无线多通道分布式电导率采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无线多通道分布式电导率采集系统，包括电导率传感器阵列、无线电导率测试仪和无线网关，所述电导率传感器阵列包括若干电导率传感器并且每个电导率传感器分别与所述无线电导率测试仪的输入端电性连接。本实用新型专利技术公开的一种无线多通道分布式电导率采集系统，设计一种无线化、多通道、分布式电导率采集方式，单台电导率仪可同时采集多个通道的电导率探头的数据，多台电导率仪可以通过无线方式将数据传输至无线网关，无线网关通过以太网将数据传输至监控计算机，实现无线化、多通道、分布式、高精度、同步电导率数据采集。集。集。

【技术实现步骤摘要】
无线多通道分布式电导率采集系统


[0001]本技术属于电导率采集
，具体涉及一种无线多通道分布式电导率采集系统。

技术介绍

[0002]电导率是物体传导电流的能力，电导率探头是测量电解质电导率大小的传感器。电导率探头的测量原理是将两块平行的电极板，放在被测量溶液中，在极板的两端加上一定的电势，然后可以测量极板间流过的电流，再根据电极的电极常数，计算溶液的电导率。
[0003]水下航行体在温度、盐度、密度分层流体中运动时，其运动的扰动会产生内波尾迹。可利用电导率探头阵列测量密度动态变化进而获得内波尾迹特性。一般会在实验室水池中布局多个电导率探头阵列，并且需要同步、高动态(>100Hz采样率)的电导率数据采集，另外，实验室水池长度比较大，长度甚至超过100米，有线数据传输会带来很多布线的挑战，这就对无线、分布式、多通道、同步、高动态的电导率测试系统提出了需求。
[0004]电导率仪被广泛应用在化工厂、污水处理厂、水厂、河道等水质监测领域，目前以手持式人工观测为主，一般一台电导率仪仅有一个电导率探头，同时只能测试一个测点的电导率，且数据难以实时、同步地上传汇总至测控计算机。
[0005]公开号为：CN203054089U的技术专利，描述了一种无线电导率传感器，可以无线传输，但是每只仅有一个电导率探头，难以实现多通道、分布式、同步的应用。
[0006]公开号为：CN206399884U的技术专利，描述了一种多通道电导率测量装置，内部采用CAN总线连接，但是文献中仅给出了一种两通道的实例，一张板卡仅能采集一个通道，难以扩展太多个通道，并且多台设备之间缺乏通讯和同步采集功能。
[0007]因此，针对上述问题，予以进一步改进。

