[發明專利]水的電導率電阻率檢測的測量裝置和方法

有效

• 申請號: 201710270275.0
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107228886B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 許少云
• 申請（專利權）人: 費爾德（北京）科學儀器有限公司
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.水的電導率電阻率檢測的測量裝置，其特征在于包括順序連接的測量電路、減法電路、AD轉換電路、主芯片；所述測量電路與主芯片連接；

測量電路，用于根據來自主芯片的正脈沖方波激勵，將不同電壓加載到電極兩端，使水中產生交替的正、反向電流并放大、檢波，得到信號電壓V1、V2；

減法電路，用于將信號電壓V1、V2做減法后得到測量信號Vout；

AD轉換電路，用于將測量信號Vout進行AD轉換；

主芯片，用于根據AD轉換后的測量信號Vout計算水的電導率或電阻率。

2.根據權利要求1所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述測量電路包括兩個開關芯片和運算放大電路；兩個開關芯片的電源端連有直流參考電壓Vref，所述第一開關芯片的控制端、第二開關芯片的控制端與主芯片連接；第一開關芯片的常開端連有直流參考電壓、常閉端接地，輸出端與電極A端連接；電極B端經運算放大電路與第二開關芯片的輸出端連接；所述第二開關芯片的常開端、常閉端分別經電阻后作為電壓V1端、電壓V2端。

3.根據權利要求2所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述運算放大電路包括第一運算放大器；第一運算放大器的反相輸入端與電極B端連接、還通過放大電阻Rx與第一運算放大器的輸出端連接，第一運算放大器的輸出端經電阻與第二開關芯片的輸出端連接；第一運算放大器的同相輸入端經電阻R1后，通過電阻R2接地、通過電阻R3接入直流參考電壓Vref。

4.根據權利要求1所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述減法電路包括第二運算放大器，第二運算放大器的反向輸入端分別經電阻與電壓V1端、第二運算放大器的輸出端連接；第二運算放大器的正向輸入端分別經電阻與電壓V2端、地連接；第二運算放大器的輸出端經RC電路輸出測量信號Vout。

5.水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于包括以下步驟：

主芯片發出正脈沖方波至測量電路；

測量電路將不同電壓加載到電極兩端，使水中產生交替的正、反向電流并放大、檢波，輸出信號電壓V1、V2；

減法電路將V1和V2做減法后，輸出可測量信號Vout；經過AD轉換后進行計算得到水的電導率或電阻率。

6.根據權利要求5所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述正脈沖方波的幅值等于參考電壓Vref。

7.根據權利要求5所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述測量電路將不同電壓加載到電極兩端，使水中交替產生正反向電流并放大、檢波，輸出信號電壓V1、V2包括以下步驟：

測量電路的兩個開關芯片接收同步同頻的正向脈沖方波；

第一個開關芯片控制輸出激勵信號Vfq的電位幅度等于參考電壓Vref，頻率F等于正向脈沖方波頻率；第一運算放大器同向輸入端配置電阻分壓得到的由于激勵信號Vfq的電位變化，使絕對值為頻率為F的正、反壓降加載到電極的兩端，水的等效阻抗中交替地通過正、反向電流；

運算放大電路通過放大電阻Rx將交替電流放大輸出為電壓信號Vrx，通過第二開關芯片同步檢波后，輸出兩路信號電壓V1、V2。

8.根據權利要求7所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述正脈沖方波的頻率為50Hz～20KHz。

9.根據權利要求5所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述經過AD轉換后進行計算得到水的電阻率通過以下公式實現：

R=ConstAD×Rx×1P]]>

其中，R為水的電阻率，Rx為放大電阻阻值，P為電極常數；AD為采樣值；Const為AD常數。

10.根據權利要求5所述的水的電導率電阻率檢測的測量方法，其特征在于所述經過AD轉換后進行計算得到水的電導率通過以下公式實現：

G=1R=ADConst×1Rx×P]]>

其中，G為水的電導率，Rx為放大電阻阻值，P為電極常數，AD為采樣值。