海水淡化用pH及电导率在线检测系统研究

发布时间：2021-02-07 21:53

　　我国面临着严重的水资源危机,大力发展海水淡化技术是解决我国沿海地区淡水资源匮乏的有效途径。pH值和电导率是衡量海水淡化系统中水质是否合格的重要指标。因此,研究pH和电导率参数在线检测技术在海水淡化中具有重要意义。本文通过分析研究pH和电导率的测量原理以及相关传感器的性能特点,针对海水淡化系统的特殊要求,设计了电位法测量pH值的高性能信号处理电路,提出了变频激励测量电导率的方法,在此基础上设计并研发了一套海水淡化用在线pH及电导率检测系统。本文主要研究工作包括:（1）本文研究了基于电位法的pH测量原理,分析了影响pH测量的因素。针对pH电极高内阻、易受外界环境干扰等特点,设计了具有高输入阻抗、抗干扰能力强的仪用运算放大电路。针对pH电极信号中干扰的特点,设计了基于递推平均值的软件滤波算法,提高了pH的检测精度及其抗干扰能力。（2）本文研究了电导率的测量原理,分析了影响电导率测量的因素。针对电导率传感器在测量过程中产生的电容效应和极化效应,提出了变频激励的测量方法,并提供了不同电导率范围对应的激励频率,降低了电导率测量误差。设计了变频激励源电路以及正弦波峰峰值采集算法,保证了对电导率信号的... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外的研究现状和发展趋势
        1.3.1 pH 测量的国内外研究现状
        1.3.2 电导率测量的国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 pH 值及电导率的测量原理
    2.1 pH 和电导率参数简介
        2.1.1 水溶液中的pH 值
        2.1.2 水溶液中的电导率
    2.2 电位法测量pH 值的原理
        2.2.1 pH 电极的原理
        2.2.2 pH 校准
        2.2.3 pH 温度补偿
    2.3 变频激励法测量电导率的原理
        2.3.1 电导池原理
        2.3.2 基于变频激励的电导率测量方法
        2.3.3 电导率温度补偿
    2.4 本章小结
第3章 pH 及电导率在线检测系统设计
    3.1 系统概述
    3.2 系统总体设计
    3.3 超声波在线清洗装置设计
        3.3.1 测量池设计
        3.3.2 超声波清洗方法设计
    3.4 检测系统硬件设计
        3.4.1 硬件系统的构成
        3.4.2 pH 信号处理电路
        3.4.3 函数发生器电路
        3.4.4 电导率信号处理电路
        3.4.5 温度信号处理电路
        3.4.6 模数转换电路
    3.5 检测系统软件设计
        3.5.1 系统软件总体设计
        3.5.2 数据采集处理模块
        3.5.3 触摸控制与显示模块
        3.5.4 SPI 总线设备驱动模块
    3.6 本章小结
第4章 现场调试与实验分析
    4.1 超声波在线清洗现场调试
    4.2 系统在线检测精度实验
        4.2.1 电导率在线检测精度实验
        4.2.2 pH 检测精度实验
    4.3 系统稳定性实验
        4.3.1 电极漂移实验
        4.3.2 连续运行稳定性实验
    4.4 本章小结
第5章 工作总结及展望
致谢
参考文献
附录
详细摘要


【参考文献】：
期刊论文
[1]海水淡化的发展及应用[J]. 王俊红,高乃云,范玉柱,施利毅.  工业水处理. 2008(05)
[2]集成化离子敏场效应传感器的研究进展[J]. 王春华,赵岩,杨昌勇,黄岩.  微纳电子技术. 2008(02)
[3]频率自适应电流源克服电容影响的电导率测量[J]. 李琳,陈文芗.  仪器仪表学报. 2007(12)
[4]脉冲电源印染污水处理的双电层电容效应分析[J]. 胡敏,何湘宁.  电工技术学报. 2007(11)
[5]浓差极化的介电模型——复合膜/溶液体系的数值模拟[J]. 李玉红,赵孔双.  化学学报. 2007(19)
[6]一种克服分布电容的双频驱动电导率测量方法[J]. 邢文凯,尤文,李忠健.  仪器仪表用户. 2007(03)
[7]超声波清洗的原理和实际应用[J]. 李雅莉.  清洗世界. 2006(07)
[8]AD9833型高精度可编程波形发生器及其应用[J]. 刘国良,廖力清,施进平.  国外电子元器件. 2006(06)
[9]水电导率的双频测定方法[J]. 陈小平,陈红仙.  仪器仪表学报. 2006(05)
[10]反渗透系统给水电导率与pH的系统影响[J]. 靖大为,王春艳,梁全民.  工业水处理. 2006(03)

博士论文
[1]pH-ISFET生物微传感集成芯片的研究[D]. 孙红光.中国科学院研究生院（电子学研究所） 2006

硕士论文
[1]海水淡化电导率在线测量系统研究[D]. 胡少鹏.杭州电子科技大学 2009
[2]一种新型工业电导信号测量仪的研制[D]. 张敏.浙江大学 2005
[3]自动换档水电导率仪的研制[D]. 陈志永.河北工业大学 2004



本文编号：3022874