一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统技术方案

一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，包括双模自调节电导率检测电路、数据采集电路和可编程逻辑阵列；该双模自调节电导率检测电路用于检测电导率；该数据采集电路与双模自调节电导率检测电路相连以采集第一传感器电极和第二传感器电极的变化数据并进行模数转换；该可编程逻辑阵列与双模自调节电导率检测电路和数据采集电路相连以将检测的电导率与模数转换后的数据比较，并根据比较结果控制数据采集电路的采集精度和数据转换速度。本实用新型专利技术实现了自动检测电导率，能消除电导率传感器电极的电容效应影响，克服了电极极化导致同质电荷集中于同一侧电极而引起的检测数值偏移，检测结果失真的缺陷，具有较好的实际意义和较高的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统
本技术涉及水质检测领域，特别是一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统。
技术介绍
随着我国经济水平和城市化水平的不断提升，环境污染的加剧和污水处理技术及控制问题日益受到人们的关注。因此，水质检测在现代工业生产中的地位日趋重要。目前水质检测的方法主要有紫外吸光度法，分光光度法、荧光法、电导率法等。前三种方法通过对水质进行光谱的吸收和折射估算待测水质的溶质和浓度，因此能达到一定的测量精度要求。但是其缺点是在检测的过程中需要手工操作且检测时间长、仪器操作复杂以及检测成本高。同时，其在稳定性、可靠性，尤其是在测量的同步性和在中、高浓度的测量精度上很难使用户满意。电导率检测法是目前工业生产中水质检测的主要方法，因其具有数据稳定、简便易行的优点，已成为水质检测的重要方法。然而传统的电导率检测方法精度较低，智能化程度不高，并且传统的电导率检测方法随使用时间增加存在由于电极极化导致同质的阳离子或者阴离子电荷会集中于同一侧电极，引起检测数值偏移，检测结果失真的问题。目前还未有相关文献报道解决该问题。基于此，本技术提出了一种基于双模自调节电导率检测电路的电导率传感器电极极化补偿的实时智能电导率检测设计方案。传统电导率检测法将电导率传感器视为纯电阻，被测信号通过电导率传感器和已知电阻构成的反相放大电路后得到电导率输出信号。电导率传感器等效电阻的阻值由该反相放大器输入和电导率输出信号计算得出。根据电导率传感器等效电阻求解得出溶液电导率数值。该方法存在两个主要缺陷：(1)传统的电导率检测方法存在由于电极极化导致同质电荷集中于同一侧电极而引起检测数值偏移，造成检测结果失真的问题。(2)传统电导率检测法将待检测溶液的电导率视为常数值，这显然是有局限的，因为检测溶液会随测试环境，浓度，时间变化而变化，因此不能简单视为常数值。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，能自动检测电导率，消除了电导率传感器电极的电容效应影响，克服了电极极化导致同质电荷集中于同一侧电极而引起的检测数值偏移，检测结果失真的缺陷。本技术采用如下技术方案：一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，其特征在于：包括双模自调节电导率检测电路、数据采集电路和可编程逻辑阵列；该双模自调节电导率检测电路设有第一传感器电极和第二传感器电极以检测电导率；该数据采集电路与双模自调节电导率检测电路相连以采集第一传感器电极和第二传感器电极的变化数据并进行模数转换；该可编程逻辑阵列与双模自调节电导率检测电路和数据采集电路相连以将检测的电导率与模数转换后的数据比较，并根据比较结果控制数据采集电路的采集精度和数据转换速度。优选的，所述双模自调节电导率检测电路包括第一定时器、第二定时器、第一反向器、第二反向器、第一三极管、第二三极管、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻和第二电阻；该第一定时器、第二定时器的输出端分别连接第一电阻、第二电阻一端，第一电阻和第二电阻另一端分别连接第一三极管和第二三极管基极并作为电导率输出端；该第一三极管和第二三极管的集电极连接VCC；该第一三极管发射极与第一定时器的放电端、第一开关一端、第一反向器输入端、所述第一传感器电极一端相连；该第二三极管发射极与第二定时器的放电端、第二开关一端、第六电容一端、所述第二传感器电极一端相连；该第一开关另一端与第三电容一端、所述第二传感器电极另一端、第二定时器的高触发端和低触发端相连；该第二开关另一端与第二电容一端，所述第一传感器电极另一端、第一定时器的高触发端和低触发端相连；该第三电容和第二电容另一端接地；该第一反向器的输出端连接第五电容一端，该第五电容另一端与第二反向器的输入端连接VCC，该第二反向器的输出端连接第六电容另一端；该第一定时器和第二定时器的接地端分别连接第一电容和第四电容一端，第一电容和第四电容另一端接地。优选的，所述第一三极管和第二三极管为NPN三极管。优选的，所述第一定时器和第二定时器为555定时器。优选的，所述数据采集电路包括模数转换器、信号放大器第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻，该第五电阻一端与所述第一传感器电极或第二传感器电极相连，另一端与第四电阻一端相连，第四电阻另一端与第三电阻一端和信号放大器一输入端相连；该信号放大器另一输入连接第六电阻；该第三电阻另一端和信号放大器输出端与模数转换器相连。