一种水质电导率检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水质电导率检测系统及检测方法，包括主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块及电导率检测模块，通过阻抗转换模块实现电导率检测量程自动识别及切换，始终保持检测量程工作于理想线性区，提高了水质电导率检测的准确度；增加了温度检测模块，将温度检测模块检测到的温度值与电导率测量模块的测量幅值融合，实现变温环境下电导率测量结果的自动补偿，进一步提高水质电导率测量结果的准确度；通过电源隔离模块与通信隔离模块隔离外围电路，降低外围电路对测量的干扰，提高恶劣水体环境下水质电导率测量的精准度和稳定性。

A Water Conductivity Detection System and Detection Method

The invention discloses a water quality conductivity detection system and detection method, including main control module, impedance conversion module, temperature detection module and conductivity detection module. Through impedance conversion module, the conductivity detection range can be automatically identified and switched, and the detection range can always work in the ideal linear region, thus improving the accuracy of water quality conductivity detection. The module integrates the temperature value detected by the temperature detection module with the measurement amplitude of the conductivity measurement module, realizes the automatic compensation of the conductivity measurement result under the variable temperature environment, further improves the accuracy of the water quality conductivity measurement result; isolates the peripheral circuit through the power isolation module and the communication isolation module, reduces the interference of the peripheral circuit to the measurement, and improves the harsh water environment. Accuracy and stability of water conductivity measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种水质电导率检测系统及检测方法
本专利技术涉及水质监测
，尤其涉及一种水质电导率检测系统及检测方法。
技术介绍
电导率γ是评价水质导电性能的电学物理量，是电阻率ρ的倒数，即：γ＝1/ρ。水质监测领域中，水质的电导率是衡量水质的重要指标，比如测量饮用水电导率可以反应出水中电解质浓度，测量地下水水质电导率可以反应出水质受污染程度等。因此，水质电导率检测的准确度和精度十分重要。通常水质电导率的测量温度是标准温度25°，而实际测量时，待测水体的温度通常是变化的，而电导率检测结果会随温度的变化而变化，因此，温度校正对电导率检测结果的精确度十分关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水质电导率检测系统及检测方法，以提高现有的水质电导率检测系统的检测精度。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种水质电导率检测系统，包括主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块及电导率检测模块，所述主控模块中存储有所述电导率检测模块在不同检测量程下的校准系数，所述阻抗转换模块切换所述电导率检测模块的检测量程以使所述电导率检测模块在最佳检测量程下检测一水体的电导率，且所述主控模块根据所述电导率检测模块在所述最佳检测量程下的测量幅值、所述最佳检测量程对应的校准系数及所述温度检测模块检测到的温度值以得到所述水体在标准温度下的电导率。