阅读说明：本技术 一种电导率测量装置 (Conductivity measuring device ) 是由 董剑峰 李辉 黄升 汤杰 段欣念 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电导率测量装置,池体用于放置被测液体,电压部与第一电极、第二电极连接,用于通过第一电极、第二电极向池体内被测液体施加电压,电流输出电路与第一电极、第二电极连接,用于通过第一电极、第二电极采集池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给数据处理部；电压输出电路与第三电极、第四电极连接,用于通过第三电极、第四电极采集池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给数据处理部；数据处理部用于根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。本电导率测量装置采用四电极式,能够同步地采集电压信号和电流信号,进而运算出被测液体的电导率结果,与现有技术相比能够提高电导率测量精度。(The invention discloses a conductivity measuring device, wherein a cell body is used for placing a measured liquid, a voltage part is connected with a first electrode and a second electrode and is used for applying voltage to the measured liquid in the cell body through the first electrode and the second electrode, and a current output circuit is connected with the first electrode and the second electrode and is used for collecting the current of the measured liquid in the cell body through the first electrode and the second electrode and transmitting the obtained current signal to a data processing part; the voltage output circuit is connected with the third electrode and the fourth electrode and is used for collecting the voltage of the liquid to be detected in the cell body through the third electrode and the fourth electrode and transmitting the obtained voltage signal to the data processing part; the data processing part is used for calculating the conductivity measurement result of the measured liquid according to the obtained voltage signal and current signal. The conductivity measuring device adopts a four-electrode type, can synchronously acquire voltage signals and current signals, further calculates the conductivity result of the measured liquid, and can improve the conductivity measuring precision compared with the prior art.)

一种电导率测量装置

技术领域

本发明涉及电导率测量技术领域，特别是涉及一种电导率测量装置。

背景技术

电导率传感器用于测量液体的电导率，是工程技术研究领域一项非常重要的技术，电导率传感器被广泛应用于人类生产生活中，成为电力、化工、环保、食品、半导体工业、海洋研究开发等工业生产和技术开发中必不可少的检测与监测装置，电导率传感器可以用于对工业生产用水、人类生活用水、海水特性、电池中电解液性质等进行测量和检测。

根据测量原理和方法的不同，电导率传感器可以分为电极型电导率传感器、电感型电导率传感器以及超声波电导率传感器。电极型电导率传感器是根据电解导电原理采用电阻测量法，对电导率实现测量，其测量电极在测量过程中表现为一个复杂的电化学系统。电感型电导率传感器是依据电磁感应原理实现对液体电导率的测量，超声波电导率传感器是根据超声波在液体中的变化对电导率进行测量。其中以前两种传感器应用最为广泛。

上述现有的各种电导率传感器的测量过程都是对电导池施加电压，在此过程中先采集电压，然后采集电流，根据采集的电压和电流计算电导率，采集电压和采集电流不是同步进行，因此会造成电导率的测量精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电导率测量装置，能够提高电导率测量精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电导率测量装置，包括池体、第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、电压部、电流输出电路、电压输出电路和数据处理部；

所述池体用于放置被测液体，所述电压部与所述第一电极、所述第二电极连接，用于通过所述第一电极、所述第二电极向池体内被测液体施加电压，所述电流输出电路与所述第一电极、所述第二电极连接，用于通过所述第一电极、所述第二电极采集所述池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给所述数据处理部；

所述电压输出电路与所述第三电极、所述第四电极连接，用于通过所述第三电极、所述第四电极采集所述池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给所述数据处理部；

所述数据处理部用于根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。

优选的，所述电压部具体用于通过所述第一电极、所述第二电极向池体内被测液体施加正向电压且持续预设时间段，而后通过所述第一电极、所述第二电极向池体内被测液体施加负向电压且持续预设时间段。

优选的，所述数据处理部具体用于对向被测液体施加正向电压时采集的电压信号和向被测液体施加负向电压时采集的电压信号做平均，对向被测液体施加正向电压时采集的电流信号和向被测液体施加负向电压时采集的电流信号做平均，根据求取平均后得到的电压值和电流值运算出被测液体的电导率测量结果。

