專利名稱：兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及溶液電導(dǎo)率或電阻率的測(cè)量裝置，尤其涉及兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
溶液電導(dǎo)率的基本測(cè)量方法是測(cè)量施加在置入溶液的電極的兩端上的電壓Ud和流過(guò)電極的電流I，計(jì)算電極之間的電阻R=UD/I，用G=K/R計(jì)算溶液的電導(dǎo)率，其中K為電極常數(shù)。但置入溶液內(nèi)的電極在通電后會(huì)產(chǎn)生極化，使測(cè)得的電壓Ud實(shí)質(zhì)上不是溶液本身兩端的電壓，而是施加在溶液電阻和涉及溶液/金屬電極界面過(guò)程的雙電層電容(以下簡(jiǎn)稱:電極的雙電層電容)這兩個(gè)串聯(lián)的虛擬電子器件上的電壓，因此公式R=UD/I存在理論誤差；為了減小電極極化對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，基本方法是在電極上施加正負(fù)極性對(duì)稱的交流電，但是在交流激勵(lì)信號(hào)作用下，測(cè)得的電流I并不是單純流過(guò)溶液的電流，而是流過(guò)溶液電阻支路并聯(lián)電極分布電容(包含電極極間電容、電極引線電容)支路的總電流，因此使用交流激勵(lì)方法在減小電極極化影響的同時(shí)卻引入了電極分布電容對(duì)測(cè)量的影響。目前采用電化學(xué)分析方法測(cè)量溶液電導(dǎo)率的研究全部用阻容網(wǎng)絡(luò)作為電導(dǎo)池等效物理模型，而這些作為電導(dǎo)池等效物理模型的阻容網(wǎng)絡(luò)主要分為兩類，第一類是用一個(gè)被測(cè)溶液電阻并聯(lián)電極分布電容，這是較簡(jiǎn)單的模型，也是多數(shù)溶液電導(dǎo)率測(cè)試方面的研究所涉及的，第二類為用一個(gè)被測(cè)溶液電阻串聯(lián)電極的雙電層電容后再并聯(lián)電極分布電容，這是相對(duì)復(fù)雜和較難處理的模型，參見本說(shuō)明書附圖1，是適合精密測(cè)量的電導(dǎo)池等效物理模型。針對(duì)以第一類阻容網(wǎng)絡(luò)為電導(dǎo)池等效物理模型的研究主要解決的問(wèn)題是消除電極分布電容的影響，在這方面取得了大量的研究成果，有采用相敏檢波的，有采用動(dòng)態(tài)脈沖法的，有雙脈沖法的，還有采用雙頻率方波激勵(lì)的等等方法，這些研究成果取得了積極的效果，構(gòu)成了電導(dǎo)率測(cè)量的理論基礎(chǔ)，但是由于所用的電導(dǎo)池等效物理模型沒有把電極的雙電層電容考慮進(jìn)去，自然也就忽略了電極的雙電層電容對(duì)測(cè)量的影響，在精密測(cè)量中電極的雙電層電容的影響是不能忽略的，哪怕電極的雙電層電容的容抗只有被測(cè)溶液電阻的1%大小，正因如此，針對(duì)第一類阻容網(wǎng)絡(luò)模型的研究向更精密測(cè)量的發(fā)展受到了限制。要實(shí)現(xiàn)溶液電導(dǎo)率的精密測(cè)量，要求各個(gè)環(huán)節(jié)都要盡可能精確，包括:1、模擬電導(dǎo)池工作原理的阻容網(wǎng)絡(luò)模型必須更接近真實(shí)情況，根據(jù)電化學(xué)分析方面的研究成果，上述的第二類模型(即用一個(gè)被測(cè)溶液電阻串聯(lián)電極的雙電層電容后再并聯(lián)電極分布電容)要比第一類模型(即用一個(gè)被測(cè)溶液電阻并聯(lián)電極分布電容)更加接近真實(shí)的電導(dǎo)池、更加精確；2、建立在阻容網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的求解數(shù)學(xué)表達(dá)式的推導(dǎo)要盡可能精確，少用最好不存在近似；3、數(shù)學(xué)表達(dá)式盡可能是閉式求解而不是迭代求解，數(shù)學(xué)表達(dá)式盡可能不出現(xiàn)分母接近于零的情況以避免數(shù)值計(jì)算誤差的放大；4、根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)誤差盡可能?。?、電極激勵(lì)信號(hào)和電極響 應(yīng)信號(hào)的檢測(cè)如電流值、電壓值、功率值等誤差盡可能小。第4環(huán)節(jié)是數(shù)值計(jì)算理論范疇問(wèn)題，特別涉及到數(shù)值的輸入存儲(chǔ)和計(jì)算的有效字長(zhǎng)問(wèn)題；第5環(huán)節(jié)是電路設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題;第Γ3環(huán)境是由總體方案確定的，是溶液電導(dǎo)率測(cè)量方案的核心。目前基于上述第二類電導(dǎo)池等效物理模型的研究還較少，尤其還未見基于第二類電導(dǎo)池等效物理模型的求解溶液電導(dǎo)率的無(wú)近似推導(dǎo)的計(jì)算表達(dá)式，除了本專利發(fā)明人曾在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910113046.3的專利申請(qǐng)書中公開的一種溶液電導(dǎo)率的測(cè)量方法之外。