【摘要】：介紹了基于C8051F021單片機(jī)電導(dǎo)率表的測(cè)量原理、硬件結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)和通訊方式。儀表采用脈寬可調(diào)的雙極性脈沖電壓作為電導(dǎo)率測(cè)量的激勵(lì)源,消除了介極化現(xiàn)象,減小了電容效應(yīng)帶來的誤差。此方法可以提高測(cè)量精度,簡(jiǎn)化硬件電路的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)部分對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合,完成了數(shù)據(jù)的軟件補(bǔ)償,提高了測(cè)量精度。
【圖文】：

pulsevoltage;principleofleastsquare1測(cè)量原理及方法電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力可以用電導(dǎo)和電導(dǎo)率來表示(電導(dǎo)和電阻為倒數(shù)關(guān)系)。其公式如下:G=1/Ｒ=A/(ρL)=σ/K(1)σ=Κ/Ｒ=KI/U=KG(2)式中:G為溶液的電導(dǎo)，S;K為電導(dǎo)池常數(shù)，m－1，K是兩電極間的距離L與導(dǎo)體的有效橫截面積A的比值;σ為電導(dǎo)率，S·m－1。影響水溶液電導(dǎo)率測(cè)量的因素有:溫度、極化效應(yīng)和電容效應(yīng)。通過提高激勵(lì)源頻率及采用交流激勵(lì)源等方法，可以近似認(rèn)為消除極化效應(yīng)的影響。而電容效應(yīng)研究如下:通過分析并進(jìn)行簡(jiǎn)化得到電導(dǎo)池的等效電路，如圖1(a)所示。CX為極化效應(yīng)產(chǎn)生的電容，CP為連接電纜的分布電容和極間電容，ＲX為介質(zhì)電阻，通常情況下CX(μF級(jí))≥CP(pF級(jí))［1］。在高電導(dǎo)率(低阻)溶液測(cè)量時(shí)，CX影響明顯，提高測(cè)量頻率可減小誤差。在低電導(dǎo)率(高阻)溶液測(cè)量時(shí)，CP為誤差的主要原因，測(cè)量頻率高反而增大誤差。因此，為了降低測(cè)量誤差，應(yīng)根據(jù)情況選擇合適的激勵(lì)源頻率。在測(cè)量高阻溶液時(shí)，可以簡(jiǎn)化電路模型，如圖1(b)所示。(a)電導(dǎo)池(b)高阻溶液電導(dǎo)池圖1等效電路圖通過上述分析，本文提出了新的測(cè)量方法:設(shè)計(jì)激勵(lì)源為雙極性脈沖電壓，其頻率可調(diào)。通過單片機(jī)控制采樣時(shí)間，在輸出的電壓信號(hào)穩(wěn)定后再進(jìn)行采樣。對(duì)正負(fù)半周期的相同時(shí)間點(diǎn)分別采樣，得到的平均值作為一次測(cè)量值，可以消除系統(tǒng)誤差。同時(shí)，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度和采樣點(diǎn)，作多次測(cè)量，當(dāng)測(cè)量值穩(wěn)定時(shí)可以認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)態(tài)，測(cè)量誤差最校2系統(tǒng)設(shè)計(jì)電導(dǎo)率表主要由C8051F021單片機(jī)、雙極性脈沖激勵(lì)源發(fā)生電路、電導(dǎo)和溫度測(cè)量電路、信號(hào)調(diào)理和采集電路、ＲS485通訊接口、人機(jī)界面等部分組成。系統(tǒng)工作原理是:激勵(lì)源電路產(chǎn)生脈寬可調(diào)的雙極性脈沖方波電壓加到電

源發(fā)生電路、電導(dǎo)和溫度測(cè)量電路、信號(hào)調(diào)理和采集電路、ＲS485通訊接口、人機(jī)界面等部分組成。系統(tǒng)工作原理是:激勵(lì)源電路產(chǎn)生脈寬可調(diào)的雙極性脈沖方波電壓加到電極兩端，流經(jīng)電導(dǎo)池的電流經(jīng)過后續(xù)運(yùn)放電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，，再經(jīng)過后續(xù)的信號(hào)調(diào)理電路，轉(zhuǎn)換為合適的直流電壓信號(hào)送入單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到電導(dǎo)率值。溫度測(cè)量電路輸出信號(hào)經(jīng)放大濾波處理后，送入單片機(jī)，通過軟件完成溫度補(bǔ)償?shù)忍幚砗�，顯示溫度值。最后將數(shù)值輸出到液晶屏幕顯示。通訊模塊通過ＲS485接口與上位機(jī)通訊。硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3硬件設(shè)計(jì)3.1微處理器為了滿足儀表的設(shè)計(jì)功能，選擇了C8051F021單片機(jī)，其

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張修太;胡雪惠;翟亞芳;秦長(zhǎng)海;張繼軍;;基于PT100的高精度溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年06期

2 賈科進(jìn);張效瑋;林波;王寶珠;王楓;;基于單片機(jī)MSC1210的智能電導(dǎo)率在線測(cè)量?jī)x[J];自動(dòng)化儀表;2007年05期