优选的，所述电压部输出正向电压的电压大小可调，所述电压部输出负向电压的电压大小可调。

优选的，所述电流输出电路包括依次相连的电流电压转换电路、第一放大电路和模数转换器；

所述电流电压转换电路用于将采集的电流信号转换为电压信号；

所述第一放大电路用于对得到的电压信号进行放大处理；

所述模数转换器用于对电压信号进行模数转换并将转换后的信号传输给所述数据处理部。

优选的，所述电流输出电路还包括：

第一滤波器，用于对所述电流电压转换电路输出的电压信号滤除噪声并将处理后的电压信号传输到所述第一放大电路；

第一滤波电路，用于对所述第一放大电路输出的电压信号进行滤波处理并将处理后的电压信号传输到所述模数转换器。

优选的，所述电压输出电路包括依次相连的差分输入电路、第二放大电路和模数转换器；

所述差分输入电路用于对采集的电压信号进行差分处理；

所述第二放大电路用于对得到的电压信号进行放大处理；

所述模数转换器用于对电压信号进行模数转换并将转换后的信号传输给所述数据处理部。

优选的，所述电压输出电路还包括：

第二滤波器，用于对所述差分输入电路输出的电压信号滤除噪声并将处理后的电压信号传输到所述第二放大电路；

第二滤波电路，用于对所述第二放大电路输出的电压信号进行滤波处理并将处理后的电压信号传输到所述模数转换器。

优选的，还包括放电电路，用于将电极释放电荷。

优选的，所述数据处理部还用于根据当前得到的电导率测量结果、采集的模拟信号强弱调整所述电流输出电路或者所述电压输出电路的增益倍数。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种电导率测量装置，在池体内放置被测液体，电压部通过第一电极、第二电极向池体内被测液体施加电压，电流输出电路通过第一电极、第二电极采集池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给数据处理部，电压输出电路通过第三电极、第四电极采集池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给数据处理部，数据处理部根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。

本发明电导率测量装置采用四线电极进行测量，能够同步地采集电压信号和电流信号，进而运算出被测液体的电导率结果，能够克服现有技术存在的缺陷，能够提高电导率测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电导率测量装置的示意图；

图2为本发明实施例中电流输出电路的示意图；

图3为本发明实施例中电压输出电路的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种电导率测量装置，包括池体、第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、电压部、电流输出电路、电压输出电路和数据处理部；

所述池体用于放置被测液体，所述电压部与所述第一电极、所述第二电极连接，用于通过所述第一电极、所述第二电极向池体内被测液体施加电压，所述电流输出电路与所述第一电极、所述第二电极连接，用于通过所述第一电极、所述第二电极采集所述池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给所述数据处理部；

所述电压输出电路与所述第三电极、所述第四电极连接，用于通过所述第三电极、所述第四电极采集所述池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给所述数据处理部；

所述数据处理部用于根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。

本实施例电导率测量装置，在池体内放置被测液体，电压部通过第一电极、第二电极向池体内被测液体施加电压，电流输出电路通过第一电极、第二电极采集池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给数据处理部，电压输出电路通过第三电极、第四电极采集池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给数据处理部，数据处理部根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。

本实施例电导率测量装置采用四线电极进行测量，能够同步地采集电压信号和电流信号，进而运算出被测液体的电导率结果，能够克服现有技术存在的缺陷，能够提高电导率测量精度。

下面结合附图和具体实施方式对本电导率测量装置进行详细说明。请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种电导率测量装置的示意图，由图可知，所述电导率测量装置包括池体10、第一电极11、第二电极12、第三电极13、第四电极14、电压部15、电流输出电路16、电压输出电路17和数据处理部18。

池体10用于放置被测液体，可以采用各种结构，都在本发明保护范围内。

第一电极11、第二电极12、第三电极13和第四电极14分别与池体内被测液体接触。其中，电压部15与第一电极11、第二电极12连接，电压部15通过第一电极11、第二电极12向池体内被测液体施加电压。

在一种实施方式中，电压部15具体用于通过所述第一电极11、所述第二电极12向池体内被测液体施加正向电压且持续预设时间段，而后通过所述第一电极11、所述第二电极12向池体内被测液体施加负向电压且持续预设时间段。通过电压部先向池体内被测液体施加正向电压且持续预设时间段，而后向池体内被测液体施加负向电压且持续预设时间段，这样避免导致液体中电荷聚集在某个电极附近，而影响测量准确度，施加正向电压和施加负向电压的时长相同，能够保证电极两端的电荷分布平衡。

优选的，所述电压部15输出正向电压的电压大小可调，所述电压部15输出负向电压的电压大小可调，使得本电导率测量装置能够具有较大的量程范围，能够满足较大区间范围内的测量要求。优选的电压部15可选用高精度可调电源，能够高精度地调节输出电压大小。

可选的，在具体实施时，所述电压部15包括用于输出正向电压的第一电压部、用于输出负向电压的第二电压部以及用于选择接通第一电压部或者接通第二电压部的选择开关，在控制向池体内施加电压时，可以通过选择开关来控制接通第一电压部或者第二电压部。

电流输出电路16与第一电极11、第二电极12连接，电流输出电路16通过第一电极11、第二电极12采集池体内被测液体的电流并将得到的电流信号传输给数据处理部18。在一种实施方式中，请参考图2，图2为本实施例中电流输出电路的示意图，所述电流输出电路16包括依次相连的电流电压转换电路160、第一放大电路161和模数转换器162；所述电流电压转换电路160用于将采集的电流信号转换为电压信号；所述第一放大电路161用于对得到的电压信号进行放大处理；所述模数转换器161用于对电压信号进行模数转换并将转换后的信号传输给所述数据处理部18。