該專利方法中的權(quán)利要求書未涉及電極分布電容的求解方法，只是把電極分布電容作為求解被測(cè)溶液電阻表達(dá)式中的輸入?yún)?shù)，而該專利說(shuō)明書中推薦的電極分布電容的標(biāo)定方法存在一些缺陷，因?yàn)樵跍y(cè)試溶液的電導(dǎo)率時(shí)，電導(dǎo)池電極之間是充滿被測(cè)溶液的，而電導(dǎo)池電極之間充滿的溶液相當(dāng)于電極極板之間的一種介質(zhì)，作為介質(zhì)的被測(cè)溶液的介電常數(shù)與空氣的會(huì)有差異，所以該專利方法所述的將電極置于空氣中標(biāo)定測(cè)出的電極分布電容與電極置于被測(cè)溶液中的真實(shí)的電極分布電容會(huì)有差異。美國(guó)專利文件US6369579B1公布了一種溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法，提出了一種電導(dǎo)池等效物理模型，由待測(cè)溶液電阻&串聯(lián)一個(gè)器件參數(shù)U，Q)與激勵(lì)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)的元件rLum后再與電極分布電容Ccell并聯(lián)。據(jù)此模型，發(fā)明了一種至少用兩個(gè)頻率來(lái)激勵(lì)電極并求出電極之間的電阻值Ri7和溶液電導(dǎo)率的方法，該方法通過(guò)測(cè)算其提出的電導(dǎo)池等效物理模型在不同頻率激勵(lì)信號(hào)下的復(fù)阻抗，并結(jié)合其相應(yīng)的電導(dǎo)池等效物理模型聯(lián)合求解器件參數(shù)(n，Q)和待測(cè)溶液電阻R/7。特別注意該方法所述的Iim在其權(quán)利要求4中定義為1/[ (i ω/ωg)Q],顯然1M/F1的電抗表達(dá)式完全等價(jià)于一個(gè)電容的容抗表達(dá)式I/U C),也就是說(shuō)該專利文件所提出的電導(dǎo)池等效物理模型，實(shí)質(zhì)上是由待測(cè)溶液電阻Ru串聯(lián)一個(gè)器件參數(shù)與頻率無(wú)關(guān)的電容(電容的器件參數(shù)即電容值c與激勵(lì)信號(hào)頻率無(wú)關(guān))后再與電極分布電容Ccell并聯(lián)。按照該專利文件所述的元件的器件參數(shù)(n，Q)與激勵(lì)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，就等同于說(shuō)該專利文件提出的電導(dǎo)池等效物理模型內(nèi)的一個(gè)電容的參數(shù)值(即電容值c)是與激勵(lì)信號(hào)頻率無(wú)關(guān)的。根據(jù)電化學(xué)分析方面的研究成果，專利文件US6369579B1所述的元件等價(jià)于電化學(xué)極化電阻串聯(lián)濃差極化阻抗后并聯(lián)電極的雙電層電容(電化學(xué)極化電阻、濃差極化阻抗、電極的雙電層電容都是涉及溶液/金屬電極界面過(guò)程的等效電路參數(shù)，參見文獻(xiàn):宋小平.JONES型電導(dǎo)池測(cè)量的LCR電橋等效電路選擇.[J].化學(xué)分析計(jì)量，2004，13 (6):81-82)，在采用交流激勵(lì)且測(cè)量電壓不是很高的情況下濃差極化阻抗可以忽略，在交流激勵(lì)信號(hào)頻率足夠高的情況下電化學(xué)極化電阻比電極的雙電層電容的容抗大的多，所以在條件滿足的情況下，一般就用一個(gè)電容即電極的雙電層電容代替溶液/金屬電極界面過(guò)程的等效 電路參數(shù)，這樣電極的雙電層電容也就完全等價(jià)于專利文件US6369579B1所述的元件Zim，但是根據(jù)電化學(xué)分析方面的研究成果，并沒有依據(jù)證明電極的雙電層電容與激勵(lì)信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)。因此專利文件US6369579B1所涉及的電導(dǎo)池等效物理模型在理論上存在不足，不適合于精密測(cè)量，該方法只適合于在兩種以上的頻率激勵(lì)電極時(shí)所引起的表示極化程度的參數(shù)很接近的情形。本實(shí)用新型專利的目的是針對(duì)前述第二類電導(dǎo)池等效物理模型(即用一個(gè)被測(cè)溶液電阻串聯(lián)電極的雙電層電容后再并聯(lián)電極分布電容)以及包含極化阻抗在內(nèi)的電導(dǎo)池等效物理模型(即電極的雙電層電容并聯(lián)極化阻抗后串聯(lián)被測(cè)溶液電阻、再并聯(lián)電極分布電容，參加附圖1)提供一種可以準(zhǔn)確消除電極的雙電層電容以及電極分布電容對(duì)測(cè)量影響的測(cè)量裝置，該裝置采用兩種頻率正弦波疊加信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)。
