CN114740269A - 高精度在线电导率测量方法及测量装置 - Google Patents

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李兴宁
孙甜
司广全
田利
戴鑫
付金良
吴清阳
张龙明
关曼莉
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Zhejiang Xire Lihua Intelligent Sensor Technology Co ltd
Huaneng Power International Inc
Huaneng Yangpu Thermal Power Co Ltd
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Zhejiang Xire Lihua Intelligent Sensor Technology Co ltd
Huaneng Power International Inc
Huaneng Yangpu Thermal Power Co Ltd
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Abstract

本发明属于分析检测技术领域，涉及一种高精度在线电导率测量方法及测量装置，方法包括：1)将电导率传感器沉浸在待测液体中，向电导率传感器施加交流电信号，同时测量电导率传感器上的电压值U以及流过电导率传感器的电流有效值I；2)利用公式计算待测液体的电导率值σ＝I/U；交流电信号为正弦交流信号。本发明具有测量误差小，精度高、测量效率高的优点。

Description

高精度在线电导率测量方法及测量装置
技术领域
本发明属于分析检测技术领域，涉及一种高精度在线电导率测量方法及测量装置。
背景技术
电导率的测量广泛应用于农业、工业、医药卫生、科学研究和国防各个领域，在生产生活中起到了极大的作用，因此要对样品的电导率进行测量，为实际生产提供数据指导。
传统的电导率测量方法有四种，电阻分压法、平衡电桥法、频率法、运放法，这些方法产生的极化效应和双电层电容效应使得测量结果出现测量误差，测量精度；现有的电导率是通过仪器测量，但是在实际操作时，由于水质的成分，温度等因素的影响，根据现有研究，温度对电导率影响较大，在检测电导率时要手动进行温度补偿，且水质的成分复杂，很大程度上影响检测仪器的精度下降，使得测量结果精确度低，仪器在使用一段时间后，要进行标定校准，增加维护工作时间和费用，降低检测效率；现有的电导率仪体积较大，不便于携带，且占用空间大。
发明内容
针对现有电导率检测存在测量精度低的技术问题，本发明提供一种高精度在线电导率测量方法和测量装置，具有测量误差小，精度高、测量效率高的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高精度在线电导率测量方法包括：
1)将电导率传感器沉浸在待测液体中，向电导率传感器施加交流电信号，同时测量电导率传感器上的电压值U以及流过电导率传感器的电流有效值I；
2)利用公式计算待测液体的电导率值σ＝I/U。
进一步的，所述步骤1)中，所述交流电信号为正弦交流信号。
进一步的，所述步骤1)中，电导率传感器的量程为0.1μS～10S，电导率传感器的电阻值为10MΩ～0.1Ω。
一种高精度在线电导率测量方法的测量装置，包括电导率传感器、电压表、电流表、交流电和电阻，所述电导率传感器一端依次经电阻、交流电和电流表后与电导率传感器另一端相连；所述电流表经电压表与电阻连接，所述电导率传感器与电压表相连。
进一步的，所述电导率传感器由相互平行的第一电极和第二电极组成；所述电压表分别与第一电极和第二电极相连；所述第一电极与电阻相连；所述第二电极与电流表相连。
进一步的，所述第一电极和第二电极均为不锈钢电极、钛钯合金电极或石墨电极。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的电导率测量方法，将电导率传感器沉浸在待测液体中，向电导率传感器施加交流电信号，同时测量电导率传感器上的电压值U以及流过电导率传感器的电流有效值I；I/U的比值为待测液体的电导率值。本发明的方法可最大程度上减弱极化效应和双电层电容效应带来的测量误差，提高测量精度。
2、本发明提供的测量方法，可在0.1μS～10S(10MΩ～0.1Ω)电导率范围内对测量结果进行温度补偿，提高测量精度大于0.3％。
附图说明
图1为本发明提供的电导率测量原理图；
图2为本发明提供的电导率测量电路示意图；
其中：
1—第一电极；2—第二电极；3—电导率传感器；4—电压表；5—电阻；6—电流表；7—交流电源。
具体实施方式
现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
实施例
参见图1，本实施例提供的高精度在线电导率测量装置，包括电导率传感器3、电压表4、电阻5、电流表6和交流电源7，电导率传感器3一端依次经电阻5、交流电源7和电流表6后与电导率传感器3另一端相连；电流表6经电压表4与电阻5连接，电导率传感器3与电压表4相连。
本实施例提供的电导率传感器3由相互平行的第一电极1和第二电极2组成；电压表4分别与第一电极1和第二电极2相连；第一电极1与电阻5相连；第二电极2与电流表6相连。
本实施例中，第一电极1和和第二电极2均为不锈钢电极、钛钯合金电极或石墨电极；不锈钢电极为316型不锈钢。
本实施例提供的高精度在线电导率测量方法，其特征在于，所述高精度在线电导率测量方法包括：
1)将电导率传感器3沉浸在待测液体中，向电导率传感器3施加交流电信号，同时测量电导率传感器3上的电压值U以及流过电导率传感器3的电流有效值I；
2)利用公式计算待测液体的电导率值σ＝I/U。
本步骤1)中，交流电信号为正弦交流信号，通过交流电源7来施加。
本步骤1)中，电导率传感器3的量程为0.1μS～10S，电导率传感器3的阻值为10MΩ～0.1Ω。
本发明提供的电导率测量方法适用于测量液体的离子含量、水质分析、工业质量控制以及化学分析，经过对液体进行温度补偿可在0.1μS～10S(10MΩ～0.1Ω)电导率范围内提供优于0.3％的精度，同时本发明的测量方法，可最大程度上减弱极化效应和双电层电容效应带来的测量误差，提高测量精度。
基于本发明的电导率测量方法，提出了一种基于嵌入式***的双频率正弦交替法电导率测试仪。该***以嵌入式***作为平台，利用其产生的正弦信号作为激励，利用两次测量参数，联合方程组计算出溶液电导率，分别将两次输入激励信号与输出测量信号发送给上位机，利用Labview和Matlab软件对所测得的数据进行可视化编程处理，方便用户对电导率所测数据进行查询和分析。
具体方法：搭建双频正弦法电导率的测量电路(如图2所示)，其测量原理是分别加入频率为w1的正弦激励信号Ui1和频率为w2的正弦激励信号Ui2，分别测得所对应的输出电压Uo1和Uo2，根据Uo1与Ui1和Uo2与Ui2的关系，建立数学方程组σ＝I/U，通过数学运算获得电导率。