可选的，所述校准系数包括增益系数GFx、系统失调系数Nosx及电导校正系数Cx，根据以下公式得到所述水体在标准温度下的电导率γ'：γ＝(Nx-Nosx)×GFx其中，Nx为所述电导率检测模块的测量幅值；t为所述温度检测模块检测到的温度值；γ为测量电导率；K、β分别为所述电导率检测模块为电极系数和电导温度常数。可选的，所述水质电导率检测系统还包括通信隔离模块及电源隔离模块，所述通信隔离模块位于一上位机与所述主控模块之间并进行通信隔离，所述电源隔离模块隔离一电源转换模块提供的电压并将其转换为工作电压为所述主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块、电导率检测模块及通信隔离模块供电。可选的，所述电源转换模块包括一级转换电路和二级转换电路，所述电源隔离模块包括一级隔离模块和二级隔离模块，所述一级转换电路和所述二级转换电路分别将一直流电压转换为第一电压信号和第二电压信号，所述一级隔离模块和所述二级隔离模块分别将第一电压信号和第二电压信号转换为第一隔离信号和第二隔离信号。可选的，所述阻抗转换模块包括阻抗通道选择电路及放大比较电路，所述阻抗通道选择电路用于切换校准接入电阻和测量接入通道，并通过所述放大比较电路将所述电导率检测模块的阻抗测量信号输入所述主控模块中。本专利技术还提供了一种水质电导率检测方法，包括：S1：提供所述的水质电导率检测系统；S2：所述主控模块接收校准指令后进入校准模式，所述阻抗转换模块选择阻抗通道切换各量程下校准接入电阻，校准接入电阻的阻值对应所述电导率检测模块的检测量程，所述主控模块根据所述电导率检测模块在各检测量程下的测量幅值获取每个所述检测量程下所述电导率检测模块的校准系数并保存；S3：所述主控模块接收数据采集指令后进入数据采集模式，所述电导率检测模块从所述检测量程由小及大的顺序检测所述水体的电导率，直至所述电导率检测模块的测量幅值不溢出，并将此时的检测量程作为最佳检测量程；S4：所述温度检测模块检测所述水体的温度；S5：所述主控模块根据所述电导率检测模块在所述最佳检测量程下的测量幅值、所述最佳检测量程对应的校准系数及所述温度检测模块检测到的温度值以得到所述水体在标准温度下的电导率。可选的，所述阻抗转换模块包括阻抗通道选择电路及放大比较电路，以及，所述主控模块根据所述电导率检测模块在各检测量程下的测量幅值获取每个所述检测量程下所述电导率检测模块的校准系数的步骤包括：S21：阻抗通道选择电路将阻值为R11的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反馈通道中，将阻值为R21的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反向输入通道中，所述电导率检测模块获取参考信号为YL1时的测量幅值NL1；继续将阻值为R22的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反向输入通道中，所述电导率检测模块获取参考信号为YH1时的测量幅值NH1，以得到最小检测量程Q1的校准系数；S22：将阻值为R1x的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反馈通道中，将阻值为R2x的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反向输入通道中，所述电导率检测模块获取参考信号为YLx时的测量幅值NLx；继续将阻值为R2(x+1)的校准接入电阻接入所述放大比较电路的反向输入通道中，所述电导率检测模块获取参考信号为YH1时的测量幅值NH1，以得到检测量程Qx的校准系数；S23：令x＝(x+1)并执行步骤S22，直至获取所有所述检测量程Q的校准系数。可选的，所述校准系数包括增益系数GFx、系统失调系数Nosx及电导校正系数Cx，以及，通过以下公式得到每个所述检测量程的校准系数：Nosx＝Nx-YHx/GFx；可选的，阻值R1x与阻值R2x相等，且阻值R1x与阻值R2x均随x的增大而增大。可选的，每个所述校准接入电阻的精度均大于等于千分之一。本专利技术的有益效果如下：(1)通过阻抗转换模块使电导率检测模块的检测量程实现自动识别及切换，始终保持检测量程工作于理想线性区，提高了水质电导率检测的准确度；(2)增加了温度检测模块，将温度检测模块检测到的温度值与电导率测量模块的测量幅值融合，实现变温环境下电导率测量结果的自动补偿，进一步提高水质电导率测量结果的准确度；(3)通过电源隔离模块与通信隔离模块隔离外围电路，降低外围电路对测量的干扰，提高恶劣水体环境下水质电导率测量的精准度和稳定性；(4)整个系统采用双电源供电，最大限度降低水体电导率测量和温度测量的失真。