述可调电阻的电压；
[0019] 第二采样电路，用于采集响应端的两个测量电极之间的电压；响应端的两个测量 电极为未加载激励电流的两个测量电极。
[0020] 控制单元，用于接收来自第一采样电路和第二采样电路的采样信号，对应的控制 多路模拟开关的导通状态。
[0021] 多路模拟开关的导通状态控制接入的电阻，当可调电阻的电压仏或两个响应端的 测量电极之间的电压1超出可测量范围，则控制单元调整接入的电阻，从而调节激励电流 的大小，使待测的KudPUK在调节在可测量范围内。
[0022] 为了简化电路，控制单元使用同一接口连接两采样电路，优选的，还包括连接在两 个采样电路与控制单元之间的切换电路，用于间隔地将来自第一采样电路和第二采样电路 的采样信号输入控制单元。
[0023] 为了简化电路，两采样电路采用现有的放大器，优选的，第一采样电路为第一放大 器，其输出端接入切换电路的第一输入端；
[0024] 第二采样电路为第二放大器，其输出端接入切换电路的第二输入端。.
[0025] 进一步优选的，切换电路为继电器，所述第一输入端和第二输入端分别对应继电 器的常开和常闭触点中的一者。通过继电器切换两个放大器，线路结构简单，运行稳定。
[0026] 采集电压控制电阻的方式很多，控制单元可以通过纯硬件电路实现，也可以通过 软件编程实现，采用软件实现，电路结构更为简单，优选的，所述切换电路的输出端通过A/D 转换器接入控制单元。控制单元利用转换器得到电压的数字信号，通过程序计算，得到判定 结果，根据结果控制调节多路模拟开关实现电阻的调节。例如参考文献：胡继胜.一种量程 自动转换技术[J].安徽纺织职业技术学院学报，2003,2(3):15-16.提供了一种通过软件 来实现采集电压控制载入电阻的控制系统。
[0027] 为了便于采集电压，优选的，第一