發(fā)明內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種可以消除極化阻抗、電極的雙電層電容以及電極分布電容(電極分布電容包含電極極間電容和電極引線電容)對(duì)測(cè)量不利影響的采用兩種頻率正弦波疊加信號(hào)對(duì)電極激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量裝置。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，由疊加波形發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)分解電路、參數(shù)檢測(cè)電路、運(yùn)算及控制器和人機(jī)界面7個(gè)模塊組成；其特征在于包含產(chǎn)生兩種頻率正弦波疊加信號(hào)的疊加波形發(fā)生器(10)。各模塊的功能及相互間的連接方式如下:疊加波形發(fā)生器產(chǎn)生兩種頻率正弦波的疊加信號(hào)，并受運(yùn)算及控制器的控制以決定構(gòu)成疊加信號(hào)的兩種頻率正弦波的參數(shù)包括幅度和頻率，疊加波形發(fā)生器產(chǎn)生的疊加信號(hào)輸出至電導(dǎo)池的電極并對(duì)該電極進(jìn)行激勵(lì)；電導(dǎo)池內(nèi)含電極和被測(cè)溶液，內(nèi)含的電極接收來(lái)自疊加波形發(fā)生器產(chǎn)生的疊加信號(hào)并被其激勵(lì)，產(chǎn)生電極響應(yīng)信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理電路；信號(hào)調(diào)理電路接收來(lái)自電導(dǎo)池的電極響應(yīng)信號(hào)并對(duì)電極響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行電流轉(zhuǎn)電壓變換和信號(hào)放大，信號(hào)放大倍數(shù)受運(yùn)算及控制器的控制，信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接至信號(hào)分解電路；信號(hào)分解電路接收來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)并將其引入兩個(gè)通道，一個(gè)通道進(jìn)行低通濾波以分離出低頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)，另一通道進(jìn)行高通濾波(或者帶通濾波)以分離出高頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)；參數(shù)檢測(cè)電路受運(yùn)算及控制器的控制對(duì)來(lái)自信號(hào)分解電路的信號(hào)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)并將參數(shù)檢測(cè)的結(jié)果輸出至運(yùn)算及控制器；運(yùn)算及控制器的連接及功能包含7方面:a、對(duì)疊加波形發(fā)生器控制以決定構(gòu)成疊加信號(hào)的兩種頻率正弦波的參數(shù)包括幅度和頻率山、對(duì)信號(hào)調(diào)理電路控制以決定信號(hào)調(diào)理電路的信號(hào)放大倍數(shù)；c、對(duì)參數(shù)檢測(cè)電路控制以決定檢測(cè)哪個(gè)參數(shù)；d、接收來(lái)自參數(shù)檢測(cè)電路的輸出信號(hào)；e、對(duì)來(lái)自參數(shù)檢測(cè)電路的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理；f、對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的結(jié)果輸出至人機(jī)界面進(jìn)行顯示；g、接收來(lái)自人機(jī)界面的輸入；人機(jī)界面與運(yùn)算及控制器相連接，包含兩方面的功能:a、對(duì)來(lái)自運(yùn)算及控制器的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的結(jié)果進(jìn)行顯示；b、以按鍵輸入方式將需設(shè)置的參數(shù)送入運(yùn)算及控制器。本實(shí)用新型的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置相比已有的測(cè)量方法具有如下有益效果:電極分布電容、極化阻抗和電極的雙電層電容三者對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量的不利影響能夠完全消除；對(duì)激勵(lì)信號(hào)頻率大小沒有特別要求，可以在較寬范圍內(nèi)任意選擇，是精確測(cè)量溶液電導(dǎo)率的參考技術(shù)方案。

圖1是電導(dǎo)池等效物理模型圖。圖2是對(duì)應(yīng)于圖1不存在極化時(shí)或者說(shuō)極化阻抗心為無(wú)窮大時(shí)的等效電路圖。圖3是電導(dǎo)率測(cè)量裝置圖，由7個(gè)功能模塊組成。
