[发明专利]基于LM3S8962的智能氟化氢水分测量仪

说明书

所属技术领域

本发明涉及基于LM3S8962的智能氟化氢水分测量仪。

背景技术

物质水分含量是决定其生物、化学和物理特性的重要指标。物质水分含量的准确测量具有重要的意义与价值。工业无水氟化氢是一种化工产品，广泛应用于化学工业、石油、原子能等行业。无水氟化氢在烷基化、缩合、聚合等有机合成过程中被用作催化剂；可作为工业上所使用的强氧化剂；也是制取各种无机氟化物和有机氟化物的基本原料。在核武器生产和原子能工业中，无水氟化氢是用作制造六氟化铀的原料，同时也是生产火箭燃料的重要原料。

在微量水分测量领域，目前市场上最常用的是卡尔·费休库仑法水分测定仪。卡尔·费休库仑法水分测定仪是一种离线测量仪器，很难满足工业现场在线实时测量的需要。再者，无水氟化氢具有很强的腐蚀性和毒性且极易挥发，不易取样，因此卡尔·费休库仑法水分测定仪不再适用于无水氟化氢水分含量的测量。无水氟化氢的水分含量和其电导率有着数据对应关系，与此同时，电导率测量现已成为很成熟的一项技术，因此可采用测量无水氟化氢的电导率的方法来确定其水分含量。

发明内容

为解决上述问题，本发明设计了基于LM3S8962的智能氟化氢水分测量仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于LM3S8962的智能氟化氢水分测量仪由正弦交流激励信号电路，有效值检测电路和A/D 采样电路组成。

所述正弦交流激励信号电路，正弦交流激励信号模块是利用微控制器 LM3S8962 通过最高工作频率为 40MHz 的 3 个串行接口对 AD9833 进行控制，输出正弦激励信号。AD9833提供休眠功能，最大限度减少没被使用的部分的电流损耗。

所述有效值检测电路，采用 AD8436 对正弦信号的有效值进行检测。AD8436 是 ADI 公司新一代高精度、低功耗、实现有效值转为直流等效值的转化器单片系统。

所述A/D采样电路，采用美国ADI公司生产的16位模数转换器AD7705。AD7705是完整的低成本Σ-Δ模数转换器（ADC），抗干扰能力强，采用3V或者5V供电，拥有低功耗特性，在3V时最大功耗为1m W，因此能用在本地供电、环路供电或电池供电等多种应用环境中。

本发明的有益效果是，基于LM3S8962的智能氟化氢水分测量仪，采用基于 ARM Cortex-M3内核的高性能嵌入式微处理器LM3S8962和嵌入式操作系统μC/OS-II为核心，运用AD9833可编程波形发生器作为正弦激励信号源，并且使用16位高精度A/D转换器件，具备稳定性好、精度高、实时性好和功耗低等特点。

附图说明

图1是系统总体结构图。

图2是正弦交流激励信号电路图。

图3是有效值检测电路电路图。

图4是A/D采样电路图。

具体实施方式

在图1中，电导率仪以 LM3S8962 作为微处理器，包含电源模块、时钟模块、正弦交流激励信号模块、故障报警模块、有效值检测电路模块、A/D采样模块、触摸屏显示模块、数据存储模块、以太网接口模块等。利用微控制器 LM3S8962 控制正弦交流激励产生电路产生两个频率的正弦交流激励；利用有效值检测电路模块检测交流信号的有效值，转化为直流信号输出；高精度A/D采样模块实现对直流信号的采集和转化；智能氟化氢水分测量仪相应的参数和测量值等数据保存于数据存储模块中；为了实现更友好的人机交互，采用了触摸屏显示模块；以太网接口用以实现对仪表的远程监控。

在图2中，正弦交流激励信号模块是利用微控制器 LM3S8962 通过最高工作频率为 40MHz 的 3 个串行接口对 AD9833 进行控制，输出正弦激励信号。AD9833提供休眠功能，最大限度减少没被使用的部分的电流损耗。AD9833 频率寄存器是 28 位的，当主频时钟为

1MHz 时，其精度能够达到 0.004Hz；当主频时钟为25MHz 时，精度为0.1Hz。AD9833提供休眠功能，最大限度减少没被使用的部分的电流损耗。

在图3中，采用 AD8436 对正弦信号的有效值进行检测。AD8436 是 ADI 公司新一代高精度、低功耗、实现有效值转为直流等效值的转化器单片系统。AD8436 可以选择单电源或者双电源供电，单电源供电范围是4.8V至36V，双电源供电范围是 ±2.4V 至±18V。AD8436 转化精度为±10μV ，具有宽动态输入范围，从100μVrms至3Vrms满量程的输入范围，在采用外部调整时，输入值更大。

在图4中，采用美国ADI公司生产的16位模数转换器AD7705。AD7705是完整的低成本Σ-Δ模数转换器（ADC），抗干扰能力强，采用3V或者5V供电，拥有低功耗特性，在3V时最大功耗为1m W，因此能用在本地供电、环路供电或电池供电等多种应用环境中。AD7705具备片内可编程增益放大器，实现从1至128的增益设置，在无须使用外部信号调节硬件的情况下，便可接受低电平和高电平模拟输入。