双极性电压脉冲激励的智能电导率测量仪.pdf

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1、双极性电压脉冲激励的智能电导率测量仪赵学亮。等双极性电压脉冲激励的智能电导率测量仪AnIntelligentConductometerBasedonBipolarPulseVoltageExcitation赵学磊立云冯答腿(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定071051)摘要：基于双极性脉冲电压技术，设计了一种智能电导测量仪。该测星仪不仅能够削弱直流激励模式下介质的极化现象。而且避免r传统交流激励模式下所必须的放大、滤波和信号调理等复杂处理环节，简化了电路结构。此电导率测试结果表明，测量仪具有温度自动补偿、最程自动转换、测量精度高和检测速度快的特点，其测鞋相对误差小于5％。关键

2、词：电导MSCl210双极性脉冲温度补偿量程切换参数修正中国分类号：TP216+．1文献标志码：AAbstract：Anintelligentconduetometerbasedonbipolarpulsevoltagetechnologyhasbeendesigned．TheinstrumenteliminatesthepolarizationeffectofthemediaunderweakDCexcitation-alsoavoidsthecomplicatedprocessing默Ictio鹏ofamplifying。filteringandsignalconditioningund

3、ertraditionalACexcitationandsimplitiesthestructureofcireuiuv．Theresultofexperimentaltestshowsthattheconductometerfeaturesautomatictemperaturecompensation，automaticrangeswitchover。hi【ghaccuracyandfastspeeddetection；therelativemeasuringel'i'orislessthan5％．Keywords：ConductivityMSCl210BipolarpulseTempe

4、raturecompensationRangeswitehoverParametercorrection0引言电导率是水质鉴定和监测中一项非常重要的指标，电导率仪则是一种测量水溶液电导率的常规分析仪器。传统的电导测量方法一般采用交流激励方式来避免介质的极化现象，其仪器电路结构比较复杂，数据采集速度较慢。针对以上问题，介绍了一种基于脉冲激励的液体电导测量方法。该方法在双极性脉冲电压激励下能有效克服介质极化现象⋯，并且省去了传统测量电路中一些必要的信号调理环节，大大地简化了电路，提高了测量速度及抗干扰能力。1测置原理本文采用的双极性脉冲方波激励源如图l所示。由于在激励信号的前半个周期和后半个周期

5、，信号幅值相同，极性相反，在被测系统直流激励模式下，介质的极化现象得以削弱；且在测量的半个周期内。被测介质可以看作是受到恒定直流电压的激励，通过软件控制采样电压波形稳定后的平坦部位，从而使被测电压信号不再需要复杂处理，极大地简化了系统的结构，提高了数据的采集速度旧J。修改稿收到日期：2010一05一ll。第一作者赵学亮，男．1982年生。2008年毕业于河北农业大学机电工程学院，获硕士学位，助理工程师；主要从事水质自动检测仪器方面的研究。图1双极性脉冲激励示意图Fig．1Schematicofthebipolarpulseexcitation系统测量电路如图2所示。其中，R。为电导池电阻，C

6、。为极化效应产生的电容，Q为电导池的极间电容和连接电缆的分布电容。通常e(妒级)>>C，(pF级)。图2系统测量电路图Fig．2Measuringcircuitofthesystem使用双极性脉冲激励法，通过电导池和反馈电阻的待测电压波形如图3所示。＼一卜一卜一叫At峥．户户户7图3待测电压波形Fig．3Voltagewaveformtobemeasured由图3可知，由于存在引线分布电容和双电层电76PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVoi．32No．1January2011双极性电压脉冲激励的智能电导率测量仪赵学亮。等容，因此，正负的快速切换同样会产生电容效

7、应。在每个脉冲开始时，c。被迅速充电，致使总电流中含有非法拉第充电电流。为精确地分离出法拉第电流，数据采集时间t要远小于尺，和c，乘积(时间常数)。此时，落在双电层电容c，上的电压足够小，而C。由于充电完成，没有电流流过，相当于断路，所以，激励电压可以认为全部降落在等效电阻R。上。而流经被测介质的瞬时电流，=V／R，，因此，在t采样时间测得的瞬时电流与溶液电导成正比，与c。和c，无关，消除了极化双电层电容和引