Claims (6)

1.一种高精度在线电导率测量方法，其特征在于，所述高精度在线电导率测量方法包括：
1)将电导率传感器(3)沉浸在待测液体中，向电导率传感器(3)施加交流电信号，同时测量电导率传感器(3)上的电压值U以及流过电导率传感器(3)的电流有效值I；
2)利用公式计算待测液体的电导率值σ＝I/U。
2.根据权利要求1所述的高精度在线电导率测量方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述交流电信号为正弦交流信号。
3.根据权利要求2所述的高精度在线电导率测量方法，其特征在于，所述电导率传感器(3)的量程为0.1μS～10S，电导率传感器(3)的电阻值为10MΩ～0.1Ω。
4.一种实现权利要求3所述的高精度在线电导率测量方法的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括电导率传感器(3)、电压表(4)、电阻(5)、电流表(6)和交流电源(7)，所述电导率传感器(3)一端依次经电阻(5)、交流电源(7)和电流表(6)后与电导率传感器(3)另一端相连；所述电流表(6)经电压表(4)与电阻(5)连接，所述电导率传感器(3)与电压表(4)相连。
5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述电导率传感器(3)由相互平行的第一电极(1)和第二电极(2)组成；所述电压表(4)分别与第一电极(1)和第二电极(2)相连；所述第一电极(1)与电阻(5)相连；所述第二电极(2)与电流表(6)相连。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述第一电极(1)和第二电极(2)均为不锈钢电极、钛钯合金电极或石墨电极。
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