电场耦合型感应式电导率检测系统的研究

发布时间：2020-04-03 19:24

【摘要】：电导率作为衡量水质的重要标准,其测量技术是重要的工程技术研究领域,电导率传感器被广泛应用于人类生产生活中,如:环境检测、废水处理、工业过程控制等领域。为了消除或改进常用电极式电导率传感器存在电极被污染、极化效应以及温度对传感器测量精度影响较大等问题,以及为了达到无金属导体部件直接接触的电解质溶液电导率测量目的,设计研究了一套基于电场耦合的感应式电导率检测系统,对传感器探头进行了设计和优化,对信号调理电路进行研究和设计,并对检测系统进行了实验研究和特性补偿研究,本文主要工作如下:(1)基于电场耦合的电磁能量传输机理,设计了感应式电导率传感器探头,给出了传感器的工作原理和结构、参数,推导了被测电导率和输出感应电压之间的理论关系;(2)设计了基于直接数字式频率合成器(DDS)和AD637有效值检波电路的信号激励和调理电路,以数字信号处理(DSP)芯片TMS320F2812为核心,控制DDS芯片AD9852产生激励信号,同时采集经信号调理处理后的测量输出信号,通过A/D转换输入至系统,并且扩展了键盘输入和显示输出等功能,构成完整的电导率检测系统;(3)针对温度及非线性特性对电导率测量的影响,测试了传感器的电压-频率响应特性和电导率-温度-电压特性,使用最小二乘法对测试数据进行曲面拟合,从而实现对传感器的非线性特性和温度特性的补偿,并对该测量方法和补偿算法进行验证。结果表明,该检测系统达到了一定的测量精度,并且具有操作简单、结构简单、灵敏度高、耐用性好等优点,达到预期设计目的,可广泛使用于各类行业的液体电导率测量。
【图文】：

第五章 传感器测试实验与分析概述度对测量产生影响，需要对温度进行补偿，通过将温度，，计算三者之间方程的方法进行补偿，为此对传感器及骤为：先测量幅频特性，得出使得出电压灵敏度最高的程内电压值与电导率随温度变化的曲线。（30℃）三种不同电导率氯化钠溶液，经标定电导mS/cm 和 8.89mS/cm，使用信号发生器在激励线圈一侧 50kHz 到 5MHz 不等的激励信号，使用示波器测量感应电压峰值2 max U 可画出同一温度下 3 个电导率输入情况1 所示。

图 5-2 30℃时不同频率下电导率 ζ 与感应电动势有效值 U 的关nship of conductivity ζ and effective value of induction electromotivand the frequency is different压-温度关系测试以明显对比出在频率 2.1MHz 时曲线的线性度与灵敏1MHz，分别测量了在室温（22℃）、30℃、40℃、50℃ 0~10mS/cm）下的感应电动势有效值，结果如图 5-3
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH832

【参考文献】

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本文编号：2613601