[實(shí)用新型]一種微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220694281.1
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN202998053U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐觀榮;陳秋蘭;杜如虛;邸思;金建;陳賢帥
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;G01R27/22
• 代理公司: 深圳匯智容達(dá)專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44238
• 代理人: 劉新年

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路。

背景技術(shù)

電導(dǎo)率傳感器是在實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)生產(chǎn)和探測領(lǐng)域里被用來測量超純水、純水、飲用水、污水、海水等各種溶液的電導(dǎo)性或水標(biāo)本整體離子的濃度的傳感器。微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器是采用微納加工技術(shù)制備的微型四電極型電導(dǎo)率傳感器。其測量方法是往兩個輸入電極施加電流，測量兩個輸出電極的電壓差，根據(jù)施加電流值和測量電壓值即可推算對應(yīng)的電導(dǎo)率的值。直流驅(qū)動電流會使電極產(chǎn)生電解，長時間工作會損壞電極和引進(jìn)測量誤差，因此需要采用交流驅(qū)動電流；由于電極尺寸為微米級別，信號的細(xì)微變化即可引起巨大測量誤差，因此需要精密的接口電路；液體電導(dǎo)率會隨著液體溫度的變化而變化，因此需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

目前的微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路，基本上都是采用交流電流作為輸入驅(qū)動信號，交流電壓作為輸出信號。在獲取計(jì)算值方面，大致分為兩種方法。一種方法是對輸出電壓進(jìn)行三參數(shù)正弦擬合，從而得到正弦電壓輸出的幅度、相位和直流偏移。根據(jù)輸入電流的幅度和輸出電壓的幅度即可計(jì)算出電導(dǎo)率的值。該方法的缺陷在于，正弦信號的處理算法較為復(fù)雜，需要在電路中增加數(shù)字信號處理模塊，提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度。另一種方法是采用峰值檢測器獲取輸入電流和輸出電壓的峰值，根據(jù)兩者峰值計(jì)算電導(dǎo)率的值。該方法的缺陷在于抗干擾能力不強(qiáng)，干擾信號很有可能被峰值檢測器獲取而作為計(jì)算值，從而影響電導(dǎo)率的準(zhǔn)確性。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中用于微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路有待改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，針對上述問題，提供一種微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，并提高測量的準(zhǔn)確度。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路，包括電流模塊、信號調(diào)理模塊、直流轉(zhuǎn)換模塊、溫度補(bǔ)償模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；

電流模塊與電導(dǎo)率傳感器的輸入端連接；

信號調(diào)理模塊與電導(dǎo)率傳感器的輸出端連接；

直流轉(zhuǎn)換模塊與信號調(diào)理模塊連接；

溫度補(bǔ)償模塊與電導(dǎo)率傳感器的被測液體連接；

數(shù)據(jù)采集模塊與直流轉(zhuǎn)換模塊和溫度補(bǔ)償模塊連接；

數(shù)據(jù)采集模塊還與電流模塊連接。

所述電流模塊包括相互連接的電流源芯片和開關(guān)芯片。

所述電流源芯片為LT3092芯片，所述開關(guān)芯片為ADG884BRMZ芯片。

所述信號調(diào)理模塊包括相互連接的低通濾波器和儀器放大器。

所述直流轉(zhuǎn)換模塊包括一均方根-直流轉(zhuǎn)換電路。

所述均方根-直流轉(zhuǎn)換電路包括AD637JRZ芯片。

所述溫度補(bǔ)償模塊包括依次串聯(lián)的一分壓電阻和一鉑熱電阻，所述鉑熱電阻還與溫度補(bǔ)償模塊的輸出端連接。

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括相互連接的采集轉(zhuǎn)換單元和數(shù)據(jù)收發(fā)單元。

所述采集轉(zhuǎn)換單元包括ADμC841芯片和連接于ADμC841芯片外部的外圍電路。

所述數(shù)據(jù)收發(fā)單元包括MAX3232芯片和連接于MAX3232芯片外部的外圍電路。

本實(shí)用新型提供的微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路，為電導(dǎo)率傳感器提供交流驅(qū)動電流，并使用均方根-直流轉(zhuǎn)換電路將交流電壓輸出轉(zhuǎn)換為直流電壓輸出，根據(jù)輸入的交流電流和輸出的直流電壓計(jì)算電導(dǎo)率值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路更加便于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理；既不需要進(jìn)行正弦擬合運(yùn)算，又能全面真實(shí)反映電導(dǎo)率傳感器輸出電壓的值，極大地降低了算法的復(fù)雜度，精簡了接口電路的構(gòu)成，在降低系統(tǒng)的復(fù)雜度的同時，大大提高了測量的準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的功能模塊示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的電流模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的信號調(diào)理模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的直流轉(zhuǎn)換模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的溫度補(bǔ)償模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的接口電路的數(shù)據(jù)采集模塊的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種微機(jī)電系統(tǒng)電導(dǎo)率傳感器的接口電路包括電流模塊1、信號調(diào)理模塊2、直流轉(zhuǎn)換模塊3、溫度補(bǔ)償模塊4和數(shù)據(jù)采集模塊5。

電流模塊1與電導(dǎo)率傳感器的輸入端連接，用于為電導(dǎo)率傳感器提供電流驅(qū)動信號；