优选的，第一放大电路161为增益倍数可调的放大电路，在实际应用中可以根据被测液体实际情况和测量精度要求来调节第一放大电路的增益倍数，以获得较高的测量准确度和测量精度。第一放大电路的增益倍数可调，这扩展了本装置的测量动态范围，使得从很大到很小的信号都可以测量。

进一步优选的，所述电流输出电路16还包括：第一滤波器163，用于对所述电流电压转换电路160输出的电压信号滤除噪声并将处理后的电压信号传输到所述第一放大电路161；第一滤波电路164，用于对所述第一放大电路161输出的电压信号进行滤波处理并将处理后的电压信号传输到所述模数转换器162。在电流输出电路中设置滤波器和滤波电路，使得信号在被放大前滤除噪声，保证信号质量，使测量数据更精确。可选的，第一滤波器可采用巴特沃滋低通滤波器，第一滤波电路为低通滤波电路。

电压输出电路17与第三电极13、第四电极14连接，用于通过第三电极13、第四电极14采集池体内被测液体的电压并将得到的电压信号传输给数据处理部18。在一种实施方式中，请参考图3，图3为本实施例中电压输出电路的示意图。所述电压输出电路17包括依次相连的差分输入电路170、第二放大电路171和模数转换器162；所述差分输入电路170用于对采集的电压信号进行差分处理；所述第二放大电路171用于对得到的电压信号进行放大处理；所述模数转换器162用于对电压信号进行模数转换并将转换后的信号传输给所述数据处理部18。

优选的，第二放大电路171为增益倍数可调的放大电路，在实际应用中可以根据被测液体实际情况和测量精度要求来调节第二放大电路的增益倍数，以获得较高的测量准确度和测量精度。第二放大电路的增益倍数可调，这扩展了本装置的测量动态范围，使得从很大到很小的信号都可以测量。

进一步优选的，所述电压输出电路17还包括：第二滤波器172，用于对所述差分输入电路170输出的电压信号滤除噪声并将处理后的电压信号传输到所述第二放大电路171；第二滤波电路173，用于对所述第二放大电路171输出的电压信号进行滤波处理并将处理后的电压信号传输到所述模数转换器162。在电压输出电路中设置滤波器和滤波电路，使得信号在被放大前滤除噪声，保证信号质量，使测量数据更精确。可选的，第二滤波器可采用巴特沃滋低通滤波器，第二滤波电路为低通滤波电路。

可选的，请参考图2，电流输出电路16还可包括开关165，开关165用于控制所述电流输出电路接通或者断开。请参考图3，电压输出电路17还可包括开关174，开关174用于控制所述电压输出电路接通或者断开。

在一种优选实施方式中，电压部15具体用于通过第一电极11、第二电极12向池体内被测液体施加正向电压且持续预设时间段，而后通过第一电极11、第二电极12向池体内被测液体施加负向电压且持续预设时间段。所述数据处理部18具体用于对向被测液体施加正向电压时采集的电压信号和向被测液体施加负向电压时采集的电压信号做平均，对向被测液体施加正向电压时采集的电流信号和向被测液体施加负向电压时采集的电流信号做平均，根据求取平均后得到的电压值和电流值运算出被测液体的电导率测量结果。在对被测液体测量过程中，由于被测液体自身因素或者施加的激励电压波动变化，采集的电压信号或者电流信号会变化，不会稳定为一个固定值，因此本实施例电导率测量装置通过对一定时间段内采集的信号求取平均而进行计算，能够提高测量准确度和测量精度。

进一步优选的，本实施例电导率测量装置还包括放电电路19，用于将电极释放电荷。在进行完一次测量后通过放电电路将各电极的电荷释放掉，另外，通过放电电路19的释放电荷作用，能够解决测量过程中施加激励电压对池体内造成的电荷不平衡，放电电路一方面可以保证电导率测量精度，另一方面可以将池体内无用电荷释放掉，可以保护电导池。

进一步优选的，数据处理部18还用于根据当前得到的电导率测量结果、采集的模拟信号强弱调整所述电流输出电路16或者所述电压输出电路17的增益倍数，根据当前测量计算得到的电导率测量结果、当前测量采集的模拟信号强弱，来调整电流输出电路16或者电压输出电路17的增益倍数，使得对被测液体进行下次测量能够得到更满足要求的测量结果。在具体实施时，可以调整第一放大电路的增益倍数，或者调整第二放大电路的增益倍数。

具体的，在一种实施方式中，本电导率测量装置进行一次测量的工作流程为：

S30：电压部向池体内被测液体施加正向电压且持续预设时间段，实时测量电流和电压。

S31：电压部向池体内被测液体施加负向电压且持续预设时间段，实时测量电流和电压。

S32：根据得到的电压信号、电流信号运算出被测液体的电导率测量结果。

S33：将池体内的电极释放电荷。

S34：根据当前得到的电导率测量结果、采集的模拟信号强弱调整电流输出电路或者电压输出电路的增益倍数。

以上对本发明所提供的一种电导率测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。