基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制.pdf

《基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015正仪表技术与传感器2015第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制张媛媛，罗益民，邵铃(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816)摘要：介绍了基于C8051F021单片机电导率表的测量原理、硬件结构、软件设计和通讯方式。仪表采用脉宽可调的双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源，消除了介极化现象，减小了电容效应带来的误差。此方法可以提高测量精度，简化硬件电路的设计。软件设计部分对测量数据进行直线拟合，完成了数据的软件补偿，提高了测量精度。关键词：电导率；C8

2、051F021；脉宽可调的双极性脉冲电压；最小二乘原理中图分类号：TP216文献标识码．n文章编号：1002—1841(2015)04—0033—03DevelopmentofIntelligentElectricalConductivityAnalyzerBasedonC8051FMCUZHANGYuan·yuan，LUOYi—min，SHAOLing(SchoolofAutomationandElectricalEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nanjing211816，China)Abstra

3、ct：ThenewconductivityinstrumentbasedonC8051F021single—chipwasintroduced．Itsmeasuringprinciple，hardwarestructure，softwaredesign，andcommunicationmethodwerediscussed．Instrumentadoptedwidthadjustablebipolarpulsevoltageasitsexcitingsource，eliminatedthedielectricpolarizationphenomeno

4、nandreducedtheerrorbroughtaboutbythecapacitanceeffect．ThismethodCaD．improvethemeasurementaccuracy，andsimplifythedesignofhardwarecircuit．Softwaredesignpartintroducedthelinearfittingofmeasurementdataandcompletedsoftwarecompensationofthedata，whichcanimprovetheaccuracyofmeasure—men

5、t．Keywords：conductivity；C8051F021；widthadjustablebipolarpulsevoltage；principleofleastsquare1测量原理及方法通过上述分析，本文提出了新的测量方法：设计激励源为电解质溶液的导电能力可以用电导和电导率来表示(电导双极性脉冲电压，其频率可调。通过单片机控制采样时间，在和电阻为倒数关系)。其公式如下：输出的电压信号稳定后再进行采样。对正负半周期的相同时G=1／R=A／()=Or／K(1)间点分别采样，得到的平均值作为一次测量值，可以消除系统or=X／R=Ⅺ／U=KG(2

6、、误差。同时，通过调节脉冲宽度和采样点，作多次测量，当测量式中：G为溶液的电导，S；K为电导池常数，m一，K是两电极间的距值稳定时可以认为达到稳态，测量误差最小。离￡与导体的有效横截面积A的比值；or为电导率，S·m～。2系统设计影响水溶液电导率测量的因素有：温度、极化效应和电容电导率表主要由C8051F021单片机、双极性脉冲激励源发效应。通过提高激励源频率及采用交流激励源等方法，可以近生电路、电导和温度测量电路、信号调理和采集电路、RS485通似认为消除极化效应的影响。而电容效应研究如下：通过分析讯接口、人机界面等部分组成。系统工作原理是：激励源

7、电路并进行简化得到电导池的等效电路，如图1(a)所示。C为极产生脉宽可调的双极性脉冲方波电压加到电极两端，流经电导化效应产生的电容，C为连接电缆的分布电容和极间电容，R池的电流经过后续运放电路转换为电压信号，再经过后续的信为介质电阻，通常情况下c(级)≥c(pF级)。在高电号调理电路，转换为合适的直流电压信号送人单片机的A／D转导率(低阻)溶液测量时，C影响明显，提高测量频率可减小误换器进行数据处理，得到电导率值。温度测量电路输出信号经差。在低电导率(高阻)溶液测量时，C为误差的主要原因，测放大滤波处理后，送入单片机，通过软件完成温度补偿等处理量频率

8、高反而增大误差。因此，为了降低测量误差，应根据情后，显示温度值。最后将数值输出到液晶屏幕显示。通讯模块通况选