便携式电导率测试仪的设计
摘要电导率的测量广泛应用于电厂、制药、纯水处理和工业污水处理中。本文以51单片机为控制核心，对系统的硬件设计进行了分析，并重点对电导率测试部分的软件进行设计，编程采用C语言。所设计的电导率测试仪具有测量精度高、方便携带、成本低等优点。关键词电导率；测试仪；设计近年来，随着电力、石油化工等行业的工业生产过程自动化与智能化程度的不断提高，水质分析和水质监督工作与设备的安全经济运行、技术进步和环境保护等方面的联系愈加密切，电导率的测量得到了广泛的应用。本文结合实际工业应用特点，以51单片机为控制核心，设计了一款具有测量精度高、方便携带、成本低等优点的电导率测试仪。1测量原理和系统设计电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。溶液的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时电导率也较低，电导率随着浓度的增大而增加。电导（G）是电阻（R）的倒数，两个电极插入溶液中，可以测出电极间的电阻R，从而测出电导。电解质溶液的电导率（K）指相距1cm的两平行线电极间充以1cm3溶液时所具有的电导，根据公式G1RK（1J）以及电极常数（J）就可以测出电导率。设计中我们采用51系列AT89C51单片机作为控制核心，人机对话部分包括显示、按键、声光报警三部分，采用单片机串口通信。数据采集包括方波发生、电流电压转换和模数转换三部分。在基本功能实现的基础上，还可以加入温度采集模块。2硬件设计我们重点对电导率数据采集部分的电路进行设计，主要分为方波发生、电流电压转换和模数转换三部分。21方波发生电路由于直流电压供电会产生介质极化现象，溶液电导率的测量必须采用交流激励进行供电。我们采用双极性脉冲为电导池提供激励（电源信号），采用高频率的双极化脉冲作为激励源，由于在激励信号的前半个周期和后半个周期，激励电流同值反向，被测系统的介质极化现象就得以削弱。方波发生电路如图1所示，MC1403为25V精密电压基准源，误差范围为25mV，因为输出单一，所以接法简单。25V经过射极跟随器到25V电压，另一路25V经反向比例，得到25V电压，反向比例增益为1。正负25V电压分别接到模拟开关两个通道，模拟开关选用八选一CD4051型。22电流电压转换部分电流电压转换电路如图2所示，在理想运放条件下，输入电阻Ri0，输出电压为IsRf。Rs比Ri大的愈多，转换精度愈高。我们选用OP07实现电流电压转换，电阻Rf由CD4501根据溶r