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智能电导率测量系统的研制

智能电导率测量系统的研制

摘要

电导率的测量广泛应用于环境监测、工业流程控制、医药卫生、科学研究和产品质量
检验过程,其中环境水质监测、电子工业用水水质评定是最为突出的应用例子。随着工业
的不断发展,越来越多的产品、技术开始对介质的导电性能、成份要求给出准确的分析和
评价,而且在实时性、准确度等方面提出了更高的要求。本文研制了一种智能电导率测量
仪,并介绍了其研制背景、设计思路和使用效果。该测量仪可实现无线传输并可组成分布
式测量网络,满足多点同时测量,远距离实时监控的要求。
本文所做工作主要有以下几个方面:
(1)设计了一种基于单片机 C8051F020 液体电导率智能测量仪,其量程范围是
0μS·cm-1~105μS·cm-1,满度相对误差小于 1%。该测量仪可实现自动量程切换;自动温度
补偿;可设置电导率超限报警,自动进放水等功能。该装置采用了双极性方波脉冲电压源
作为系统的激励源,通过快速的正负极性电压切换来削弱系统采用直流激励时带来的极化
效应,并能够在测量的瞬间有效克服电容效应的影响,较传统的采用交流法作为系统激励
源的电导测量系统而言,后续的信号处理电路结构简单,处理速度快。
(2)通过对标准电阻多次测量,并借助软件 Matlab 的数据拟合功能,在不同增益值的
测量范围内进行系统标定,并获得 6 个标定模型。
(3)以 51 单片机为核心构成电导率测量无线传输系统。针对多点同时测量的需求可组
成传输网络。分机与主控机的通信采用无线通讯方式,与有线技术相比,无线技术主要具
有成本低、携带方便、省去布线烦恼等优点。无线通讯以采用无线电台方式,在无线通讯
中对传输数据进行 CRC 校验,提高了数据传输的可靠性。由监控计算机直接通过 232 串行
通讯读取主控机处理后的数据。

关键词:电导率,单片机 C8051F020,双极性方波脉冲电压,数据拟合,无线传输




ii
河北工业大学硕士学位论文

THE DEVELOPMENT OF INTELLIGENCE ELECTRICAL
CONDUCTIVITY MEASUREMENT SYSTEM



ABSTRACT


The measure of electrical conductivity has always abroad applied such fields as
environmental inspection, industrial flow control, medical sanitation, science research and
products' quality check. The checking to water quality and the assessing to electron industrial
water are the most evident. With the development of industry, there is a growing concern over
the electric conduction function ponent of the medium in increasing products and
technology. Furthermore, the higher demands are needed for the real-time and accuracy. This
paper presents a intelligence type of electrical conductivity measurement system developed and
introduces its developed background, designed ideology , applied effect. The measuring result
can be monitored by the puter through the wireless transmission. The system can be
used in industry for real-time measurement and monitor in a long distance.
The main works are listed as follows:
(1) Using C8051F020 singleship puter, developed a intelligen