动态双极性脉冲法电导率测量仪的研制

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1、M)AGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI全日制硕士专业学位（毕业）论文动态双极性脉冲法电导率测量仪的研制学位申请人：刘连伟指导教师：蔡振江教授学位名称：工程硕士研究领域：农业工程授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十一日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢

2、意。学位论文作者签名：士签字曰期：年；月f曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文r(保密的学位论文在解密后适用本授权书）签字曰期年#月十曰签字曰期：>/$年月学位论文作者毕业后去向工作单位:电话:通讯地址:邮编:分类号：TP216+.1单位代码：10086密级：公开学号：20139090585动态双极性脉冲法电导率测量

3、仪的研制DevelopmentofDynamicBipolarPulseConductivityMeter学位申请人：刘连伟指导教师：蔡振江教授学位名称：工程硕士研究领域：农业工程授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年五月三十一日摘要近年来，我国水资源问题日益严重，各行各业均受到不同程度的影响，尤其是农业方面。我国人口众多，农业又是人类生存的根本，而水资源短缺和水资源污染问题给农业领域带来的是致命的影响，已经逐渐危及到了人类及其子孙的日常生活。水资源的现状提示我们必须大力着手于水资源问题的研究，如何缓解和解决水资源问题已经成了我国急切需要解决的重要问题。电导率是

4、水质检测和分析中的一项非常重要的指标，其相关的检测设备在农业、工业、制造业等各个领域广泛应用。在水质检测和分析的过程中，有关电导率测量方面的设备已经成了必不可少的常规仪器。电导率在测量过程中会受到多种因素的影响，主要的影响因素有电极极化效应、电容效应和温度效应，所以如何提高电导率测量仪的精度是有关电导率仪研究方面需要克服的问题。本文结合中国地质调查局水文地质环境地质调查中心的水资源调查项目，采用动态双极性脉冲测量法作为仪器的测量原理，研发设计了一款手持式电导率测试仪。该方法的激励脉冲信号为两个交替变化、幅值相同、极性相反的方波信号，其在测量过程中不仅可以减弱电极的极

5、化效应，还可以很大程度上降低电容效应对测量结果的影响。本文设计的仪器使用环境大部分为野外，且是采用电池供电的手持式设备，所以在保证仪器高精度的前提下，仪器的功耗必须尽可能小。仪器的硬件设计以MSP430F5438单片机为核心，设计了低功耗电源供电模块；为了提高测量精度降低电容效应的影响，以动态双极性脉冲法为基础设计了频率和幅值均可调整的动态双极性脉冲发生电路；为降低环境温度对测量结果的影响，设计了RTC热敏电阻构成的温度补偿模块电路；为了保证仪器在全量程范围的精度，设计了量程自动切换电路及人机交互模块等。在软件设计方面，为了消除偶然脉冲干扰，使用中位值平均滤波法对采

6、集的数据进行了处理，有效消除了干扰。根据各模块的功能采用模块化程序设计方法，给出了各功能模块的程序框图，采用C语言编制了相应的仪器程序。通过程序调试和实际测量对比实验，表明仪器具有较好的性能和精度，电导率测量仪的测量4范围为1～10µS/cm，测量误差为±1%，达到了仪器设计需求。关键字：电导率；双极性脉冲；温度补偿；低功耗；水质检测DevelopmentofDynamicBipolarPulseConductivityMeterAuthor:Liulian-weiSupervisor:Prof.CaiZhen-jiangMajor:AgriculturalEngi

7、neeringAbstractInrecentyears,thewaterissueofourcountrybecomesahotspotandaffectsvarietyofbusinessandindustries,especiallytotheagriculture.Insuchacountrywithhugepopulation,theshortageandpollutionofwaterresourcehasafatalimpacttotheagricultureandhencemaygraduallyharmsthedailylifeofoursan