提高电导率精度对电磁流量计的好处十七

第5章检测电路原理与软件算法的实现

5．1检测电路的工作原理

前面设计了一个实验用的电导率检测电路，来检验双频测量法的有效性。但是在实际应用中要建立一个以单片机为核心的硬件系统来测量电导率，并进行温度采集和温度补偿等工作。这里给出了一个以单片机为核心的电导率测量系统的原理框图。系统以51系列单片机为核心控制器件，单片机发出两个频率不同的方波信号来驱动电极。

并通过对多路转换开关进行控制，分时的测量电导池中溶液的电导率和溶液的温度，分别对各信号进行放大、滤波和A／D转换。

5．2软件算法的实现

前面几章介绍了影响电导率测量精度的各种因素，着重介绍了电导率测量方法和温度补偿这两方面对电导率测量精度的影响，并提出了双频测量法和二次插值温度补偿的方法。这两种方法的原理可以使用在很多现在正在应用的分压式交流测量法的电导率仪中，其主要是对仪表的软件部分进行改进，通过测量方法和算法的改进来提高电导率仪表的测量精度。下面着重介绍这两方面的应用子程序。

5．2．1双频测量法子程序

通过以上对电导率硬件的分析和第三章对双频测量方法的分析及牛顿迭代法的分析，我们可知对于双频测量法是将电极间的分布电容作为时间参量引入方程，从而达到避免分布电容影响测量精度的目的。在计算中先算出极间电阻，再通过已知两电极的距离和截面积就可算出电导率。这一过程中最为复杂的就是电极间的电阻的计算，所以这里设计了计算溶液电阻的算法子程序。

5．2．2温度补偿系数子程序

根据第四章中对温度补偿原理和二次插值法的介绍，可以将电导率温度补偿算法中的温度校正系数的算法的子程序的流程设计。

第6章结束语

随着电导率仪表的研究和发展，越东越多的问题暴露在生产和使用者的面前。本文通过对电导率仪的测量原理和测量方法的论述，说明了影响电导率仪测量精度的各个方面的因素。并且着重介绍了影响测量精度的两个主要因素：测量方法和温度补偿，并提出了相应的解决方法和对方法的论证。

为了避免电极极化反应和电极之间分布电容的影响，论文提出了一种双频测量方法。其通过利用单片机的定时器资源产生两个不同频率的方波来驱动电极，这样首先由于采用正负幅值和周期相等的方波，使其避免了极化的影响。同时在对电导率的计算中，由于采用了频率不同的方波，将分布电容作为时间参数引入了电导率的计算，从而避免了在单一频率测量时，由于分布电容在交流的作用下作为容抗对电导率仪的测量精度的影响，进而提高了整个仪器的精度，使溶液电导率在测量计算环节的误差控制在了1％的范围以内。由于双频测量方法的计算环节较为复杂，使之很难在单片机中实现编程，所以文中又提出了以牛顿迭代法来代替了原来复杂的算法并将迭代的误差控制在0．1％的范围以内。使替代算法能有效的替代原计算方程。

温度变化一直以来都是影响电导率测量精度的一大因素，所以温度补偿的准确性是影响电导率仪测量精度重要因素。论文中提出了一种基于实际温度校正系数的二次插值补偿方法，该方法是在预计电导率仪的工作范围内，先通过试验测定3个温度与对应温度校正系数的基点，再根据基点构造二次插值函数对电导率仪实测温度进行补偿。根据推算可将温度补偿的误差控制在o．5％以下，这比传统的函数补偿方法要高的多，从而进一步提高了电导率仪的测量精度，同时又避免了一些采用列表法来进行温度补偿的电导率仪的系统存储资源的浪费的问题，以及列表法产生的电导率仪在实际的电导池中对溶液进行电导率测量时，不能进行连续温度补偿的问题。

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