[发明专利]一种水质电导率智能传感器

说明书

技术领域

本发明涉及水质检测领域，特别是涉及一种检测水体电导率的水 质电导率智能传感器。

背景技术

水的电导率反映了其所含无机酸、碱、盐的量，且受温度的影响， 该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。不同类型的水有不同 的电导率，因此监测和控制影响水体环境正常进行的水质参数具有重 大的理论和现实意义。

我国水质在线自动监测技术起步较晚，目前国内的电极式电导率 探头一般都为两电极式，其缺点是一旦探头表面被污染，就会直接影 响测量结果。而在水环境监测中，电导率仪探头需长期置于水环境 (江、河、湖、海)中，水中的一些浮游生物或污物可能会附着在探 头表面，集约化水产养殖这种问题更为严重，造成结果的不准确。且 这种两电极技术测量过程中电极既是电流电极，又是电压电极。实际 上，只要电极上有电流流过溶液，与电极的接触面上就会产生极化电 压，测量就会产生一定的误差。

目前，国内外一些公司开发出四电极电导率探头，四电极电导率 探头流经电压电极的电流极小，并且采用频率为10KHz的正弦波激 励电流，能有效防止电极极化；且能减少水体对探头的污染所引起的 测量误差。HANNA公司生产的型号为HI7635和HI7636两种工业用 四环电导电极，此电极抗污染，量程大，具有较高的精度，支持工业 在线测量，但不具有智能性，需要配备专门变送仪表。国内外电导率 传感器普遍存在造价高、功能单一、集成度和智能化程度低的问题。

测量水质电导率所采用的传感器为电化学分析仪器，由于电化学 分析仪器复杂性，在目前已公布的专利文献中尚未有涉及到能够实现 水质参数监测具有现场总线通信功能的智能传感器装置的内容。

随着控制、计算机、通信和网络的不断发展，测控仪表正朝着智 能化、网络化、集成化的方向发展，研制一种水质电导率智能传感器， 使之不仅集成先进的四环电极探头，同时集成现场总线通信功能的变 送调理电路，此传感器具有广泛的应用价值和市场前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除探头极化效应、抗污染、测量范围 大，价格便宜，且具有自校准补偿、自诊断、即插即用、能耗管理功 能一体化特点的用于检测水体电导率的水质电导率智能传感器。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种水质电导率智能传 感器，所述传感器包括：温度电导率探头，用于传感水体的温度和电 导率；信号调理模块，与所述温度电导率探头连接，与所述温度电导 率探头构成传感电路，并且对输出信号进行滤波和放大；微处理器， 与所述信号调理模块连接，用于对所述信号调理模块输入的信号数字 化，并采用IEEE1451标准进行通道标定与校准；总线接口模块，与 所述微处理器连接，用于网络化与即插即用功能；电源模块，在微处 理器的控制下给所述传感器各部分电路供电，实现低功耗特点。

其中，所述温度电导率探头包括一体化的温度探头和电导率探 头。

其中，所述电导率探头包括：绝缘体，所述绝缘体上设置有两个 电流电极，在所述电流电极之间设置有两个电压电极，所述绝缘体外 部设置有绝缘保护套。

其中，所述交流电极还依次连接有正弦电路和恒流电路，所述正 弦电路用于产生正弦波电流，所述恒流电路用于稳定电流波形。

其中，所述信号调理模块包括：峰值检波电路，用于获取所述电 导率信号的峰值信号。

其中，所述电源模块稳压后给微处理器供电，同时受微处理器控 制给所述传感器各部分电路供电。

其中，所述微处理器模块内嵌IEEE1451标准的STIM模块，具 有TEDS表格，实现电导率测量标定与自补偿功能，直接输出工程量。

其中，所述总线接口模块在硬件实现上采用RS485总线，在软 件协议上支持IEEE1451规范，实现即插即用功能。

上述技术方案具有如下优点：

1、本发明使用专门设计的四环电导电极，此电极性能较市场广 泛使用的二电极电导率探头具有一系列的优势。它能有效防止电极极 化，延长电极寿命，确保测量数据的准确性，减少水体对探头的污染 所引起的测量误差。

2、本发明由于将温度探头和电导率探头集成为一个总的温度电 导率探头，由此可以同时对一个测点进行温度和电导率测量，保证被 测点位置上的同一性和参数在时间上的实时性，适应了自动化监控技 术的检测要求。