[發(fā)明專利]一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置及測量方法

在審

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• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112526212A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 杜立彬;陳光源;李正寶;孟祥謙;呂婧
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01R27/08
• 分類號: G01R27/08;G01R1/44;G01R1/30;G01R1/00
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發(fā)明公開了一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置及測量方法，該裝置包括電導率傳感器和信號處理電路，電導率傳感器包括位于傳感器外殼內(nèi)的初級磁芯、次級磁芯和液體導流管，初級磁芯上繞有初級繞組，次級磁芯上繞有次級繞組，初級繞組和次級繞組的纏繞方向相反；初級磁芯和次級磁芯之間有液體回路和電阻回路，液體回路上存在液體電阻R_w，電阻回路的導線在初級磁芯和次級磁芯上各繞一圈并在兩磁芯間隙處交叉，電阻回路中串入回路電阻R_r和模擬開關S1；信號處理電路包括依次連接的反相放大電路、積分電路、采樣保持電路、A/D模塊和MCU。本發(fā)明所公開的裝置及方法可以補償溫度等外部環(huán)境變化引起的測量值漂移，實現(xiàn)液體電導率的精確測量。

技術領域

本發(fā)明涉及海洋監(jiān)測技術領域，特別涉及一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置及測量方法。

背景技術

電導率是液體的一項基本特性參數(shù)，電導率傳感器在工業(yè)生產(chǎn)和海洋監(jiān)測中得到了廣泛應用。目前常用的電導率測量傳感器有電極式、感應式兩種。后者基于電磁感應原理，由初級線圈、次級線圈和導電液體回路組成。初級線圈繞組通以交變電流，產(chǎn)生的環(huán)形交變磁場通過導電液體回路在次級線圈中產(chǎn)生感應電動勢，測量感應電動勢，通過定標，即可獲取液體的電導率。這種測量方法響應速度快，傳感器不易被污染物附著。但是線圈的磁芯磁導率受溫度等環(huán)境因素影響明顯，從而導致線圈電感和感應電動勢的變化，影響了測量精度。

為了解決上述問題，有必要在傳感器中增加環(huán)境補償功能，以改善感應式電導率傳感器的環(huán)境適應性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置及測量方法，以達到補償溫度等外部環(huán)境變化引起的測量值漂移，可以實現(xiàn)液體電導率的精確測量的目的。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置，包括電導率傳感器和信號處理電路，所述電導率傳感器包括位于傳感器外殼內(nèi)的初級磁芯、次級磁芯和液體導流管，所述液體導流管穿過初級磁芯和次級磁芯，所述初級磁芯上繞有初級繞組，所述次級磁芯上繞有次級繞組，所述初級繞組和次級繞組的纏繞方向相反；所述初級磁芯和次級磁芯之間有液體回路和電阻回路，所述液體回路上存在液體電阻R_w，所述電阻回路的導線在初級磁芯和次級磁芯上各繞一圈并在兩磁芯間隙處交叉，所述電阻回路中串入回路電阻R_r和模擬開關S1；所述信號處理電路包括依次連接的反相放大電路、積分電路、采樣保持電路、A/D模塊和MCU，所述采樣保持電路包括并聯(lián)的采樣保持電路I和采樣保持電路II。

上述方案中，所述反相放大電路和積分電路之間設置模擬開關S2，所述積分電路的電容C1兩端并聯(lián)模擬開關S3，所述積分電路和采樣保持電路I之間設置模擬開關S4，所述積分電路和采樣保持電路II之間設置模擬開關S5。

一種可補償環(huán)境變化的電導率測量方法，采用上述的一種可補償環(huán)境變化的電導率測量裝置，包括如下步驟：

步驟一，將電導率傳感器浸入待測液體中，液體導流管的內(nèi)部及傳感器外殼的外部充滿待測液體，形成液體回路；

步驟二，MCU控制產(chǎn)生激勵信號，輸入初級繞組，所述激勵信號為標準方波信號；

步驟三，液體回路和電阻回路產(chǎn)生的鋸齒波形感應電動勢經(jīng)反相放大電路放大后，由積分電路進行累加，而后進入采樣保持電路I和采樣保持電路II，等待A/D模塊讀取、轉(zhuǎn)換；通過控制模擬開關S1～S5的開啟和閉合，控制電信號的流向，分別測量液體回路產(chǎn)生的感應電動勢V_w，和電阻回路產(chǎn)生的感應電動勢V_r；

步驟四，計算液體回路的電導率k_w，