一种盐度、电导率测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种盐度、电导率测量装置，用于测量溶液的盐度和电导率，包括外壳、电路板和测试探头，电路板包括主控模块、激励源产生模块、模式切换模块、功能切换电路、功能选择模块和第一放大整形模块、第二放大整形模块；当用户选择盐度测量模式时，第一激励源作用于溶液生成第一采集信号送入第一放大整形模块进行处理后，送入主控模块处理产生盐度测量值；当用户选择电导率测量，第二激励源作用于溶液生成第二采集信号送入第二放大整形模块进行处理后，送入主控模块处理产生电导率测量值。本实用新型的测量装置具有使用方便且节约成本的优点。
【专利说明】一种盐度、电导率测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及溶液成分测试分析领域，尤其涉及一种可同时测量溶液盐度和电导率的盐度、电导率测量装置。
【背景技术】
[0002]目前国内外测试水质状况的方法有很多种，按电极在测量电路中的不同位置可分为:1)电桥法，电极作为电桥的一臂，但这个方法适用于高要求的实验室分析；2)电流法，电极一般在运算放大器的输入端，激励源在电极中产生一个正比于电导率的电流，经取样后得出测量值；3)分压法，电极和分压电阻串联，从取样电阻取得正比于电导率的电压；4)频率法，用电阻和频率变换电路，电极作为振荡电路的一个振荡元件，频率正比于电导率，从而测量电导率。
[0003]其中电流法按所施加激励源不同分为两种:交流激励源和脉冲法，其中交流激励源一般采用交流方波或正弦波作用于待测溶液，以在正负电极之间施加电位差而产生采样信号，同时防止电极极化，但是在使用中不够安全；脉冲法是采用正负等电量的直流脉冲作用于待测溶液，也能防止电极极化。
[0004]目前测量水质的装置有很多种，按功能划分例如，用于测量盐度的盐度测量装置，用于测量酸碱度的酸碱度测量装置，以及用于测量电导率的电导率测量装置等。在实际使用过程中，例如测量水质状况时，往往需要同时测试很多指标，以对水质进行全面的分析。但是，目前的测量装置都是单一功能，针对不同的测试指标需要更换不同的测量装置，不仅在使用中极其不便，而且使用成本高昂。
【发明内容】
[0005]本实用新型针对上述现有技术的缺陷，提出一种可同时测量溶液盐度和电导率的盐度、电导率测量装置，以解决现有的测量装置功能单一导致的使用不便以及使用成本高昂的技术问题。
[0006]本实用新型提供以下技术方案:
[0007]一种盐度、电导率测量装置，用于测量溶液的盐度和电导率，包括外壳、电路板和测试探头，所述电路板包括电源电路、主控模块和激励源产生模块，所述电路板还包括模式切换模块、功能切换电路、功能选择模块和第一放大整形模块、第二放大整形模块；所述模式切换模块通过接收用户操作，产生对应盐度测量和电导率测量的不同电平输出至所述主控模块，以使所述主控模块根据所述电平输出功能选择信号，所述功能选择模块根据所述功能选择信号控制所述功能切换电路择一接通所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块；所述激励源产生模块包括第一振荡回路、第二振荡回路和激励源选择开关，所述激励源选择开关择一接通所述第一振荡回路和所述第二振荡回路，其中，所述第一振荡回路用于产生测量所述盐度时所需的第一激励源，所述第二振荡回路用于产生测量所述电导率时所需的第二激励源；所述激励源产生模块的输出端与所述测试探头的正极连接，以使产生的所述第一激励源或第二激励源作用于待测溶液，产生第一采集信号或第二采集信号；所述测试探头的负极与所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块的输入端连接，以将所述第一采集信号送入所述第一放大整形模块进行放大并整形去噪，或将所述第二采集信号送入所述第二放大整形模块进行放大并整形去噪；所述第一放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第一采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生盐度测量值；所述第二放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第二采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生电导率测量值。
[0008]根据本实用新型提供的上述技术方案，在内部电路上通过设计功能切换电路、对应盐度测量和电导率测量的第一放大整形模块和第二放大整形模块，以及能够根据当前选择的测量功能产生相应激励源的激励源产生模块，配以功能选择模块，使得一个测量装置即可测量盐度和电导率两个参数，仅需通过功能选择模块选择盐度测量功能或电导率测量功能即可。从而本实用新型的盐度、电导率测量装置具有使用方便、节约成本的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型具体实施例提供的一种盐度、电导率测量装置示意图；
[0010]图2是本实用新型具体实施例提供的盐度、电导率测量装置的原理框图；
[0011]图3是图2中的主控模块的电路图；