优选的，所述可编程逻辑阵列为Altera公司的CycloneIIEP2C5T144。优选的，还包括显示电路，该显示器与所述可编程逻辑阵列相连以显示电导率测试数据。优选的，还包括存储器，该存储器与所述可编程逻辑阵列相连以存储模数转换后的数据。由上述对本技术的描述可知，与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：本技术针对传统的电导率检测设备测试精度较低，智能化程度不高的问题，以及传统的电导率检测方法随使用时间增加，同质电荷集中于同一侧电极，引起检测数值偏移，造成检测结果失真的问题，提出了一种基于双模自调节电导率检测电路的电导率传感器电极极化补偿的实时智能电导率检测系统。该系统不仅实现了自动检测电导率，而且消除了电导率传感器电极的电容效应影响，克服了电极极化导致同质电荷集中于同一侧电极而引起的检测数值偏移，检测结果失真的缺陷，具有较好的实际意义和较高的经济价值。附图说明图1为本技术系统的组成框图；图2为本技术双模自调节电导率检测电路图；图3为数据采集电路；图4为显示电路；其中：10、双模自调节电导率检测电路，20、数据采集电路，30、可编程逻辑阵列，40、存储器，50、显示电路。具体实施方式以下通过具体实施方式对本技术作进一步的描述。参照图1至图4，一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，包括双模自调节电导率检测电路10、数据采集电路20、可编程逻辑阵列30、显示电路50和存储器40。该双模自调节电导率检测电路10设有第一传感器电极F1和第二传感器电极F2以检测电导率，还能消除同质电荷极化效应，提高检测精度和工作速度。该数据采集电路20与双模自调节电导率检测电路10相连以采集第一传感器电极F1和第二传感器电极F2的变化数据并进行模数转换，可编程逻辑阵列30将数据暂存至存储器40。该可编程逻辑阵列30与双模自调节电导率检测电路10、数据采集电路20、显示电路50和存储器40相连，用于分析双模自调节电导率检测电路10输出，获得电导率传感器等价阻抗数据并与暂存到存储器40的模数转换后的数据比较。若两者差值小于预设的测量精度ε，则通过显示电路50输出，否则，调节数据采集电路20中信号放大电路的可调电阻(即第五电阻R5)，直至满足两者差值小于预设的测量精度ε。具体的，双模自调节电导率检测电路10还包括第一定时器J1、第二定时器J2、第一反向器IV1、第二反向器IV2、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一开关S1、第二开关S2、第一传感器电极F1、第二传感器电极F2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻R1和第二电阻R2等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，其特征在于：包括双模自调节电导率检测电路、数据采集电路和可编程逻辑阵列；该双模自调节电导率检测电路设有第一传感器电极和第二传感器电极以检测电导率；该数据采集电路与双模自调节电导率检测电路相连以采集第一传感器电极和第二传感器电极的变化数据并进行模数转换；该可编程逻辑阵列与双模自调节电导率检测电路和数据采集电路相连以将检测的电导率与模数转换后的数据比较，并根据比较结果控制数据采集电路的采集精度和数据转换速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，其特征在于：包括双模自调节电导率检测电路、数据采集电路和可编程逻辑阵列；该双模自调节电导率检测电路设有第一传感器电极和第二传感器电极以检测电导率；该数据采集电路与双模自调节电导率检测电路相连以采集第一传感器电极和第二传感器电极的变化数据并进行模数转换；该可编程逻辑阵列与双模自调节电导率检测电路和数据采集电路相连以将检测的电导率与模数转换后的数据比较，并根据比较结果控制数据采集电路的采集精度和数据转换速度。2.如权利要求1所述的一种基于双模自调节电导率检测的智能水质检测系统，其特征在于：所述双模自调节电导率检测电路包括第一定时器、第二定时器、第一反向器、第二反向器、第一三极管、第二三极管、第一开关、第二开关、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第一电阻和第二电阻；该第一定时器、第二定时器的输出端分别连接第一电阻、第二电阻一端，第一电阻和第二电阻另一端分别连接第一三极管和第二三极管基极并作为电导率输出端；该第一三极管和第二三极管的集电极连接VCC；该第一三极管发射极与第一定时器的放电端、第一开关一端、第一反向器输入端、所述第一传感器电极一端相连；该第二三极管发射极与第二定时器的放电端、第二开关一端、第六电容一端、所述第二传感器电极一端相连；该第一开关另一端与第三电容一端、所述第二传感器电极另一端、第二定时器的高触发端和低触发端相连；该第二开关另一端与第二电容一端，所述第一传感器电极另一端、第一定时器的高触发端和低触发端相连；该第三电容和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅文渊，凌朝东，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：新型
国别省市：福建,35