智能电导率仪的设计

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1、智能电导率仪的设计DesignofIntelligentonductivityMeter曹栓住（山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266510）CaoShuan-zhu(ShandongUniversityofScienceandTechnologyElecticandAutomationEngineeringCollegeShandongQingdao266510)摘要：智能电导率仪采用交流测量法来测量电导率。正弦激励的产生是通过阻抗测试芯片AD5933来实现的。AD5933输出的正弦激加在电导池的电极上，AD5933可以计算出溶

2、液阻抗经过傅里叶变换后阻抗的实部R和虚部I（结果保存在AD5933的寄存器中），然后再计算出校准系数A，就可以通过单片机计算出溶液的真实阻抗，进而计算出溶液电导率。温度补偿电路测量溶液温度，用于修正温度对测量带来的影响。关键字：溶液电导率；电极极化；正弦激励；滤波、放大；AD转换Abstract:IntelligenceconductivitymeterusedACmeasurementmethodmeasuretheconductivity.Usingasinewaveasapowerincentives.Sinusoidalexcit

3、ationisgeneratedbyimpedancetestchipAD5933.AD5933outputsinusoidalexcitationappliedtotheelectrodeconductivitycell,AD5933impedancesolutioncanbecalculatedimpedancerealpartRandanimaginarypartIafterFouriertransform(resultsstoredintheAD5933registers),andthencalculatethecalibrati

4、oncoefficientsAwhichcanbecalculatedbythemicrocontroller,thencalculatethesolutionconductivity.ThetemperaturecompensationcircuitmeasurestemperatureinordertorefineresultsKeywords:solutionconductivity;electrodepolarization;sinusoidalexcitation;filteredandamplified;ADconversio

5、n1设计背景电导率是一个衡量水溶液导电能力的电学物理量，电阻率的倒数为电导率，用希腊字母κ表示（或者γ[1]），κ=1/ρ。一般意义上电导率的测量温度是标准温度（25°C）。在液体水的电导率是衡量水质的一个重要指标。电导率的测量在日常的生产和生活中有着比较广泛的应用，如测量饮用水的电导率用来检测水中所含电解质的浓度，用来测量沿海地下水的电导率来查看其地下水收海水的入侵程度，还可以用测量电导率的方式来辨别地沟油等。本文就是鉴于测量电导率的广泛应用而设计出了一种测量溶液电导率的智能测量仪。2测量原理本文所设计的电导率传感器是通过插入溶液的两个

6、电极在外加正弦激励的情况下，再经过信号的处理和单片机的运算而得到的。测量中所使用的正弦激励是通过阻抗测试芯片AD5933来实现的，正弦波的频率f和幅值E可以通过单片机来控制。AD5933可以计算出经过溶液阻抗经过傅里叶变换后的实部R和虚部I（结果保存在AD5933的寄存器中），然后再计算出校准系数A，就可以通过单片机计算出溶液的真实阻抗，进而__________________作者简介：曹栓住男（1987---），山东科技大学在读研究生，检测技术与自动化装置专业，6计算出溶液电导率。另外由于溶液电导率还受到温度的影响，为了提高测量准确度还

7、加入了温度电路，当单片机计算得到电导率再通过由pt100采集到的温度的数值来修正。3传感器的结构组成电导率测量仪采用单片机作为主控芯片，主要包括正弦信号发生电路，低通隔离直流滤波电路，传感器的测量电路，信号放大电路，多路模拟开关，温度测量电路，AD转换电路，M-bus通信电路。其中单片机是整个传感器的控制中枢，通过控制AD5933来调节正弦信号的幅值和频率，读取AD转换器的数据，计算电导率的数值，控制M-bus总线通信。3.1主控芯片单片机电导率测量仪采用的微控制器是LPC932单片机，LPC932具有集成度高和成本低的特点。该单片机的封

8、装体积比较小，有利于减小PCB板的面积。比较高的集成度也可以减少单片机外围器件的数量。LPC932只需要二到四个时钟周期的指令执行时间，与普通的80C51器件相比速度要快很多。3.2AD593