[发明专利]一种电导率/频率转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电导率/频率转换电路，用于检测溶液的电导率。

背景技术

 现有的溶液电导率的测量方法是，将一电导电极插入溶液中构成一电导池，溶液的导电性能可用电导电极间的溶液电阻R_X的倒数电导1/R_X表示，将溶液电阻R_X与一基准电阻R串联后，在该串联电路的两端施加一交流电压U（交流电压不会使电极与溶液接触的界面上发生极化，保证测量的准确性），然后测量溶液电阻上的电压U_X，根据欧姆定律U_X=U×R_X/(R_X+R)可知，电压U_X与溶液电阻R_X成一对应关系。然而这种测量方法所使使用的测量装置的结构较为复杂：1、需要设置一振荡器器来产生交流电压U，还要设置一放大电路来对所测到的信号电压U_X进行放大，对放大后的信号电压U_X还需要进行整流检波将其转换成直流信号电压；2、对振荡器有较高的要求即振荡器的输出信号电压的幅值必须保证稳定。再者在许多场合需要对溶液的电导率进行自动控制，这需要将电导率的直流模似信号转换成数字信号，供计算机控制系统进行处理，将直流模似信号转换成数字信号还需要一A/D转换装置。

另外在测量高浓度溶液电导率时，由于电导电极上的电流密度较大，会在电极表面形成双电层产生化学极化，或使电极附近溶液的浓度发生变化产生浓差极化，使测量的电导率低于标准值；而在测量低电导率溶液如纯水时由于电导电极存在一等效并联电容，使测量的电导率高于标准值；为降低极化误差和并联电容效应误差，在测量时要采用不同的交流电压的频率，使得交流电压源的设计更为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电导率/频率转换电路，将溶液的电导率转换频率信号输出，该转换电路结构简单，并能自动补偿电导池的极化误差和并联电容效应误差。

本发明的技术方案是其新的电路结构，它包括比较器A1、模拟开关IC、电阻R1-R3、电容C，其特征是，电阻R1、R2、R3的一端与比较器A1的同相输入端相连接，电阻R1的另一端接电源VDD，电阻R2的另一端接比较器的输出端，电阻R3的另一端接地，比较器的反相输入端通过电容C接地，在比较器的反相输入端与模拟开关IC的公共端5脚之间接有电导电极DDJ，模拟开关IC的常闭端6脚接电源VDD，模拟开关IC的常开端4脚接地，反相器的输出端输出一方波信号其频率与电导电极中溶液电阻成一比例关系。

所述的电阻R1、R2、R3的阻值为10K欧姆，所述的电容C的容量为0.1微法，所述的电导电极的电极常数为1.0。

本发明的有益效果是：1、采用简单的电路结构，将电导电极间溶液的电阻率转换成对应的频率信号；2、该电路能随溶液电阻率的大小自动变换流过溶液电阻的电流频率，自动补偿电导池的并联电容效应误差和极化误差。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图2为图1的工作波形图。

具体实施方式

现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本发明的电路结构见图1，它包括比较器A1、模拟开关IC、电阻R1-R3、电容C、电导电极DDJ，其相互连接关系是，电阻R1、R2、R3的一端与比较器A1的同相输入端相连接，电阻R1的另一端接电源VDD，电阻R2的另一端接比较器的输出端，电阻R3的另一端接地，比较器的反相输入端通过电容C接地，在比较器的反相输入端与模拟开关IC的公共端5脚之间接有电导电极DDJ，模拟开关IC的常闭端6脚接电源VDD，模拟开关IC的常开端4脚接地，模拟开关IC的控制端1脚与比较器的输出端相连接，该电路构成一方波发生器，反相器的输出端输出一方波信号，其频率与电导电极中溶液电阻成一比例关系。

所述的比较器的型号为LM311或其他功能相似的型号，所述的模拟开关的型号为MAX4729，为单刀/双掷开关，其导通电阻小于3欧姆。

所述的的电阻R1、R2、R3构成一正反馈电路，将比较器输出端上的电平信号反馈到比较器的同相输入端，电阻R1、R2、R3的阻值为10K欧姆，当比较器输出端呈高电平时，比较器同相输入端的电压约为电源电压的2/3，当比较器输出端呈低电平时，比较器同相输入端的电压约为电源电压的1/3；改变电阻R1、R2、R3的阻值，可改变比较器同相输入端的电压。

所述的电容C为0.1微法的钽电容，电源VDD的电压为+5V，为比较器、模拟开关提供工作电源。