[0012]图4是图2中的激励源产生模块的电路图；
[0013]图5是图2中的测试探头正极和负极示意图；
[0014]图6是图2中的第一放大整形模块的电路图；
[0015]图7是图2中的第二放大整形模块的电路图；
[0016]图8是图2中的功能切换电路的电路图；
[0017]图9是图2中的功能选择模块的电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0019]本实用新型的具体实施例提供一种盐度、电导率测量装置(以下简称测量装置)，可用于测量溶液的盐度和电导率，例如测量海水、养殖水或污水等的盐度和电导率，尤其是用于测量养殖水的盐度和电导率，以分析水质状况。
[0020]如图1所示，所述测量装置包括外壳100、位于外壳100内的电路板和伸出外壳100的测试探头200，还可以包括显示模块，显示模块的显示屏300嵌于所述外壳100上，可以显示盐度测量值和电导率测量值。
[0021]如图2所示，所述电路板包括主控模块、电源电路、激励源产生模块、模式切换模块、功能切换电路、功能选择模块、第一放大整形模块、第二放大整形模块，图2中的箭头方向表不信号传输方向。
[0022]如图2所示，所述模式切换模块通过接收用户操作，产生对应盐度测量和电导率测量的不同电平输出至所述主控模块，以使所述主控模块根据所述电平输出功能选择信号，所述功能选择模块根据所述功能选择信号控制所述功能切换电路择一接通所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块；所述激励源产生模块包括第一振荡回路、第二振荡回路和激励源选择开关，所述激励源选择开关择一接通所述第一振荡回路和所述第二振荡回路，其中，所述第一振荡回路用于产生测量所述盐度时所需的第一激励源，所述第二振荡回路用于产生测量所述电导率时所需的第二激励源；所述激励源产生模块的输出端与所述测试探头的正极连接，以使产生的所述第一激励源或第二激励源作用于待测溶液，产生第一采集信号或第二采集信号；所述测试探头的负极与所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块的输入端连接，以将所述第一采集信号送入所述第一放大整形模块进行放大并整形去噪，或将所述第二采集信号送入所述第二放大整形模块进行放大并整形去噪；所述第一放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第一采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生盐度测量值；所述第二放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第二采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生电导率测量值。
[0023]如图3所示，所述主控模块具体地是一块现有的芯片，例如可以采用MSP430F413
-H-* I I
心/T O
[0024]下面结合图2至图9，对本实施例提供的测量装置的内部工作原理进行详细的说明:
[0025]如图2和图3所示，当用户通过所述模式切换模块输入切换指令时，例如用户按压所述模式切换模块的按键，则所述模式切换模块生成一个模式切换信号SW3 (例如OV或3.3V的电压)，并将该模式切换信号SW3输入到图3中的主控模块内，以使主控模块根据该模式切换信号SW3输出功能选择信号SELECT至所述功能选择模块IC4B，以使所述功能选择模块IC4B通过该功能选择信号SELECT来控制所述功能切换电路IC4D(图8所示)择一接通图6所示的第一放大整形模块和图7所示的第二放大整形模块(如图2中虚线表示择一接通)。例如:当模式切换信号SW3为OV的电压时，功能选择信号SELECT为O电平(输入到图9中的功能选择模块IC4B的INl)，此时功能选择模块IC4B控制功能切换电路IC4D将第一放大整形模块的输出端与功能切换电路IC4D的输出端A-OUT接通，从而第一放大整形模块的输出信号即可通过功能切换电路IC4D输入到主控模块的输入端A-OUT ;功能选择信号SELECT (O电平)同时也控制图4中的激励源选择开关IC4C接通包含电阻R31的第一振荡回路，从而产生的所述第一激励源通过如图5所示的测试探头的正极PROBE+作用于待测溶液，使得两个探头之间在溶液中产生电位差，形成所述第一采集信号，通过负极PROBE-输入到图6中的第一放大整形模块，进行放大和整形去噪的处理。
[0026]如图6所示的第一放大整形模块包括一次放大电路、二次放大电路和连接于所述一次放大电路输出端的第一整形电路。具体地，所述一次放大电路包括运放IC1C，所述二次放大电路包括运放IC1B，第一整形电路包括第一二极管D3和第二二极管D4，其中第一二极管D3的正极连接所述一次放大电路的输出端(即运放IClC的输出端)、负极连接所述二次放大电路的输入端(即运放IClB的正输入端)，第二二极管D4的正极连接所述一次放大电路的输入端(即运放IClC的负输入端)、负极连接所述第一二极管D3的正极；一次放大电路和二次放大电路之间的总反馈电路上包括电阻R5和电阻R26。工作时，所述第一采集信号输入运放IClC进行一次放大，避免信号太微弱导致所述主控模块无法识别，一次放大后经所述第一整形电路整形去噪后，得到干净的信号再输入运放IClB进行二次放大，以得到幅度更大的信号输入到主控模块，之所以进行二次放大是因为:一次放大时信号内包含噪声，需要限制放大倍数，否则噪声也被过分放大导致主控模块无法正常识别信号，因此，在所述第一二极管D3的负极与所述第二二极管D4的正极之间连接有用于限幅的第一反馈电路，所述第一反馈电路包括第一电容C14，以及与所述第一电容C14并联且根据限幅要求择一接入的多个反馈电阻，例如，图6中，通过开关SI择一闭合A、B、C，从而择一接入反馈电阻R32、R30、R34，从而可以达到多种放大倍数。
