专利名称：电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法
技术领域：
本发明属于溶液电导率软测量技术领域，涉及到一种电导率二阶等效阻容耦合网络的参数估计方法，特别涉及到考虑引线分布电容和双电层电容影响时，通过阻容系统幅相特性估计值获取阻容参数估计值的方法。
背景技术：
溶液电导率测量广泛应用于人类生产生活中，随着科学技术的不断发展，国内外对电导率测量的研究也在不断深入，电导测试技术的各种新应用也在不断出现。目前最常用的电导率测量方法是电极式电导率测量法，主要考虑极化效应、电容效应和温度等三方面的影响。对于温度的影响，可采用诸如恒温法、手动补偿法和自动补偿法等方法予以消除。极化效应和寄生电容效应对溶液电阻测量的影响较大，成为电导率测量精度进一步提高的关键因素。极化效应可采用交流或脉冲激励来消除，电容效应就成了影响溶液电导率测量的关键因素。文献“RAJENDRANA，NEELAMEGAMP. Measurement of conductivity of liquids using AT89C55WD microcontroller [J] · Measurement, 2004，35 (I) : 59-63”中给出了一种改进桥路的方法，但该方法忽略了寄生电容效应。文献“ZH0NG C Q, HAN H L, ZHANGL Y, et al. Summary of conductivity measurement[C]. IEEE Proceedings of the 6thWorld Congress on Intelligent Control and Automation, June, 2006，6:5106-5110，，提到目前常用的方法如相敏检波法、双脉冲法和动态脉冲法等，并综述了这些方法对极化效应、双电层电容、引线分布电容等的考虑。文献“崔鹏飞，张立勇，仲崇权，李丹.多频率方波激励阻容解耦软测量的数值模拟.仪器仪表学报，2010，31 (I) :154-160”提出一种采用多个频率的交流方波激励阻容网络的阻容参数非线性最小二乘估计方法，但忽略了双电层电容的影响。专利文献“周楷棣，张立勇，凌经纬，仲崇权，李丹.基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法(ZL 201010173466. 3)”采用正弦信号激励，利用对响应信号的多点采样拟合出其函数形式，进而获得阻容系统幅相特性参数，然后通过幅相特性与阻容参数的关系式求得阻容参数值，但该方法也仅针对忽略了双电层电容影响的一阶阻容网络模型。专利文献“周楷棣，张立勇，凌经纬，仲崇权，李丹.基于幅相特性检测的阻容解耦软测量方法(ZL 201010173466. 3)”同时还给出了阻容系统幅相特性的获取方法，具体如下采用正弦激励信号激励阻容系统，不妨设正弦激励信号幅值为IV，相位为Orad，则阻容系统输出的正弦响应信号为
V.,(/) = .//(ivi)sin(fr!；/ + φ{ω)),( I )其中Α(ω)和分别为响应信号相对于激励信号的幅值比和相位差。采用频域分析方法，选择恰当的正弦激励信号频率ω，使Α(ω)和火CO)处于接近的数量级；在一个周期内选择多个时间点t1;t2，…，tn对响应信号V()(t)进行采样，可得到相应的采样电压值Vtjl, V&，…，vm。将各组时间点tk、相应采样电压值Vtjk (k = 1,2, ···,η)和激励角频率ω代入式(I)得到关于Α(ω)和ρ(ω)的非线性超定方程组
权利要求
1.一种电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法，其特征在于以下步骤 (1)将电导池等效为考虑引线分布电容和双电层电容影响的二阶阻容耦合网络模型； (2)依次采用两个不同频率Co1和《2的正弦激励信号激励阻容网络，分别估计出两个正弦响应信号相对于其正弦激励信号的幅值比A(Co1)、Α(ω2)和相位差φ(ωι)、识( 2); (3)依据所推导的幅值比A(Co1)、Α(ω2)和相位差^与溶液电阻Rx、引线分布电容Cp、双电层电容Cx之间的关系模型式(12)和式(13):
全文摘要
一种电导率二阶阻容耦合网络参数估计方法，属于溶液电导率软测量技术领域。其特征是将溶液电导率的测量转化为二阶等效阻容耦合网络的参数估计，具体是针对考虑引线分布电容和双电层电容影响的电导池二阶阻容系统模型，依次采用两个不同频率的正弦激励信号激励阻容网络，在分别估计出正弦响应信号相对于其正弦激励信号的幅值比和相位差的基础上，依据所推导的幅值比、相位差与溶液电阻、引线分布电容、双电层电容之间的关系，构造关于待估阻容参数的超定方程组，基于非线性最小二乘原理，采用子空间置信域优化算法求得阻容参数的估计值。本发明的效果和益处是具有较快的收敛速度、较高的估计精度和较强的抗干扰能力，适用于工业在线实时应用。
文档编号G01R27/22GK102890198SQ20121038328
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者张立勇, 杨春华, 周楷棣, 李雄, 王家跃, 黎祖刚 申请人:大连理工大学