具體實(shí)施方式
[0021]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步描述:本實(shí)用新型的原理是:圖1是電導(dǎo)池等效物理模型，是公認(rèn)的包含所有細(xì)節(jié)的電導(dǎo)池等效物理模型，兄表示電極之間待測(cè)溶液的電阻， 表示電極分布電容(包含電極極間電容和電極弓I線電容)，G是電極的雙電層電容，抱是極化阻抗。圖2是對(duì)應(yīng)于圖1不存在極化時(shí)或者說(shuō)極化阻抗Zfe為無(wú)窮大時(shí)的等效電路圖，是簡(jiǎn)化的電導(dǎo)池等效物理模型。圖3是電導(dǎo)率測(cè)量裝置圖，由7個(gè)功能模塊組成。對(duì)于圖1所示電導(dǎo)池等效物理模型，嚴(yán)格而論，電極分布電容 的大小與電極極板的幾何尺寸有關(guān)、與電極的引線的粗細(xì)長(zhǎng)短位置形態(tài)有關(guān)、還與電極之間的待測(cè)溶液(作為分布電容極板之間的介質(zhì))的種類及濃度有關(guān)；極化阻抗心和電極的雙電層電容G的大小與激勵(lì)信號(hào)的波形、頻率、幅度有關(guān)、還與電極之間的待測(cè)溶液的種類(溶液粘度、張力與雙電層形成有關(guān))及濃度(影響電流密度)有關(guān)，只要這些有關(guān)的參數(shù)改變了，電極分布電容Cp和極化阻抗Zfe以及電極的雙電層電容6；的大小就可能改變；本專利建議溶液電導(dǎo)率測(cè)量進(jìn)行以下幾步準(zhǔn)備性的操作:將電極置于充有待測(cè)溶液的電導(dǎo)池中，電極與檢測(cè)儀器之間的連接線接好，所有與測(cè)量有關(guān)的設(shè)備(包括連接線)位置固定，用頻率、幅度、波形等參數(shù)不變的電壓信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)。這幾步操作實(shí)現(xiàn)后，上述所有影響電極分布電容 和極化阻抗抱以及電極的雙電層電容G的因素均不改變，可以認(rèn)為電極分布電容 和極化阻抗抱以及電極的雙電層電容G的大小是確定不變的，待測(cè)溶液的電阻在溫度給定情況下也是個(gè)確定不變的值。這種情況下圖1所示電導(dǎo)池等效物理模型完全可以看作是普通的兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容元件構(gòu)成的阻容網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于不存在極化或者說(shuō)極化阻抗抱為無(wú)窮大時(shí)或者抱比電極的雙層電容的容抗大得多的情況下，圖1可以簡(jiǎn)化為圖2，此電導(dǎo)池等效物理模型完全可以看作是普通的一個(gè)電阻和兩個(gè)電容元件構(gòu)成的阻容網(wǎng)絡(luò)，對(duì)該阻容網(wǎng)絡(luò)在施加一穩(wěn)定波形的激勵(lì)電壓(頻率、幅度、波形等參數(shù)不變的電壓信號(hào))后的電流響應(yīng)情況進(jìn)行電路分析后得出測(cè)試方案:`[0026]用兩種頻率正弦波疊加信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)，電極的響應(yīng)電流也是兩種頻率正弦波的疊加信號(hào)，響應(yīng)電流所含的兩種正弦波信號(hào)的頻率就是激勵(lì)電壓信號(hào)所含的兩種正弦波信號(hào)的頻率；對(duì)響應(yīng)電流所含的兩種正弦波信號(hào)進(jìn)行分離，方法是采用濾波，用模擬濾波或者數(shù)字濾波。設(shè)激勵(lì)電壓和響應(yīng)電流所含的兩種正弦波信號(hào)的頻率分別為W1和ω2，，采用通帶合適的低通濾波可以濾除高頻率成分ω2的正弦波信號(hào)久O2 +〃 2)，只保留低頻率成分ωι的正弦波信號(hào)沒I sin (ω j t+ Θ ^ ;采用通帶合適的高通濾波或者帶通濾波可以濾除低頻率成分的正弦波信號(hào)A Sinicol +I)，只保留高頻率成分 2的正弦波信號(hào)久 +θ2);采用分兩通道并行處理方法對(duì)響應(yīng)電流進(jìn)行濾波，一個(gè)通道進(jìn)行低通濾波以分離出低頻率成分W1的正弦波信號(hào)A Sinicol +l)，另一通道進(jìn)行高通濾波或者帶通濾波以分離出高頻率成分的正弦波信號(hào)久Wz7 (ω2 +θ2);對(duì)兩通道分離出來(lái)的低頻率成分的正弦波信號(hào)A Sinicol t+θ,)和高頻率成分ω2的正弦波信號(hào)B2 sin (ω 2 t+ Θ 2)分別進(jìn)行幅度(S1和久)和相位(〃工和Θ )檢測(cè)，進(jìn)行幅度(S1和久)檢測(cè)要計(jì)入濾波電路對(duì)信號(hào)的幅度衰減影響并進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)行相位(^和〃2)檢測(cè)要計(jì)入濾波電路對(duì)信號(hào)的附加相位移影響并進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)施例一[0028]基于上述發(fā)明的思想，設(shè)計(jì)出采用兩種頻率正弦波疊加信號(hào)對(duì)電極激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率測(cè)量裝置，結(jié)合圖3詳細(xì)描述如下:兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，由疊加波形發(fā)生器