3 徐品政;羅益民;;新型污垢熱阻在線監(jiān)測(cè)儀的研制[J];自動(dòng)化儀表;2011年08期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊光佐,潘玉蓮,張道軍;橋形電路原理與應(yīng)用的探索性教學(xué)[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年01期

2 許月霞;一種粘性液體的快速配比法[J];安徽化工;2004年05期

3 張光杰;;汽車前輪側(cè)滑量測(cè)試系統(tǒng)[J];北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)學(xué)報(bào);1994年04期

4 孟憲文;;利樂無菌包裝產(chǎn)品加熱方法的研究[J];包裝工程;2007年02期

5 趙大軍;李文華;孫友宏;張楠;;工程地球物理勘探隨鉆測(cè)量鉆機(jī)的研制[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2012年01期

6 胡屏,柏軍;新型火災(zāi)報(bào)警裝置的研究[J];長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào);2003年02期

7 錢祥忠;;基于光子晶體光纖F-P腔的高壓電器溫度傳感器系統(tǒng)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2011年02期

8 曾輝,吳傳生;檢測(cè)鑄件用組合傳感器及其誤差[J];傳感器技術(shù);1994年01期

9 楊進(jìn)行,王杰禮;渦街流量計(jì)的量程擴(kuò)展[J];傳感器技術(shù);1997年06期

10 楊繼恩,王文良,張圣元,李斌;振筒傳感器在飛行測(cè)定系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];傳感器技術(shù);2001年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 高衛(wèi);孫爾康;劉先昆;;數(shù)字式溫度計(jì)設(shè)計(jì)及其在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[A];第九屆全國(guó)信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅱ[C];2011年

2 余琳;王劍平;;收割機(jī)十六路軸溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[A];中國(guó)農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 馬瑞亮;李朝陽;白冰;;現(xiàn)代轎車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)解析[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 周千翔;張?zhí)旌?;智能傳感器平臺(tái)SSP1492的應(yīng)用研究[A];2008年航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)峰會(huì)論文集[C];2008年

5 冀星暉;米萬春;董金鵬;;鍍鋅線鋅層測(cè)厚儀系統(tǒng)[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2010年會(huì)論文集[C];2010年

6 姜國(guó)強(qiáng);王海潮;陳忠華;郭鳳儀;;基于永磁機(jī)構(gòu)的礦用饋電開關(guān)控制器的研究[A];第18屆全國(guó)煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

7 潘道津;;利樂無菌包裝產(chǎn)品加熱方法的研究[A];2006年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨中國(guó)工程院機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)部首屆年會(huì)論文集[C];2006年

8 趙大軍;孫友宏;于萍;鄭俊華;;JDD-100型城市地質(zhì)調(diào)查多功能鉆機(jī)的研究[A];第三屆全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2009年

9 王朝瑞;;在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在預(yù)防鍋爐省煤器磨損爆管中的應(yīng)用[A];增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力促進(jìn)吉林經(jīng)濟(jì)發(fā)展——啟明杯·吉林省第四屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2006年

10 李軍;朱江;;國(guó)電泰州電廠脫硫系統(tǒng)真空皮帶機(jī)濾布跑偏難題實(shí)效對(duì)策[A];2014年中國(guó)發(fā)電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)論壇論文集（下冊(cè)）[C];2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 張興紅;時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論及場(chǎng)式時(shí)柵位移傳感器實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2003年

2 雷金利;大負(fù)載光電穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

3 范友鵬;磁懸浮軸承功率放大器及低功耗控制研究[D];山東大學(xué);2013年

4 孫順遠(yuǎn);無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法及應(yīng)用研究[D];江南大學(xué);2014年

5 張濤;全液壓深孔巖心鉆機(jī)CAN總線鉆進(jìn)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 邵光;基于GPRS和ZigBee自動(dòng)抄表的無磁熱量表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 高山川;雙頻正弦信號(hào)電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2010年

3 屈海峰;基于嵌入式的礦井提升機(jī)故障診斷系統(tǒng)的研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

4 沈嵐;基于LabVIEW的光纖應(yīng)變數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];河北工程大學(xué);2010年

5 郎需強(qiáng);基于ZigBee和GPRS的遠(yuǎn)程果園智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 吳佐民;城市軌道交通高頻充電機(jī)研制[D];北京交通大學(xué);2011年

7 郭恒;液壓缸精密行程智能驅(qū)動(dòng)單元的研究與開發(fā)[D];天津理工大學(xué);2011年

8 馮麗娟;基于PCI協(xié)議的GPIB控制卡的設(shè)計(jì)[D];成都理工大學(xué);2011年

9 肖燕平;彈簧管剛度模型分析及相關(guān)測(cè)量方式轉(zhuǎn)換的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 高超;新型柵狀電容式液位傳感器的設(shè)計(jì)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張修太;胡雪惠;翟亞芳;秦長(zhǎng)海;張繼軍;;基于PT100的高精度溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年06期

