一种高精度电导率测量系统的制作方法

文档序号:10035364阅读:655来源:国知局
一种高精度电导率测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子测量技术领域,尤其涉及一种高精度电导率测量系统。
【背景技术】
[0002]目前市场上电导率控制器的品质参差不齐,价格差也很大,从百元到上万元都有,但市面上普通电导率控制器的精度普遍不高。现有技术的电导率控制器通常采用单一量程设计,一旦被采样液体的参数范围变化大就会导致测量误差。同时,数模转换、供电电源电压和温度补偿调节单元等电路设计也会影响测量精度。另一方面,电极是决定电导率测量精度的另一重要因素,比如目前电镀行业一般采用传统电极作为电导率探头来组装生产线上的节水控制器,使用时将两个金属电极与液体接触,通过控制器的+/-2V交变电源分别给两个金属电极施加测量电压(用交变信号在两电极之间正负交替,可以削弱极化现象),在每个方波半周期80%处测量电压(电导池存在极间电容,在80%处电容电荷稳定,测量准确),由电压换算电导池阻抗,由阻抗换算出电导率。但这种传统测量方式,电极存在极化现象,在槽液中的长时间工作,所产生的极化现象就会导致传统电极的精度逐渐下降。由于传统电极精度下降的速度和寿命与所在溶液的环境有关,所以要定期安排操作人员校准或更换电极。由于实际电镀生产线上往往会设置众多电极,很难清楚哪个电极需要校准或要更换,所以每次进行电极维护时,就需检查所有电极,大大增加了人工成本。
[0003]故,针对目前现有技术中存在的上述缺陷,实有必要进行研究,以提供一种方案,解决现有技术中存在的缺陷。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有技术存在的缺陷,确有必要提供一种高精度电导率测量系统,通过多量程自动切换,可以根据不同的测试环境选取合适的量程范围,同时采用四极式电导率传感器,可根据测试环境自动调节测试电压,实现自动补偿,从而提供了测量精度。
[0005]为了解决现有技术的问题,本实用新型的技术方案为:
[0006]—种高精度电导率测量系统,包括用于测量液体介质导电率的四极式电导率传感器,该四极式电导率传感器包括两个测试极板和两个参考极板,测试电压发生模块与四极式电导率传感器相连接,并在控制模块的控制下产生测试电压信号传输给所述测试极板以及产生参考电压信号传输给所述参考极板;
[0007]电流采样模块用于采样所述四极式电导率传感器产生的电流信号,所述电流信号经前置放大模块和二级放大模块进行信号放大后输出至所述控制模块,所述控制模块根据所产生的测试电压信号以及采用到的电流信号获得电导率值并通过显示模块显示数据信息。
[0008]优选地,还包括量程切换模块,所述量程切换模块与所述控制模块和所述前置放大模块相连接,并根据控制模块的指令输出控制信号给所述前置放大模块。
[0009]优选地,还包括温度传感模块,用于采样温度值并将该温度值发送给所述控制模块,所述控制模块根据所述温度值进行相应数据信息补偿。
[0010]优选地,还包括通讯模块,所述通讯模块用于与外部设备进行数据通信。
[0011]优选地,所述通讯模块为无线数据收发模块,用于将数据信息以无线的方式发送给外部设备。
[0012]优选地,所述无线数据收发模块为无线串口模块。
[0013]优选地,所述控制模块与所述通讯模块之间还接有电平转换芯片,所述电平转换芯片的型号为TXB0108。
[0014]优选地,所述四极式电导率传感器采用德国WTW的TetraCon四极式电导率传感器。
[0015]优选地,所述控制模块为单片机。
[0016]优选地,所述量程切换模块采用MAX頂公司推出的型号为MAX4602的集成模拟开关芯片。
[0017]与现有技术相比较,本实用新型通过多量程自动切换,可以根据不同的测试环境选取合适的量程范围,同时采用四极式电导率传感器,可根据参考电极自动调节测试电压,实现自动补偿,从而提供了测量精度。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型高精度电导率测量系统的原理框图。
[0019]图2为本实用新型高精度电导率测量系统中量程切换模块的原理框图。
[0020]图3为本实用新型高精度电导率测量系统在实际应用中的扩展连接图。
[0021]图4为本实用新型高精度电导率测量系统中无线数据收发模块的电路连接图。
[0022]如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
[0023]以下将结合附图对本实用新型提供的技术方案作进一步说明。
[0024]参见图1,所示为本实用新型高精度电导率测量系统的原理框图,包括四极式电导率传感器、测试电压发生模块、电流采样模块、前置放大模块、二级放大模块、量程切换模块、控制模块、温度传感模块、显示模块以及通讯模块,其中,四极式电导率传感器用于测量液体介质导电率,包括两个测试极板和两个参考极板,测试电压发生模块与四极式电导率传感器相连接,并在控制模块的控制下产生测试电压信号传输给所述测试极板以及产生参考电压信号传输给所述参考极板;
[0025]电流采样模块用于采样所述四极式电导率传感器产生的电流信号,前置放大模块用于对所述电流信号进行初级放大,二级放大模块将前级信号进行进一步放大,将放大后的信号输出给控制模块;
[0026]温度传感模块,用于采样温度值并将该温度值发送给所述控制模块,控制模块根据所述温度值进行相应数据信息补偿。
[0027]控制模块通过测试电压信号、采样到的电流信号以及相应的温度补偿就能计算出电导(电阻的倒数),通过测试两个极板之间电解液的电导(电阻的倒数),再乘以电极常数,就得到溶液的电导率,并通过显示模块显示数据信息。
[0028]四极式电导率传感器的测试原理类似于普通两电极传感器,在两个测试极板上通上交流电,将在两极板之间产生一个电流,该电流与溶液中的离子数量成线性比例关系。控制模块把传感器传送来的电流信号加以处理,结合电极常数,最后换算成电导率数值显示出来。四极式电导率传感器的不同之处在于还多了另外两个参考极板,这两个极板间没有电流流过,只负责提供稳定不变的参考电位。当系统有变化时,如电极存在极化现象或者电极污染时,传感器根据感测到的信号自动调节加在电流极板上的电压大小,从而自动实现参数补偿。从而彻底解决了高电导率测试时的极化难题以及电极污染造成读数不准的问题。
[0029]参见图2,所示为本实用新型高精度电导率测量系统中量程切换模块的原理框图,量程切换模块与所述控制模块和所述前置放大模块相连接,并根据控制模块的指令输出控制信号给所述前置放大模块,通过在前置放大模块加入模拟开关控制量程变化,实现量程切换。
[0030]优选
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