(10)、電導(dǎo)池(20)、信號(hào)調(diào)理電路(30)、信號(hào)分解電路(40)、參數(shù)檢測(cè)電路(50)、運(yùn)算及控制器(60)和人機(jī)界面(70) 7個(gè)模塊組成；各模塊的功能及相互間的連接方式如下:疊加波形發(fā)生器(10)產(chǎn)生兩種頻率正弦波的疊加信號(hào)，并受運(yùn)算及控制器(60)的控制以決定構(gòu)成疊加信號(hào)的兩種頻率正弦波的參數(shù)包括幅度和頻率，疊加波形發(fā)生器
(10)產(chǎn)生的疊加信號(hào)輸出至電導(dǎo)池(20)的電極并對(duì)該電極進(jìn)行激勵(lì)；電導(dǎo)池(20)內(nèi)含電極和被測(cè)溶液，內(nèi)含的電極接收來(lái)自疊加波形發(fā)生器(10)產(chǎn)生的疊加信號(hào)并被其激勵(lì)，產(chǎn)生電極響應(yīng)信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理電路(30);信號(hào)調(diào)理電路(30)接收來(lái)自電導(dǎo)池(20)的電極響應(yīng)信號(hào)并對(duì)電極響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行電流轉(zhuǎn)電壓變換和信號(hào)放大，信號(hào)放大倍數(shù)受運(yùn)算及控制器(60)的控制，信號(hào)調(diào)理電路(30)的輸出連接至信號(hào)分解電路(40)；信號(hào)分解電路(40)接收來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路(30)的輸出信號(hào)并將其引入兩個(gè)通道，一個(gè)通道進(jìn)行低通濾波以分離出低頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)，另一通道進(jìn)行高通濾波或者帶通濾波以分離出高頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)；參數(shù)檢測(cè)電路(50 )受運(yùn)算及控制器(60 )的控制對(duì)來(lái)自信號(hào)分解電路(40 )的信號(hào)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)并將參數(shù)檢測(cè)的結(jié)果輸出至運(yùn)算及控制器(60)；運(yùn)算及控制器(60)的連接及功能包含7方面:a、對(duì)疊加波形發(fā)生器(10)控制以決定構(gòu)成疊加信號(hào)的兩種頻率正弦波的參數(shù)包括幅度和頻率；b、對(duì)信號(hào)調(diào)理電路(30)控制以決定信號(hào)調(diào)理電路(30)的信號(hào)放大倍數(shù)；c、對(duì)參數(shù)檢測(cè)電路(50)控制以決定檢測(cè)哪個(gè)參數(shù)；d、接收來(lái)自參數(shù)檢測(cè)電路(50)的輸出信號(hào)；e、對(duì)來(lái)自參數(shù)檢測(cè)電路(50)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理；f、對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的結(jié)果輸出至人機(jī)界面(70)進(jìn)行顯示；g、接收來(lái)自人機(jī)界面(70)的輸入；人機(jī)界面(70)與運(yùn)算及控制器(60)相連接，包含兩方面的功能:a、對(duì)來(lái)自運(yùn)算及控制器(60)的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的結(jié)果進(jìn)行顯示；b、以按鍵輸入方式將需設(shè)置的參數(shù)送入運(yùn)算及控制器(60)。