專利名稱：溶液電導(dǎo)率測(cè)量涉及的電極分布電容動(dòng)態(tài)測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電導(dǎo)池的電極分布電容的動(dòng)態(tài)測(cè)定方法，尤其涉及采用三角波為激勵(lì)信號(hào)的電導(dǎo)池的電極分布電容的動(dòng)態(tài)測(cè)定方法。
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/金屬電極界面過程的雙電層電容(以下簡
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并不是單純流過溶液的電流，而是流過溶液電阻支路并聯(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。目前公布的多數(shù)有關(guān)溶液電導(dǎo)率測(cè)量方法也只是在減小電極極化對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響前提下消除電極分布電容對(duì)測(cè)量的影響，并未能消除電極極化對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響，尤其是沒有把電極的雙電層電容的影響考慮進(jìn)去。本專利發(fā)明人曾在中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910113046. 3的專利申請(qǐng)書中公開了一種溶液電導(dǎo)率的測(cè)量方法，采用電壓幅值穩(wěn)定，頻率為ω的正弦信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)；對(duì)激勵(lì)電壓信號(hào)和電極響應(yīng)的電流信號(hào)同時(shí)進(jìn)行雙通道高速A/D變換；計(jì)算電壓有效值V、電流有效值I、有功功率P ;用電壓有效值V除于電流有效值I得到視在電阻m，計(jì)算功率因數(shù)cos Θ，功率因數(shù)角Θ的正切絕對(duì)值n，再利用下式計(jì)算電極之間的電阻值Rx，
2{mcoCp)n -I- (I + m2ω2Cp2^k+ n2Rx = m^7-￡-^——v；~
(l 十 m:ω:Cp2)" + (l - η!2ω2('ρ2 \η2式中Cp表示電極分布電容；在算得Rx的基礎(chǔ)上，利用公式G = K/Rx求取電導(dǎo)率，K為電極常數(shù)。采用申請(qǐng)?zhí)枮?00910113046. 3的專利方法最大的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)消除電極分布電容和電極的雙電層電容兩方面的影響。在該申請(qǐng)書中提出的電極分布電容Cp的定標(biāo)方法是將電極置于空氣中，在電極兩端施加幅度穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定為Ω的正弦交流激勵(lì)電壓，測(cè)出激勵(lì)電壓信號(hào)和響應(yīng)電流信號(hào)的有效值，設(shè)為U和I，用公式Cp = Ι/(Ωυ)。用該法測(cè)定的電極分布電容Cp會(huì)存在一些誤差，主要原因是，在測(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，所以將電極置于空氣中測(cè)出的電極分布電容與電極置于被測(cè)溶液中的電極分布電容會(huì)有差異
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)態(tài)測(cè)定電導(dǎo)池的電極分布電容(包含電極極間電容、電極引線電容)的方法，將電極置于被測(cè)溶液中，采用交流對(duì)稱三角波信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)以在線測(cè)出電導(dǎo)池的電極分布電容(以下簡稱電極分布電容)，因?yàn)殡姌O分布電容還與電極引線有關(guān)，引線的長度位置形狀以及引線周圍的環(huán)境(如人員走動(dòng))均會(huì)影響電極分布電容，所以對(duì)于精密電導(dǎo)率測(cè)量，電極分布電容應(yīng)該隨時(shí)測(cè)量以備使用，如用作中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910113046. 3介紹的計(jì)算被測(cè)溶液的電阻公式的參數(shù)，因此電極分布電容是需要?jiǎng)討B(tài)測(cè)定的，也正因如此，本發(fā)明的發(fā)明名稱謂之為溶液電導(dǎo)率測(cè)量涉及的電極分布電容動(dòng)態(tài)測(cè)定方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是將電極置入被測(cè)溶液中，采用電壓幅值為U、周期為2T的交流對(duì)稱三角波信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)，以三角波的波谷或者波峰為起點(diǎn)時(shí)刻、以三角波的上波段或者在下波段的3個(gè)時(shí)間四等分分割點(diǎn)時(shí)刻分別為終點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電極響應(yīng)電流進(jìn)行積分，設(shè)這三個(gè)電流積分值分別為I、Q2和q3，利用下式計(jì)算電極分布電容Cp。
權(quán)利要求
1.溶液電導(dǎo)率測(cè)量涉及的電極分布電容動(dòng)態(tài)測(cè)定方法，其特征在于采用電壓幅值為U、周期為2T的交流對(duì)稱三角波信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)，以三角波的波谷或者波峰為起點(diǎn)時(shí)亥IJ、以三角波的上波段或者在下波段的3個(gè)時(shí)間四等分分割點(diǎn)時(shí)刻分別為終點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電極響應(yīng)電流進(jìn)行積分，設(shè)這三個(gè)電流積分值分別為I、Q2和q3，利用下式獲得所需測(cè)定的電導(dǎo)池的電極分布電容Cp， C -( (2 1 — cIzY ) (2gi — Q2)4 + O-cIi — A — g3)4 2免一q2 。P U K (3< 2 -3^f1 — (J3)J U(2ql — q2)(3g2 — 3仏—q3)2 2q2 — ql — g3
2.如權(quán)利要求I所述的溶液電導(dǎo)率測(cè)量涉及的電極分布電容動(dòng)態(tài)測(cè)定方法，其特征在于所述的交流對(duì)稱三角波是指三角波的波峰與波谷的極性相反、幅度相等，上波段與下波段的斜率絕對(duì)值相等。
全文摘要
公開溶液電導(dǎo)率測(cè)量涉及的電極分布電容動(dòng)態(tài)測(cè)定方法采用電壓幅值為U、周期固定的交流對(duì)稱三角波信號(hào)對(duì)電極進(jìn)行激勵(lì)，以三角波的波谷(或者波峰)為起點(diǎn)時(shí)刻、以三角波的上波段(或者在下波段)的3個(gè)時(shí)間四等分分割點(diǎn)時(shí)刻分別為終點(diǎn)時(shí)刻對(duì)電極響應(yīng)電流進(jìn)行積分，設(shè)這三個(gè)電流積分值分別為q1、q2和q3，利用下式獲得所需測(cè)定的電導(dǎo)池電極分布電容Cp，電導(dǎo)池電極分布電容的動(dòng)態(tài)測(cè)定可以為定量化電極分布電容對(duì)溶液電導(dǎo)率測(cè)量影響的溶液電導(dǎo)率精密測(cè)量奠定基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01R27/26GK102809699SQ20121030572
公開日2012年12月5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, 高杰星, 陳順凡 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)