附图说明图1为本专利技术实施例提供的水质电导率检测系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的主控模块及阻抗转换模块的电路原理图；图3为本专利技术实施例提供的温度检测模块的电路原理图；图4为本专利技术实施例提供的电源隔离模块的电路原理图；图5为本专利技术实施例提供的通信隔离模块的电路原理图；图6为本专利技术实施例提供的水质电导率检测方法的流程图；图7为本专利技术实施例提供的校准模式的流程图；图8为本专利技术实施例提供的数据采集模式的流程图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参阅图1，其为本实施例提供的水质电导率检测系统的结构示意图，如图1所示，所述水质电导率检测系统包括主控模块1、阻抗转换模块2、温度检测模块4及电导率检测模块3，所述主控模块1中存储有所述电导率检测模块3在不同检测量程下的校准系数，所述阻抗转换模块2切换所述电导率检测模块3的检测量程以使所述电导率检测模块3在最佳检测量程下检测一水体的电导率，且所述主控模块1根据所述电导率检测模块3在所述最佳检测量程下的测量幅值、所述最佳检测量程对应的校准系数及所述温度检测模块4检测到的温度值以得到所述水体在标准温度下的电导率。具体的，如图2所示，所述主控模块1可以包括微处理器11、参考电源12(例如是TL431芯片)、复位电路13(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质电导率检测系统，其特征在于，包括主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块及电导率检测模块，所述主控模块中存储有所述电导率检测模块在不同检测量程下的校准系数，所述阻抗转换模块切换所述电导率检测模块的检测量程以使所述电导率检测模块在最佳检测量程下检测一水体的电导率，且所述主控模块根据所述电导率检测模块在所述最佳检测量程下的测量幅值、所述最佳检测量程对应的校准系数及所述温度检测模块检测到的温度值以得到所述水体在标准温度下的电导率。

【技术特征摘要】
1.一种水质电导率检测系统，其特征在于，包括主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块及电导率检测模块，所述主控模块中存储有所述电导率检测模块在不同检测量程下的校准系数，所述阻抗转换模块切换所述电导率检测模块的检测量程以使所述电导率检测模块在最佳检测量程下检测一水体的电导率，且所述主控模块根据所述电导率检测模块在所述最佳检测量程下的测量幅值、所述最佳检测量程对应的校准系数及所述温度检测模块检测到的温度值以得到所述水体在标准温度下的电导率。2.如权利要求1所述的水质电导率检测系统，其特征在于，所述校准系数包括增益系数GFx、系统失调系数Nosx及电导校正系数Cx，根据以下公式得到所述水体在标准温度下的电导率γ'：γ＝(Nx-Nosx)×GFx其中，Nx为所述电导率检测模块的水质电导率测量幅值；t为所述温度检测模块检测到的水质温度值；γ为测量电导率；K、β分别为所述电导率检测模块为电极系数和电导温度常数。3.如权利要求2所述的水质电导率检测系统，其特征在于，所述水质电导率检测系统还包括通信隔离模块及电源隔离模块，所述通信隔离模块位于一上位机与所述主控模块之间并进行通信隔离，所述电源隔离模块隔离一电源转换模块提供的电压并将其转换为工作电压为所述主控模块、阻抗转换模块、温度检测模块、电导率检测模块及通信隔离模块供电。4.如权利要求3所述的水质电导率检测系统，其特征在于，所述电源转换模块包括一级转换电路和二级转换电路，所述电源隔离模块包括一级隔离模块和二级隔离模块，所述一级转换电路和所述二级转换电路分别将一直流电压转换为第一电压信号和第二电压信号，所述一级隔离模块和所述二级隔离模块分别将第一电压信号和第二电压信号转换为第一隔离信号和第二隔离信号。5.如权利要求1所述的水质电导率检测系统，其特征在于，所述阻抗转换模块包括阻抗通道选择电路及放大比较电路，所述阻抗通道选择电路用于切换校准接入电阻和测量接入通道，并通过所述放大比较电路将所述电导率检测模块的阻抗测量信号输入所述主控模块中。6.一种水质电导率检测方法，其特征在于，包括：S1：提供如权利要求1-5中任一项所述的水质电导率检测系统；S2：所述主控模块接收校准指令后进入校准模式，所述阻抗转换模块选择阻抗通道切换各量程下校准接入电阻，校准接入电阻的阻值对应所述电导率检测模块的检测量程，所述主控模块根据所述电导率检...

【专利技术属性】
技术研发人员：江亚峰，朱友帅，袁明新，吴政峰，赵泽钰，戴现令，骆梦娇，
申请(专利权)人：张家港江苏科技大学产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32