以上實(shí)施方式所用的術(shù)語(yǔ)，符號(hào)不對(duì)本實(shí)用新型的應(yīng)用構(gòu)成限制，只是為了便于說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可依據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作出一些替換，然而這些依據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施方式所作的種種等效替換及修改，屬于本實(shí)用新型的發(fā)明思想及由權(quán)利要求所界定的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，由疊加波形發(fā)生器(10)、電導(dǎo)池(20)、信號(hào)調(diào)理電路(30)、信號(hào)分解電路(40)、參數(shù)檢測(cè)電路(50)、運(yùn)算及控制器(60)和人機(jī)界面(70) 7個(gè)模塊組成；其特征在于包含產(chǎn)生兩種頻率正弦波疊加信號(hào)的疊加波形發(fā)生器(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的疊加波形發(fā)生器(10)受運(yùn)算及控制器(60)的控制以決定構(gòu)成疊加信號(hào)的兩種頻率正弦波的參數(shù)包括幅度和頻率，疊加波形發(fā)生器(10)產(chǎn)生的疊加信號(hào)輸出至電導(dǎo)池(20)的電極并對(duì)該電極進(jìn)行激勵(lì)。
3.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的電導(dǎo)池(20)內(nèi)含電極和被測(cè)溶液，內(nèi)含的電極接收來(lái)自疊加波形發(fā)生器(10)產(chǎn)生的疊加信號(hào)并被其激勵(lì)，產(chǎn)生電極響應(yīng)信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理電路(30)。
4.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的信號(hào)調(diào)理電路(30)接收來(lái)自電導(dǎo)池(20)的電極響應(yīng)信號(hào)并對(duì)電極響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行電流轉(zhuǎn)電壓變換和信號(hào)放大，信號(hào)放大倍數(shù)受運(yùn)算及控制器(60)的控制，信號(hào)調(diào)理電路(30)的輸出連接至信號(hào)分解電路(40)。
5.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的信號(hào)分解電路(40)接收來(lái)自信號(hào)調(diào)理電路(30)的輸出信號(hào)并將其引入兩個(gè)通道，一個(gè)通道進(jìn)行低通濾波以分離出低頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)，另一通道進(jìn)行高通濾波或者帶通濾波以分離出高頻成分的正弦波電極響應(yīng)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的參數(shù)檢測(cè)電路(50)受運(yùn)算及控制器(60)的控制對(duì)來(lái)自信號(hào)分解電路(40)的信號(hào)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)并將參數(shù)檢測(cè)的結(jié)果輸出至運(yùn)算及控制器(60 )。
7.如權(quán)利要求1所述的兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，其特征在于:人機(jī)界面(70)與運(yùn)算及控制器(60)相連接。
專利摘要兩種頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量裝置，由疊加波形發(fā)生器、電導(dǎo)池、信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)分解電路、參數(shù)檢測(cè)電路、運(yùn)算及控制器和人機(jī)界面7個(gè)模塊組成；疊加波形發(fā)生器產(chǎn)生兩種頻率正弦波疊加的信號(hào)對(duì)電極激勵(lì)，電極響應(yīng)信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)入信號(hào)分解電路后完成兩種頻率的電極響應(yīng)信號(hào)分解，對(duì)分解得到的兩種頻率正弦波電極響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)，結(jié)合電導(dǎo)池物理模型由運(yùn)算及控制器進(jìn)行待測(cè)參數(shù)求解。本方案完全消除電極分布電容和電極的雙電層電容對(duì)測(cè)量的影響，是精確測(cè)量溶液電導(dǎo)率的參考方案。
文檔編號(hào)G01N27/06GK202948068SQ20122048120
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者廖曉東, 洪親, 林瀟 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)