[发明专利]一种可补偿环境变化的电导率测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种可补偿环境变化的电导率测量装置及测量方法，该装置包括电导率传感器和信号处理电路，电导率传感器包括位于传感器外壳内的初级磁芯、次级磁芯和液体导流管，初级磁芯上绕有初级绕组，次级磁芯上绕有次级绕组，初级绕组和次级绕组的缠绕方向相反；初级磁芯和次级磁芯之间有液体回路和电阻回路，液体回路上存在液体电阻R_w，电阻回路的导线在初级磁芯和次级磁芯上各绕一圈并在两磁芯间隙处交叉，电阻回路中串入回路电阻R_r和模拟开关S1；信号处理电路包括依次连接的反相放大电路、积分电路、采样保持电路、A/D模块和MCU。本发明所公开的装置及方法可以补偿温度等外部环境变化引起的测量值漂移，实现液体电导率的精确测量。

技术领域

本发明涉及海洋监测技术领域，特别涉及一种可补偿环境变化的电导率测量装置及测量方法。

背景技术

电导率是液体的一项基本特性参数，电导率传感器在工业生产和海洋监测中得到了广泛应用。目前常用的电导率测量传感器有电极式、感应式两种。后者基于电磁感应原理，由初级线圈、次级线圈和导电液体回路组成。初级线圈绕组通以交变电流，产生的环形交变磁场通过导电液体回路在次级线圈中产生感应电动势，测量感应电动势，通过定标，即可获取液体的电导率。这种测量方法响应速度快，传感器不易被污染物附着。但是线圈的磁芯磁导率受温度等环境因素影响明显，从而导致线圈电感和感应电动势的变化，影响了测量精度。

为了解决上述问题，有必要在传感器中增加环境补偿功能，以改善感应式电导率传感器的环境适应性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可补偿环境变化的电导率测量装置及测量方法，以达到补偿温度等外部环境变化引起的测量值漂移，可以实现液体电导率的精确测量的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可补偿环境变化的电导率测量装置，包括电导率传感器和信号处理电路，所述电导率传感器包括位于传感器外壳内的初级磁芯、次级磁芯和液体导流管，所述液体导流管穿过初级磁芯和次级磁芯，所述初级磁芯上绕有初级绕组，所述次级磁芯上绕有次级绕组，所述初级绕组和次级绕组的缠绕方向相反；所述初级磁芯和次级磁芯之间有液体回路和电阻回路，所述液体回路上存在液体电阻R_w，所述电阻回路的导线在初级磁芯和次级磁芯上各绕一圈并在两磁芯间隙处交叉，所述电阻回路中串入回路电阻R_r和模拟开关S1；所述信号处理电路包括依次连接的反相放大电路、积分电路、采样保持电路、A/D模块和MCU，所述采样保持电路包括并联的采样保持电路I和采样保持电路II。

上述方案中，所述反相放大电路和积分电路之间设置模拟开关S2，所述积分电路的电容C1两端并联模拟开关S3，所述积分电路和采样保持电路I之间设置模拟开关S4，所述积分电路和采样保持电路II之间设置模拟开关S5。

一种可补偿环境变化的电导率测量方法，采用上述的一种可补偿环境变化的电导率测量装置，包括如下步骤：

步骤一，将电导率传感器浸入待测液体中，液体导流管的内部及传感器外壳的外部充满待测液体，形成液体回路；

步骤二，MCU控制产生激励信号，输入初级绕组，所述激励信号为标准方波信号；

步骤三，液体回路和电阻回路产生的锯齿波形感应电动势经反相放大电路放大后，由积分电路进行累加，而后进入采样保持电路I和采样保持电路II，等待A/D模块读取、转换；通过控制模拟开关S1～S5的开启和闭合，控制电信号的流向，分别测量液体回路产生的感应电动势V_w，和电阻回路产生的感应电动势V_r；

步骤四，计算液体回路的电导率k_w，