[0027]接着，经所述第一放大整形模块处理过的第一采集信号SALINITY通过图8的功能切换电路输入到主控模块，经主控模块进行处理后，输出盐度测量值，更进一步地，可以通过显示模块在显示屏300上进行显示。
[0028]用户选择电导率测试功能后，装置内部的工作原理与前述的描述大体相同，在此仅对区别进行一些分析:
[0029]如果用户通过所述模式切换模块输入不同于前述列举的切换指令，使得模式切换模块生成另一个模式切换信号(例如3.3V的电压)，此时的模式切换信号为3.3V的电压，功能选择信号SELECT则为I电平(输入到图9中的功能选择模块IC4B的IN2)，此时功能选择模块IC4B控制功能切换电路IC4D将第二放大整形模块的输出端与功能切换电路IC4D的输出端A-OUT接通；功能选择信号SELECT(1电平)同时也控制图4中的激励源选择开关IC4C接通包含电阻R38的第二振荡回路，从而产生的所述第二激励源通过如图5所示的测试探头的正极PROBE+作用于待测溶液，使得两个探头之间在溶液中产生另一电位差，形成不同于所述第一采集信号的所述第二采集信号，通过负极PROBE-输入到图7中的第二放大整形模块。
[0030]如图7所示的第二放大整形模块，与图6所示的第一放大整形模块区别在于:具有不同于所述第一整形电路的第二整形电路，不同于所述第一反馈电路的第二反馈电路，具体地，第二整形电路包括第三二极管D5和第四二极管D6，由于此时测量的是溶液的电导率，因此第三二极管D5和第四二极管D6的连接如下:
[0031]第三二极管D5的正极连接第二放大整形模块的二次运放IC2B的正输入端、负极连接第二放大整形模块的一次运放的输出端；所述第四二极管D6的负极连接所述第二放大整形模块的一次运放的负输入端、正极连接所述第三二极管D5的负极。所述第三二极管D5的正极与所述第四二极管D6的负极之间连接有用于限幅的第二反馈电路，所述第二反馈电路包括第二电容C15，以及与所述第二电容C15并联且根据限幅要求择一接入的多个反馈电阻。例如，图7中，通过开关S2择一闭合A、B、C，从而择一接入反馈电阻R33+R37、R36、R35，从而可以达到多种放大倍数。
[0032]接着，经所述第二放大整形模块处理过的第二采集信号DIS⑶SOFT通过图8的功能切换电路输入到主控模块，经主控模块进行处理后，输出电导率测量值，更进一步地，可以通过显示模块在显示屏300上进行显示。
[0033]如图1所示，本测量装置还包括至少部分暴露于所述外壳100的外面、用于采集溶液温度的温度探头400，温度探头400与所述主控模块连接，将所测得的温度送入所述主控模块进行处理，可以补偿溶液因温度不同导致的测量误差。
[0034]如图2所示，所述电路板还包括低电检测电路和用于产生虚地电压的虚地产生电路，所述低电检测电路通过分压电阻对电池电压进行分压后，与基准电压比较，产生比较信号输入所述主控模块，以进行低电提醒；所述虚地产生电路的输出端将生成的虚地电压2.2V提供给其它有运放的信号处理电路，例如所述激励源产生模块、所述第一放大整形模块、所述第二放大整形模块和所述低电检测模块。在一些实施例中，如图2所示，所述电路板还包括与所述主控模块连接的开关模块和单位切换模块，所述开关模块、所述单位切换模块和所述模式切换模块至少部分暴露于所述外壳100外(例如图1所示的开关模块的开关按键101、单位切换模块的单位切换按键102以及模式切换模块的模式切换按键103)，以供用户进行操作。
[0035]具体地，开关模块是提供给用户进行开启或关闭测量装置用，当用户操作开关模块例如按键时，给主控模块输入开关信号SWl，使得主控模块输出开关控制信号0N/0FF，以控制电源电路接通或断开；所述单位切换模块可以切换测量值的单位。
[0036]另外，通过将低电检测电路的电量检测结果Low Batt输入到主控模块，使得所述显示模块显示测量装置的电量。当电量过低时，测量装置还可以通过主控模块控制图2中所述的音频提示模块进行低电提醒，防止因电量过低导致测试不准确。
[0037]需要说明，图2中所示的音频提示模块、显示模块、电源电路、虚地产生电路和低电检测电路都是常规的电路设计，同时，开关模块、单位切换模块和模式切换模块都是一般的模拟开关选择电路。当用户操作单位切换模块时产生单位切换信号SW2输入到主控模块，通过主控模块实现单位的切换，可以在显示屏上进行显示单位。
[0038]如图1所示，测量装置的所述外壳100上远离所述测试探头200的一端设有硅胶防水部500。
