電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、液相體系廣泛存在于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，作為液體的基本物理參數(shù)之一，電導(dǎo)率不僅可以反映液體的導(dǎo)電能力，而且可以反映液體各成分的濃度等其他重要信息，因此研究液體電導(dǎo)率的測(cè)量具有非常重要的意義。
　　 電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量方法(C4D)是一種重要的非接觸式電導(dǎo)測(cè)量方法，具有非接觸、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，作為一種相對(duì)較新的測(cè)量方法，目前主要用于實(shí)驗(yàn)室分析，系統(tǒng)的使用環(huán)境較好，并且管道尺寸主要限于毛細(xì)管道尺度下。針對(duì)這種情

2、況，本文基于該新技術(shù)，尋求可以用于常規(guī)工業(yè)領(lǐng)域的C4D系統(tǒng)，初步針對(duì)具有更廣泛應(yīng)用范圍的毫米級(jí)管道進(jìn)行研究。本文首先對(duì)系統(tǒng)傳感器幾何尺寸對(duì)測(cè)量性能的影響進(jìn)行分析，然后，分析了屏蔽罩的影響，最后，利用得到的規(guī)律選擇傳感器參數(shù)，構(gòu)建大口徑(毫米級(jí)管道)C4D測(cè)量裝置。本文的主要工作如下：
　　 (1)搭建一套C4D測(cè)量裝置，該套裝置由激勵(lì)電壓源、C4D傳感器、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)五部分組成，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采

3、集、記錄和顯示。同時(shí)，利用仿真軟件COMSOL Multiphysics和Matlab編寫了有限元仿真程序。
　　 (2)研究電極長(zhǎng)度變化對(duì)C4D系統(tǒng)性能的影響。對(duì)多種毫米級(jí)管道仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了研究和分析，研究表明，增大電極長(zhǎng)度對(duì)于提高檢測(cè)系統(tǒng)性能是有利的。系統(tǒng)存在有效的電極長(zhǎng)度，在有效電極長(zhǎng)度范圍內(nèi)，系統(tǒng)靈敏度與電極長(zhǎng)度為單調(diào)關(guān)系，電極長(zhǎng)度越長(zhǎng)，靈敏度越高；在有效電極長(zhǎng)度范圍外，系統(tǒng)靈敏度基本保持不變。
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4、)研究電極間距變化對(duì)C4D系統(tǒng)性能的影響。對(duì)多種毫米級(jí)管道仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了研究和分析，研究表明，電極間距變小，系統(tǒng)輸出電流值變大，靈敏度提高，但是靈敏度曲線變陡，并且隨著溶液濃度的變大而較快趨于零，系統(tǒng)的測(cè)量范圍變窄。
　　 (4)研究屏蔽罩對(duì)C4D系統(tǒng)性能的影響。通過理論分析和多條毫米管道的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證實(shí)了在C4D系統(tǒng)中，通過引入接地屏蔽罩可以有效地消除激勵(lì)電極與檢測(cè)電極通過空氣耦合形成的雜散電容的影響，對(duì)于檢測(cè)系統(tǒng)是有利