動(dòng)態(tài)雙極性脈沖法電導(dǎo)率測量儀的研制.pdf

1、近年來，我國水資源問題日益嚴(yán)重，各行各業(yè)均受到不同程度的影響，尤其是農(nóng)業(yè)方面。我國人口眾多，農(nóng)業(yè)又是人類生存的根本，而水資源短缺和水資源污染問題給農(nóng)業(yè)領(lǐng)域帶來的是致命的影響，已經(jīng)逐漸危及到了人類及其子孫的日常生活。水資源的現(xiàn)狀提示我們必須大力著手于水資源問題的研究，如何緩解和解決水資源問題已經(jīng)成了我國急切需要解決的重要問題。電導(dǎo)率是水質(zhì)檢測和分析中的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，其相關(guān)的檢測設(shè)備在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
　　

2、在水質(zhì)檢測和分析的過程中，有關(guān)電導(dǎo)率測量方面的設(shè)備已經(jīng)成了必不可少的常規(guī)儀器。電導(dǎo)率在測量過程中會(huì)受到多種因素的影響，主要的影響因素有電極極化效應(yīng)、電容效應(yīng)和溫度效應(yīng)，所以如何提高電導(dǎo)率測量儀的精度是有關(guān)電導(dǎo)率儀研究方面需要克服的問題。本文結(jié)合中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心的水資源調(diào)查項(xiàng)目，采用動(dòng)態(tài)雙極性脈沖測量法作為儀器的測量原理，研發(fā)設(shè)計(jì)了一款手持式電導(dǎo)率測試儀。該方法的激勵(lì)脈沖信號(hào)為兩個(gè)交替變化、幅值相同、極性相反的方波信

3、號(hào)，其在測量過程中不僅可以減弱電極的極化效應(yīng)，還可以很大程度上降低電容效應(yīng)對(duì)測量結(jié)果的影響。
　　本文設(shè)計(jì)的儀器使用環(huán)境大部分為野外，且是采用電池供電的手持式設(shè)備，所以在保證儀器高精度的前提下，儀器的功耗必須盡可能小。儀器的硬件設(shè)計(jì)以MSP430F5438單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了低功耗電源供電模塊;為了提高測量精度降低電容效應(yīng)的影響，以動(dòng)態(tài)雙極性脈沖法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了頻率和幅值均可調(diào)整的動(dòng)態(tài)雙極性脈沖發(fā)生電路;為降低環(huán)境溫度對(duì)測量結(jié)果的影

4、響，設(shè)計(jì)了RTC熱敏電阻構(gòu)成的溫度補(bǔ)償模塊電路;為了保證儀器在全量程范圍的精度，設(shè)計(jì)了量程自動(dòng)切換電路及人機(jī)交互模塊等。在軟件設(shè)計(jì)方面，為了消除偶然脈沖干擾，使用中位值平均濾波法對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，有效消除了干擾。根據(jù)各模塊的功能采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，給出了各功能模塊的程序框圖，采用C語言編制了相應(yīng)的儀器程序。通過程序調(diào)試和實(shí)際測量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，表明儀器具有較好的性能和精度，電導(dǎo)率測量儀的測量范圍為1～104μS/cm，測量誤差為±1