本发明专利技术公开了一种基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量装置及其方法。它包括交流激励源、阻抗相消模块、绝缘测量管道、两个金属电极、电压检测模块，阻抗相消模块包括阻抗提取模块、容性阻抗放大模块、差分模块。阻抗相消模块的输入端与交流激励源相连，输出端与电压检测模块相连，测量端与安装于绝缘测量管道外壁的两个金属电极相连。本发明专利技术利用阻抗相消模块，克服了电极-绝缘管壁-导电液体所形成的耦合电容对测量范围和测量灵敏度的不利影响，扩大了测量装置适用的管道尺寸。同时，相比于基于串联谐振的电容耦合式非接触电导检测技术，本发明专利技术的交流激励源频率选择自由,为解决管道中导电液体电导测量提供有效的手段。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。它包括交流激励源、阻抗相消模块、绝缘测量管道、两个金属电极、电压检测模块，阻抗相消模块包括阻抗提取模块、容性阻抗放大模块、差分模块。阻抗相消模块的输入端与交流激励源相连，输出端与电压检测模块相连，测量端与安装于绝缘测量管道外壁的两个金属电极相连。本专利技术利用阻抗相消模块，克服了电极-绝缘管壁-导电液体所形成的耦合电容对测量范围和测量灵敏度的不利影响，扩大了测量装置适用的管道尺寸。同时，相比于基于串联谐振的电容耦合式非接触电导检测技术，本专利技术的交流激励源频率选择自由,为解决管道中导电液体电导测量提供有效的手段。【专利说明】
本专利技术涉及电导检测技术，尤其涉及一种。
技术介绍
管道中的液相体系广泛存在于诸多工业领域中，液体相关物理参数的检测对石油、化工、冶金、医药等产业的生产和发展具有重要的意义。其中，电导率是液体的基本物理参数之一，电导率的检测对分析管道中液体的组分、分布、浓度等其它特性参数起着重要的作用。 电容耦合式非接触电导检测技术是一种新型的非接触测量技术。该技术避免了电极与被测溶液的接触，防止了电极极化和电化学腐蚀等问题的发生，有效解决了导电溶液对金属电极的污染问题。然而，其金属电极-绝缘管壁-导电液体所形成的耦合电容对测量范围和测量灵敏度带来了不利影响。随着管道内径的增加，管道内液体电阻的减小，耦合电容的不利影响更加突出，限制了该技术在大管道上的应用。因此，该技术现主要应用于分析化学等领域中毛细管溶液电导、离子浓度等的测量。 近年来，出现了基于串联谐振的电容耦合式非接触电导的测量装置及方法(专利号CN200910099505.7)，该装置及方法通过电感与电容的串联谐振，消除了耦合电容对测量范围以及测量灵敏度的不利影响，提高了传感器的测量性能。然而，该装置及方法只能工作于特定的谐振频率下，频率选择受到一定限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种稳定、可靠的。 基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量装置包括交流激励源、阻抗相消模块、绝缘测量管道、两个金属电极、电压检测模块；阻抗相消模块包括阻抗提取模块、容性阻抗放大模块、差分模块；阻抗提取模块的输入端与容性阻抗放大模块的输入端相连，阻抗提取模块的输出端和容性阻抗放大模块的输出端分别与差分模块的同相输入端和反相输入端连；阻抗相消模块的输入端与交流激励源相连，阻抗相消模块的输出端与电压检测模块相连，阻抗相消模块的测量端与安装于绝缘测量管道外壁的两个金属电极相连。 所述的阻抗相消模块为:第一电阻与第三电阻相连的一端为模块的输入端，第三运算放大器的输出端为模块的输出端，第二运算放大器的反相输入端与输出端为模块的测量端，测量端的两端分别与安装于绝缘测量管道外壁的两个金属电极相连；交流激励源的一端与第一电阻的一端、第三电阻的一端相连，第一电阻的另一端、第一电容的一端、第五电阻的一端与第一运算放大器的反相输入端相连，第二电阻的一端与第一运算放大器的同相输入端相连，第一电容的另一端、第五电阻的另一端、第七电阻的一端与第一运算放大器的输出端相连，第二电阻的另一端接地，第三电阻的另一端、第六电阻的一端、一个金属电极与第二运算放大器的反相输入端相连，第四电阻的一端与第二运算放大器的同相输入端相连，另一个金属电极、第六电阻的另一端、第八电阻的一端与第二运算放大器的输出端相连，第四电阻的另一端接地，第七电阻的另一端、第九电阻的一端与第三运算放大器的反相输入端相连，八电阻的另一端、第十电阻的一端与三运算放大器的同相输入端相连，第九电阻的另一端、电压测量模块的一端与第三运算放大器的输出端相连，第十电阻的另一端接地。 