提高電導率精度對電磁流量計的好處十七

第5章檢測電路原理與軟件算法的實現

5．1檢測電路的工作原理

前面設計了一個實驗用的電導率檢測電路，來檢驗雙頻測量法的有效性。但是在實際應用中要建立一個以單片機為核心的硬件系統來測量電導率，并進行溫度采集和溫度補償等工作。這里給出了一個以單片機為核心的電導率測量系統的原理框圖。系統以51系列單片機為核心控制器件，單片機發出兩個頻率不同的方波信號來驅動電極。

并通過對多路轉換開關進行控制，分時的測量電導池中溶液的電導率和溶液的溫度，分別對各信號進行放大、濾波和A／D轉換。

5．2軟件算法的實現

前面幾章介紹了影響電導率測量精度的各種因素，著重介紹了電導率測量方法和溫度補償這兩方面對電導率測量精度的影響，并提出了雙頻測量法和二次插值溫度補償的方法。這兩種方法的原理可以使用在很多現在正在應用的分壓式交流測量法的電導率儀中，其主要是對儀表的軟件部分進行改進，通過測量方法和算法的改進來提高電導率儀表的測量精度。下面著重介紹這兩方面的應用子程序。

5．2．1雙頻測量法子程序

通過以上對電導率硬件的分析和第三章對雙頻測量方法的分析及牛頓迭代法的分析，我們可知對于雙頻測量法是將電極間的分布電容作為時間參量引入方程，從而達到避免分布電容影響測量精度的目的。在計算中先算出極間電阻，再通過已知兩電極的距離和截面積就可算出電導率。這一過程中最為復雜的就是電極間的電阻的計算，所以這里設計了計算溶液電阻的算法子程序。

5．2．2溫度補償系數子程序

根據第四章中對溫度補償原理和二次插值法的介紹，可以將電導率溫度補償算法中的溫度校正系數的算法的子程序的流程設計。

第6章結束語

隨著電導率儀表的研究和發展，越東越多的問題暴露在生產和使用者的面前。本文通過對電導率儀的測量原理和測量方法的論述，說明了影響電導率儀測量精度的各個方面的因素。并且著重介紹了影響測量精度的兩個主要因素：測量方法和溫度補償，并提出了相應的解決方法和對方法的論證。

為了避免電極極化反應和電極之間分布電容的影響，論文提出了一種雙頻測量方法。其通過利用單片機的定時器資源產生兩個不同頻率的方波來驅動電極，這樣首先由于采用正負幅值和周期相等的方波，使其避免了極化的影響。同時在對電導率的計算中，由于采用了頻率不同的方波，將分布電容作為時間參數引入了電導率的計算，從而避免了在單一頻率測量時，由于分布電容在交流的作用下作為容抗對電導率儀的測量精度的影響，進而提高了整個儀器的精度，使溶液電導率在測量計算環節的誤差控制在了1％的范圍以內。由于雙頻測量方法的計算環節較為復雜，使之很難在單片機中實現編程，所以文中又提出了以牛頓迭代法來代替了原來復雜的算法并將迭代的誤差控制在0．1％的范圍以內。使替代算法能有效的替代原計算方程。

溫度變化一直以來都是影響電導率測量精度的一大因素，所以溫度補償的準確性是影響電導率儀測量精度重要因素。論文中提出了一種基于實際溫度校正系數的二次插值補償方法，該方法是在預計電導率儀的工作范圍內，先通過試驗測定3個溫度與對應溫度校正系數的基點，再根據基點構造二次插值函數對電導率儀實測溫度進行補償。根據推算可將溫度補償的誤差控制在o．5％以下，這比傳統的函數補償方法要高的多，從而進一步提高了電導率儀的測量精度，同時又避免了一些采用列表法來進行溫度補償的電導率儀的系統存儲資源的浪費的問題，以及列表法產生的電導率儀在實際的電導池中對溶液進行電導率測量時，不能進行連續溫度補償的問題。

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