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)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】?jī)煞N頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量系統(tǒng)，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。
【專利說(shuō)明】?jī)煞N頻率正弦波疊加信號(hào)激勵(lì)的溶液電導(dǎo)率的測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溶液電導(dǎo)率或電阻率的測(cè)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]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(lèi)，第一類(lèi)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(lèi)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(jiàn)本說(shuō)明書(shū)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(lèi)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(méi)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(lèi)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。
[0004]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(lèi)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(lèi)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??；5、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1~3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(lèi)電導(dǎo)池等效物理模型的研究還較少，尤其還未見(jiàn)基于第二類(lèi)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(shū)中公開(kāi)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(shū)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(shū)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。
[0005]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Rfl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Zm7fi后再與電極分布電容Cm11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Rfl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Rfl。特別注意該方法所述的ZM/F1在其權(quán)利要求4中定義為I/ [ (i ω / ω J Q]，顯然ZM/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/ (i ω 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Rfl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Cm11并聯(lián)。按照該專利文件所述的元件ZM/F1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ZM/F1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(jiàn)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ZM/F1，但是根據(jù)電化學(xué)分析方面的研究成果，并沒(méi)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。
[0006]本發(fā)明專利的目的是針對(duì)前述第二類(lèi)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)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)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]本發(fā)明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)量系統(tǒng)。
[0008]實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是:
[0009]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)量系統(tǒng)，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；各模塊的功能及相互間的連接方式如下:
[0010]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)；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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)；
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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。
[0017]本發(fā)明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)量系統(tǒng)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(méi)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。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是電導(dǎo)池等效物理模型圖。
[0019]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Rz為無(wú)窮大時(shí)的等效電路圖。
[0020]圖3是電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)圖，由7個(gè)功能模塊組成。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步描述:[0022]本發(fā)明的原理是:
[0023]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，艮表示電極之間待測(cè)溶液的電阻，Cp表示電極分布電容(包含電極極間電容和電極引線電容)，Cx是電極的雙電層電容，Rz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Rz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)量系統(tǒng)圖，由7個(gè)功能模塊組成。
[0024]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Cp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(lèi)及濃度有關(guān)；極化阻抗Rz和電極的雙電層電容Cx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(lèi)(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Rz以及電極的雙電層電容Cx的大小就可能改變；
[0025]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Cp和極化阻抗Rz以及電極的雙電層電容Cx的因素均不改變，可以認(rèn)為電極分布電容Cp和極化阻抗Rz以及電極的雙電層電容Cx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)，以下就以阻容網(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:
[0026]圖1所示電導(dǎo)池等效物理模型對(duì)應(yīng)的阻容網(wǎng)絡(luò)，由兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成，屬于線性電路，根據(jù)電路分析理論，以某一頻率正弦波電壓信號(hào)施加于線性電路時(shí)，其電流響應(yīng)必定是同一頻率的正弦波；阻容網(wǎng)絡(luò)作為線性電路，其兩端施加的激勵(lì)電壓和通過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流之間的關(guān)系適應(yīng)于置加定理。
[0027]設(shè)
[0028]阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓為U1 = A1Sin(COit)時(shí)，流過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流為L(zhǎng) =B1Sin (ω jt+ Θ J ；
[0029]阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓為U2 = A2Sin(ω2?)時(shí)，流過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流為i2 =B2Sin (ω 2t+ θ 2)；
[0030]Co1和ω2是兩個(gè)不同的正弦波激勵(lì)電壓的角頻率(為方便敘述起見(jiàn)，以下角頻率簡(jiǎn)稱頻率，兩者只相差一個(gè)系數(shù))，I1與U1同頻率，I2與U2同頻率，-Θ i是流過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流相對(duì)于阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓U1的相位延遲，-Θ 2是流過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流i2相對(duì)于阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓U2的相位延遲。
[0031]根據(jù)疊加定理`
[0032]當(dāng)阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓為uzUi+ufAiSin^W+Apir^c^t)時(shí)，
[0033]流過(guò)阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流必定為I=I^i2 = B1Sin(ω J+ Θ ^+B2Sin(ω2t+ θ 2)；
[0034]根據(jù)電路分析理論，阻容網(wǎng)絡(luò)的激勵(lì)電壓除于阻容網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)電流(向量除法)即為阻容網(wǎng)絡(luò)的復(fù)阻抗，因此有:[0035]電導(dǎo)池等效物理模型對(duì)應(yīng)的阻容網(wǎng)絡(luò)在Q1頻率下的復(fù)阻抗的模為A^B1，輻角為-0 !;
[0036]電導(dǎo)池等效物理模型對(duì)應(yīng)的阻容網(wǎng)絡(luò)在ω2頻率下的復(fù)阻抗的模為A2/B2，輻角為-β 2.’
[0037]又根據(jù)圖1所示電導(dǎo)池等效物理模型對(duì)應(yīng)的阻容網(wǎng)絡(luò)的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該阻容網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率為ω的信號(hào)的復(fù)阻抗為
[0038]
【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)量系統(tǒng)，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 )，還包含進(jìn)行兩通道濾波的信號(hào)分解電路(40 )。
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)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)，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)量系統(tǒng)，其特征在于:所述的運(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。
8.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)量系統(tǒng)，其特征在于: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)。
【文檔編號(hào)】G01N27/07GK103630752SQ201210305723
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】廖曉東, 鄭華, 陳由甲 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)