基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量方法为:生成一外部阻抗，经放大后与欲消除的阻抗进行差分，从而实现阻抗相消，进而实现电导测量；具体实现为:通过阻抗提取模块获取被测对象的阻抗信号，通过容性阻抗放大模块获取一容性阻抗信号，通过差分模块将阻抗提取模块的输出信号与容性阻抗放大模块的输出信号进行差分，从而消除由阻抗提取模块获取的被测对象的阻抗信号中的容抗信号，获取电阻信号； 所述阻抗相消模块中容性阻抗放大模块的容性阻抗信号的调节方法为: 设置交流激励源的激励输出电压为Uin，频率为f，在该激励信号作用下， 阻抗相消模块的第一运算放大器的输出电压U1为: 【权利要求】1.一种基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量装置，其特征在于包括交流激励源(1)、阻抗相消模块(2)、绝缘测量管道(3)、两个金属电极(4)、电压检测模块(5);阻抗相消模块(2)包括阻抗提取模块￠)、容性阻抗放大模块(7)、差分模块(8);阻抗提取模块(6)的输入端与容性阻抗放大模块(7)的输入端相连，阻抗提取模块￠)的输出端和容性阻抗放大模块(7)的输出端分别与差分模块(8)的同相输入端和反相输入端连；阻抗相消模块(2)的输入端与交流激励源⑴相连，阻抗相消模块(2)的输出端与电压检测模块(5)相连，阻抗相消模块(2)的测量端与安装于绝缘测量管道(3)外壁的两个金属电极(4)相连。2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量装置，其特征在于所述的阻抗相消模块(2)为:第一电阻(R1)与第三电阻(R3)相连的一端为模块的输入端，第三运算放大器(A3)的输出端为模块的输出端，第二运算放大器(A2)的反相输入端与输出端为模块的测量端，测量端的两端分别与安装于绝缘测量管道(3)外壁的两个金属电极⑷相连；交流激励源(I)的一端与第一电阻(R1)的一端、第三电阻(?)的一端相连，第一电阻(R1)的另一端、第一电容(C1)的一端、第五电阻(R5)的一端与第一运算放大器(A1)的反相输入端相连，第二电阻(R2)的一端与第一运算放大器(A1)的同相输入端相连，第一电容(C1)的另一端、第五电阻(R5)的另一端、第七电阻(R7)的一端与第一运算放大器(A1)的输出端相连，第二电阻(R2)的另一端接地，第三电阻(R3)的另一端、第六电阻(R6)的一端、一个金属电极与第二运算放大器(A2)的反相输入端相连，第四电阻(R4)的一端与第二运算放大器(A2)的同相输入端相连，另一个金属电极、第六电阻(R6)的另一端、第八电阻(R8)的一端与第二运算放大器(A2)的输出端相连，第四电阻(R4)的另一端接地，第七电阻(R7)的另一端、第九电阻(R9)的一端与第三运算放大器(A3)的反相输入端相连，八电阻(R8)的另一端、第十电阻(Rltl)的一端与三运算放大器(A3)的同相输入端相连，第九电阻(R9)的另一端、电压测量模块(5)的一端与第三运算放大器(A3)的输出端相连，第十电阻(Rltl)的另一端接地。3.一种使用如权利要求1所述装置的基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量方法，其特征在于:生成一外部阻抗，经放大后与欲消除的阻抗进行差分，从而实现阻抗相消，进而实现电导测量；具体实现为:通过阻抗提取模块(6)获取被测对象的阻抗信号，通过容性阻抗放大模块(7)获取一容性阻抗信号，通过差分模块(8)将阻抗提取模块￠)的输出信号与容性阻抗放大模块(7)的输出信号进行差分，从而消除由阻抗提取模块(6)获取的被测对象本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于阻抗相消的电容耦合式非接触电导测量装置，其特征在于包括交流激励源(1)、阻抗相消模块(2)、绝缘测量管道(3)、两个金属电极(4)、电压检测模块(5)；阻抗相消模块(2)包括阻抗提取模块(6)、容性阻抗放大模块(7)、差分模块(8)；阻抗提取模块(6)的输入端与容性阻抗放大模块(7)的输入端相连，阻抗提取模块(6)的输出端和容性阻抗放大模块(7)的输出端分别与差分模块(8)的同相输入端和反相输入端连；阻抗相消模块(2)的输入端与交流激励源(1)相连，阻抗相消模块(2)的输出端与电压检测模块(5)相连，阻抗相消模块(2)的测量端与安装于绝缘测量管道(3)外壁的两个金属电极(4)相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冀海峰，陈震旦，黄志尧，王保良，李海青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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