[0039]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种盐度、电导率测量装置，用于测量溶液的盐度和电导率，包括外壳、电路板和测试探头，所述电路板包括电源电路、主控模块和激励源产生模块，其特征在于:所述电路板还包括模式切换模块、功能切换电路、功能选择模块和第一放大整形模块、第二放大整形模块； 所述模式切换模块通过接收用户操作，产生对应盐度测量和电导率测量的不同电平输出至所述主控模块，以使所述主控模块根据所述电平输出功能选择信号，所述功能选择模块根据所述功能选择信号控制所述功能切换电路择一接通所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块； 所述激励源产生模块包括第一振荡回路、第二振荡回路和激励源选择开关，所述激励源选择开关择一接通所述第一振荡回路和所述第二振荡回路，其中，所述第一振荡回路用于产生测量所述盐度时所需的第一激励源，所述第二振荡回路用于产生测量所述电导率时所需的第二激励源； 所述激励源产生模块的输出端与所述测试探头的正极连接，以使所述第一激励源或第二激励源作用于待测溶液，产生第一采集信号或第二采集信号； 所述测试探头的负极与所述第一放大整形模块和所述第二放大整形模块的输入端连接，以将所述第一采集信号送入所述第一放大整形模块进行放大并整形去噪，或将所述第二采集信号送入所述第二放大整形模块进行放大并整形去噪； 所述第一放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第一采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生盐度测量值；所述第二放大整形模块的输出端通过所述功能切换电路与所述主控模块连接，以将经过处理的所述第二采集信号传送至所述主控模块，以使所述主控模块产生电导率测量值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述第一放大整形模块和第二放大整形模块均包括一次放大电路、二次放大电路和连接于所述一次放大电路输出端的整形电路，以使所述一次放大电路的输出信号经所述整形电路整形后输入所述二次放大电路的输入端，以使所述第一采集信号或所述第二采集信号依次经所述一次放大电路放大、所述整形电路整形去噪、所述二次放大电路放大后通过所述功能切换电路输入所述主控模块。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于:在所述第一放大整形模块中:所述整形电路包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管的正极连接所述一次放大电路的输出端，负极连接所述二次放大电路的输入端；所述第二二极管的正极连接所述一次放大电路的输入端，负极连接所述第一二极管的正极； 在所述第二放大整形模块中:所述整形电路包括第三二极管和第四二极管；所述第三二极管的正极连接所述二次放大电路的输入端，负极连接所述一次放大电路的输出端；所述第四二极管的负极连接所述一次放大电路的输入端，正极连接所述第三二极管的负极。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于:所述第一二极管的负极与所述第二二极管的正极之间连接有用于限幅的第一反馈电路，所述第三二极管的正极与所述第四二极管的负极之间连接有用于限幅的第二反馈电路； 所述第一反馈电路包括第一电容，以及与所述第一电容并联且根据限幅要求择一接入的多个反馈电阻； 所述第二反馈电路包括第二电容，以及与所述第二电容并联且根据限幅要求择一接入的多个反馈电阻。
5.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于:还包括用于采集溶液温度的温度探头，与所述主控模块连接，并至少部分暴露于所述外壳的外面。
6.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于:还包括与所述主控模块连接的显示模块，所述显示模块包括嵌在所述外壳上的显示屏，用于至少显示溶液参数测量值。
7.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于:所述电路板还包括低电检测电路和用于产生虚地电压的虚地产生电路，所述低电检测电路通过分压电阻对电池电压进行分压后，与基准电压比较，产生比较信号输入所述主控模块，以进行低电提醒；所述虚地产生电路的输出端分别与所述激励源产生模块、所述第一放大整形模块、所述第二放大整形模块和所述低电检测模块的运算放大器的虚地端连接。
8.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于:所述电路板还包括与所述主控模块连接的开关模块和单位切换模块，所述开关模块、所述单位切换模块和所述模式切换模块至少部分暴露于所述外壳外，以供用户进行操作。
9.如权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于:所述外壳上远离所述测试探头的一端设有娃胶防水部。
【文档编号】G01N27/00GK204154674SQ201420635392
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】吴连生 申请人:珠海市茂田科技有限公司