2 郭少朋,吳嵐軍,劉鴻;鉑電阻多點(diǎn)測(cè)溫控溫設(shè)計(jì)[J];傳感器技術(shù);2004年01期

3 羅益民;朱斌;;用好監(jiān)測(cè)換熱器[J];工業(yè)水處理;2007年10期

4 趙國(guó)蓮;電導(dǎo)率溫度校正計(jì)算方法的改進(jìn)[J];環(huán)境衛(wèi)生工程;2000年04期

5 周本省;循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中控制結(jié)垢的方法(Ⅰ)[J];化學(xué)清洗;1999年04期

6 羅益民,薄翠梅;換熱器在線監(jiān)測(cè)儀的研制[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年06期

7 文小玲;易先軍;曾濤;;高精度溫度測(cè)控系統(tǒng)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2007年08期

8 劉國(guó)強(qiáng),唐東紅,李興偉;基于AT89C51單片機(jī)的高精度測(cè)溫系統(tǒng)的研制[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2005年S1期

9 鄭建國(guó),李從新;一種高準(zhǔn)確度鉑電阻溫度測(cè)量方案[J];自動(dòng)化儀表;1997年08期

10 沈錫玉;冷軋廠鍍鋅前后沖洗水質(zhì)自動(dòng)控制探討[J];自動(dòng)化儀表;1998年09期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 賈春霞;智能監(jiān)測(cè)換熱器的研制[D];北京化工大學(xué);2005年

2 何小英;換熱器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2009年

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何朝來，陸祖良，劉松銀;一種新穎的交叉電導(dǎo)率測(cè)量原理[J];現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試;1995年01期

2 陳戈華;滕玉娟;王曉暉;;一種電導(dǎo)率測(cè)量的新方法[J];東北電力學(xué)院學(xué)報(bào);2005年06期

3 王洪鑄;胡秀麗;傅巍;;電導(dǎo)率測(cè)量原理[J];黑龍江科技信息;2010年33期

4 傅元;吳然;韓吉聲;;AD5933測(cè)量水電導(dǎo)率電路設(shè)計(jì)中的若干問題[J];儀表技術(shù)與傳感器;2011年07期

5 應(yīng)竹青;聚合物電導(dǎo)率測(cè)量中電化時(shí)間的分析[J];高分子材料科學(xué)與工程;1986年02期

6 張發(fā)亮,郭茂林,陳偉;電導(dǎo)率測(cè)量中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J];山西化工;1995年04期

7 傅衛(wèi)衛(wèi),應(yīng)伯根;工業(yè)水處理過程中電導(dǎo)率測(cè)量方法的研究[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1999年02期

8 劉長(zhǎng)國(guó);;智能電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理[J];長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年01期

9 王保良;徐升繼;冀海峰;黃志堯;李海青;;非接觸式地表水電導(dǎo)率檢測(cè)系統(tǒng)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2012年07期

10 關(guān)地;GRH—2型測(cè)量裝置[J];儀表技術(shù)與傳感器;1993年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前5條

1 畢延;譚華;經(jīng)福謙;;沖擊壓縮下鐵的高壓電導(dǎo)率測(cè)量[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2001）[C];2001年

2 金莉;;鋁合金圓棒、管材電導(dǎo)率的曲率修正[A];陜西省第九屆無損檢測(cè)年會(huì)陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測(cè)分會(huì)論文集[C];2004年

3 黃小剛;黃曉葛;白武明;;高溫高壓下礦物巖石電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第十屆（2010年度）學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(上)[C];2011年

4 楊麗珍;郝燕萍;楊莉;周震;;溶膠系統(tǒng)中固體顆粒大小的變化對(duì)溶膠電導(dǎo)率影響[A];中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)2006年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

5 茆越;茆金祥;;酸雨觀測(cè)異常數(shù)據(jù)的試驗(yàn)分析和處理[A];“推進(jìn)氣象科技創(chuàng)新，提高防災(zāi)減災(zāi)和應(yīng)對(duì)氣候變化能力”——江蘇省氣象學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 高山川;雙頻正弦信號(hào)電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2010年

2 張效瑋;智能電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)的研制[D];河北工業(yè)大學(xué);2007年

3 蘇瑞東;基于電渦流法的電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)研制[D];浙江大學(xué);2010年

4 葉泓;低電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)溶液的研制[D];天津大學(xué);2012年

5 俞宏波;以電導(dǎo)率測(cè)量為核心的多參數(shù)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

6 吳元亮;基于雙頻測(cè)定法的水電導(dǎo)率儀研制[D];蘇州大學(xué);2009年

7 紀(jì)燦萌;甜菜含糖量檢測(cè)中AlCl_3溶液濃度與溫度的檢測(cè)與控制[D];東北大學(xué);2010年

8 黑吉昌;基于FPGA的磁感應(yīng)式電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2012年

9 向波榮;工業(yè)電導(dǎo)率測(cè)試系統(tǒng)的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 蘭敬輝;溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法的研究[D];大連理工大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2562787