|
电导率在线检测仪，又称在线电导率仪或在线离子浓度测定仪，是一种用于测量溶液导电能力的装置，在多个领域有着广泛的应用。以下是对其测量原理及电路设计的详细解析： 一、测量原理 基本原理：电导率（conductivity）也称为导电率，是描述物质中电荷流动难易程度的参数，通常用电导率仪来测量。它表示的是溶液导电的能力，是电阻率的倒数，用希腊字母κ表示，即κ=1/ρ。其中，ρ表示电阻率。 电导率测量：电导率仪的测量原理基于欧姆定律，即电流通过导体时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比，与导体的电阻成反比。在电导率仪中，待测液样被置于盛有被测离子的电极之间（即参比电极与工作电极）。当被测液体的导电能力发生变化时，在参比电极和与之相连的工作电极间会产生电动势差。这一电动势信号经过转换和放大后，被转换成数字信号输出并显示出来。 温度补偿：由于溶液的电导率受温度影响，因此电导率仪中通常配有温度测量系统，能对测量结果进行温度补偿，以得到标准温度（如25℃）下的电导率值。 极化现象与消除：当电流通过电极时，会发生氧化或还原反应，从而改变电极附近溶液的组成，产生“极化”现象，这会引起电导测量的严重误差。为了消除极化现象，电导率仪通常采用高频交流电测定法。因为在高频交流电的作用下，电极表面的氧化和还原反应迅速交替进行，可以认为没有氧化或还原发生，从而减轻或消除极化现象的影响。 二、电路设计 信号产生与放大：电导率仪的电路设计中，通常需要一个振荡器来产生适当频率的交流信号。这个信号被加在电导池上，流过电导池的电流经过放大器适当放大后转换为电压信号。 相敏检波与转换：经过放大的电压信号需要经过相敏检波处理，以消除导线对电导率测量的影响。然后，这个信号被转换成与被测电导率成正比的电压信号。 A/D转换与微处理器处理：单片机对温度信号和电导率信号轮流采样进行A/D转换。转换后的数字信号被送入微处理器进行处理，以得到被测溶液在标准温度下的电导率值。 温度测量与补偿：温度测量部分通常采用铂电阻作为温度传感器。测量电路采用三线制的方法以消除电缆线电阻的影响，提高测量精度。测得的温度信号被用于对电导率测量结果进行温度补偿。 通信接口与显示：电导率仪通常配有RS485等通信接口，可以方便地与计算机进行监测和通讯。同时，仪器还具有全中文显示、中文菜单式操作等功能，使得操作更加简便直观。 电导率在线检测仪的测量原理基于欧姆定律和溶液的电导性质，通过电路设计和信号处理技术实现了对溶液电导率的准确测量。其电路设计包括信号产生与放大、相敏检波与转换、A/D转换与微处理器处理、温度测量与补偿以及通信接口与显示等多个部分。
|
