在线水质电导率信号采集系统的电路设计

目的：为提高电导率的测量精度,设计一种利用单片机技术实现电导率信号在线采集功能的系统。方法：根据水质电导率测量原理,分析了影响电导率测量精度的两个主要因素：温度和电极极化效应。采用正负方波脉冲作为电导率测量的激励源,减小电极的极化误差;采用数字温度传感器DS18B20补偿温度的影响。结果：通过模块化的软件编程,实现了信号采集、显示及控制等功能,减小了温度及

研究论著 l H SS&R S A C E OR EI T E E R HR P T

在线水质电导率信号采集系统的电路设计王海燕，朱孟府，红波，秀东宿游(事医学科学院卫生装备研究所，军天津 306 ) 0 1 1

【摘要】目的： 为提高电导率的测量精度，设计一种利用单片机技术实现电导率信号在线采集功能的系统。方法：根据水质电导率测量原理，分析了影响电导率测量精度的两个主要因素：度和电极极化效应。用正负方波脉冲作为电温采 导率测量的激励源，小电极的极化误差；用数字温度传感器 D 1 B 0补偿温度的影响。结果：过模块化的软件减采 S8 2通编程，实现了信号采集、示及控制等功能，小了温度及电极极化效应的影响，高了测量精度。结论：系统具有显减提该精度高、作简单等优点，进一步完善后可满足实际应用的要求。操经

【键词]电导率；关水质检测；号采集；片机信单[图分类号】 T 9中 M3[献标志码] A文 [章编号] 10— 8 82 0 )0 0 2— 3文 0 3 8 6 (0 8 1— 0 4 0

C r ut s no in lc l cigS se f rOn l eW ae lcrc l n u t i i i Dei f g a- ol t y tm -i trE etia d ci t c g S e n o n Co vyW ANG Hay n ZHU Me gu S n b Y0U Xi d n ia n f * U Ho g o u og

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1 S言 I

随着药用水、物用水、炉用水以及大型发电机组冷却生锅用水的急剧增加，膜技术作为高效节能的分离技术得到了跨越

温度补偿电路卜- -

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式的发展。电导率不仅成为衡量去离子水纯度的一项重要技术指标 .也是评价膜分离效果的重要依据I因此，现水质电导率 l l,实的准确测量变得尤为重要。近年来，计算机控制的电导率测微

按钮输入电路一

片—匝垂 机

量仪表已取代了机械指针仪表，实现了电导率的在线测量，并但存在测量精度低、稳定性差、温度补偿不够的缺点。针对这些缺

点 .研究在分析电导率在线测量原理和干扰因素的基础上，本设计了温度在线补偿、号采集及数据处理电路。信2总体方案设计电路设计以 A 8 S 2单片机为核心，要包括电导率信 T95主号采集电路、度补偿电路、数转换电路、温模控制电路及显示图 1系统整体设计框图

到单片机，单片机对这两个信号进行数据处理后，成对电极极完化和温度产生误差的补偿，并把结果通过 L D显示器显示出来。 C3电导率测量原理

电路 .整体设计框图如图 1示。所 电路的工作原理：信号源产生占空比为 5%的正负脉冲电 0信号被放大滤波后，过 A D转换送入单经/

电导率 K是水溶液导电能力的重要标志，电阻率 P的是

倒数，据电阻率的公式 P (中，为导体电阻， 根= 式 A R n;L

机，成电导率信号的采集；完同时通过温层传感器 D 1 B 0对水温进行在线采集， S8 2美收稿日期：0 8 o - 0修回日期：0 8 O— O 20一32 20一52作者简介：海燕 (9 7,,苏新沂人，理研王 17一)男江助究员 .要从事水处理技术及装备开发方面的研究主工作， f: h .0@13c r;朱孟府 (9 5, Ema w y2 1 6 .o l n 1 6一)

A为导体有效横截面积，n2 Cl L为导体的有效长度，m)电导； a,率 K 1 式中一1 (

P ^

=,

A竿为电 极常数)因通过测量 一。此，水

质电阻即可求出电导率 K 。

电导率传感器在测量时与水溶液形成了电导池，不能它简单等效为电阻，简化等效电路如图 2 a所示。R.电导其 ()为池中的介质电阻， 电导池的极间

电容和连接电缆的分布 C为

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