[发明专利]一种基于电阻抗成像的凝胶电导率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种凝胶电导率测量方法，尤其是涉及一种基于电阻抗成像的凝胶电导率测量方法。

背景技术

目前，实验室测量凝胶的一般技术是利用阻抗分析仪测出凝胶阻值R，再用长度测量工具测量得到凝胶的形状参数，如圆柱体凝胶的底面直径d、高度h等，然后利用下面的数学公式计算得到凝胶的电阻率，再求倒数得到凝胶电导率σ。以圆柱体凝胶为例：

R=ρ·LS]]>

ρ=R·SL=R·0.25·π·d2h]]>

σ=1ρ=4·hπ·R·d2]]>

然而，这种方法不仅成本很高(高精度的阻抗分析仪价格昂贵)，而且无法测量形状不规则的凝胶的电导率。而且，上述技术无法判断凝胶电导率是否分布均匀，只能测得整块凝胶的平均电导率。另外，在上述测量过程中，电极与凝胶表面接触，电极会对凝胶表面施加一定压力，这不足以完全消除接触阻抗，还造成凝胶电阻抗的变化，从而引入误差，接触阻抗和凝胶电阻抗变化的大小与压力大小有关。

发明内容

为了克服直接测量技术不能测量不规则形状的凝胶，不能验证凝胶电导率的均匀性以及受到接触阻抗等因素影响的不足，本发明提供了一种基于电阻抗成像的凝胶电导率测量方法，对于任意形状的凝胶，只要其电导率分布均匀，测量电极与凝胶不接触，就可以方便地测量一定频率的电流激励下凝胶的电导率值。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种基于电阻抗成像的凝胶电导率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将凝胶放置于盛有导电溶液的电阻抗实验水槽中；

2)用电阻抗成像数据采集系统进行电流激励和电压采集，并使用灵敏度算法进行电导率图像重建；

3)根据得到的成像结果，判断凝胶的电导率是否等于溶液的电导率，如为否，执行步骤4)，否则，通过液体电导率仪测量溶液的电导率，即得到凝胶的电导率；

4)调整溶液电导率，并返回步骤3)。

凝胶被放置于用于电阻抗实验的水槽中，凝胶的高度至少与电极的上边缘平齐，凝胶的位置应尽量靠近而又不接触电极片；目标物越接近电极，测量灵敏度越高，结果越精确，但不能接触电极片，以免产生接触阻抗。

所述的导电溶液为食盐水，通过加盐或蒸馏水增大或减小食盐水的电导率。

所述的用电阻抗成像数据采集系统进行电流激励和电压采集具体为：

1)通过压控电流源使信号发生器产生恒定电流输出的正弦波信号；

2)再经过模拟开关选择敏感电极阵列中的一对电极施加激励电流，依次测量其余所有相邻电极对之间的电压，然后重复步骤2)，直至所有的电极对都激励过；

3)此时得到的测量电压，经过缓冲装置以减少噪声，再经过可编程增益放大器差分放大和滤波解调后，最后经过模数转换后传输给计算机；