技术实现思路

[0008]本技术的主要目的在于提供无线多通道分布式电导率采集系统，针对上述问题，设计一种无线化、多通道、分布式电导率采集方式，单台电导率仪可同时采集多个通道(8通道或16通道或32通道或更多)的电导率探头的数据，多台电导率仪可以通过无线方式将数据传输至无线网关，无线网关通过以太网将数据传输至监控计算机(上位机)，实现无线化、多通道、分布式、高精度、同步电导率数据采集。
[0009]为达到以上目的，本技术提供一种无线多通道分布式电导率采集系统，用于采集电导率，包括电导率传感器阵列、无线电导率测试仪和无线网关，其中：
[0010]所述电导率传感器阵列包括若干电导率传感器并且每个电导率传感器分别与所述无线电导率测试仪的输入端电性连接；
[0011]所述无线电导率测试仪包括数据处理板和若干数据采集板，所述数据采集板的输入端与若干电导率传感器电性连接并且每个所述数据采集板的输出端分别与所述数据处理板电性连接，所述数据采集板包括若干通道(优选为8通道)并行电导率处理电路，所述数
据处理板包括单片机、无线模块和SPI接口，所述电导率处理电路的输出端通过所述SPI接口(SPI接口1和SPI接口2)与所述单片机的采集端电性连接；
[0012]所述无线网关的第一连接端通过所述无线模块与所述单片机电性连接并且所述无线网关的第二连接端(优选通过以太网)与上位机有线连接。
[0013]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，每个所述电导率处理电路包括电压跟随器(U1A)、电导率探头(J1)、电流放大电路、整流电路、低通滤波电路、单端转差分电路和(一个通道)同步采样ADC(多个电导率处理电路构成多通道)，其中：
[0014]所述电压跟随器的输入端输入所述数据处理板传输的激励信号并且所述电压跟随器的输出端与所述电导率探头的输入端电性连接；
[0015]所述电导率探头的输出端与所述电流放大电路的输入端电性连接并且所述电流放大电路的输出端与所述整流电路电性连接；
[0016]所述整流电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端电性连接并且所述低通滤波电路的输出端与所述单端转差分电路的输入端电性连接；
[0017]所述单端转差分电路的输出端与所述同步采样ADC的输入端电性连接并且同步采样ADC的输出端通过所述SPI接口所述单片机的采集端电性连接。
[0018]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述数据处理板还包括以太网接口、存储模块、电源模块和信号激励源，其中：
[0019]所述以太网接口的第一端与单片机连接并且所述以太网接口的另一端连接上位机；
[0020]所述存储模块与所述单片机电性连接并且所述单片机通过信号激励源与电压跟随器电性连接。
[0021]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述电压跟随器(U1A)的正极输入端(3管脚，接信号激励源)连接单片机并且所述电压跟随器的的负极输入端和输出端电性连接，所述电压跟随器的输出端连接电导率探头(J1)的输入端(1管脚)并且所述电导率探头的输出端(2管脚)通过限流电阻R1与所述电流放大电路的运放器UIB的负极输入端电性连接，所述运放器U1B的负极输入端和输出端之间连接有采样电阻R2。
[0022]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述整流电路包括运放器U2A和运放器U2B，其中：
[0023]所述运放器U2A的输出端通过二极管D1与所述运放器U2B的正极输入端电性连接，所述运放器U2A的负极输入端通过电阻R3与所述运放器U2B的正极输入端电性连接；
[0024]所述运放器U2A的负极输入端依次通过电阻R9、电阻R10和电阻R11与所述运放器U2B的输出端电性连接，所述电阻R9和所述电阻R10的共接端通过二极管D2与所述运放器U2A的输出端电性连接并且所述电阻R10和所述电阻R11的共接端与所述运放器U2B的负极输入端电性连接。
[0025]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述低通滤波电路包括运放器U3A和运放器U3B，其中：
[0026]所述运放器U2B的输出端依次通过电阻R5和电阻R6与所述运放器U3A的正极输入端电性连接并且所述电阻R5和所述电阻R6的共接端通过电容C3与所述运放器U3A的输出端电性连接；
[0027]所述运放器U3A的输出端依次通过电阻R7和电阻R8与所述运放器U3B的正极输入端电性连接并且所述电阻R7和所述电阻R8的共接端通过电容C4与所述运放器U3B的输出端电性连接。
[0028]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，所述单端转差分电路包括运放器U4，所述运放器U4的正极输入端(8管脚)通过电阻R13与所述运放器U3B的输出端电性连接，所述运放器U4的负极输出端(5管脚)通过电阻R14与同步采样ADC电性连接并且所述运放器U4的正极输出端(4管脚)通过电阻R16与同步采样ADC电性连接。
[0029]作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，信号激励源(产生电路)包括芯片U5，所述芯片U5的6管脚、7管脚和8管脚分别与所述单片机电性连接，所述芯片U5的10管脚与所述运放器U1A的正极输入端电性连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线多通道分布式电导率采集系统，用于采集电导率，其特征在于，包括电导率传感器阵列、无线电导率测试仪和无线网关，其中：所述电导率传感器阵列包括若干电导率传感器并且每个电导率传感器分别与所述无线电导率测试仪的输入端电性连接；所述无线电导率测试仪包括数据处理板和若干数据采集板，所述数据采集板的输入端与若干电导率传感器电性连接并且每个所述数据采集板的输出端分别与所述数据处理板电性连接，所述数据采集板包括若干通道并行电导率处理电路，所述数据处理板包括单片机、无线模块和SPI接口，所述电导率处理电路的输出端通过所述SPI接口与所述单片机的采集端电性连接；所述无线网关的第一连接端通过所述无线模块与所述单片机电性连接并且所述无线网关的第二连接端与上位机有线连接。2.根据权利要求1所述的一种无线多通道分布式电导率采集系统，其特征在于，每个所述电导率处理电路包括电压跟随器、电导率探头、电流放大电路、整流电路、低通滤波电路、单端转差分电路和同步采样ADC，其中：所述电压跟随器的输入端输入所述数据处理板传输的激励信号并且所述电压跟随器的输出端与所述电导率探头的输入端电性连接；所述电导率探头的输出端与所述电流放大电路的输入端电性连接并且所述电流放大电路的输出端与所述整流电路电性连接；所述整流电路的输出端与所述低通滤波电路的输入端电性连接并且所述低通滤波电路的输出端与所述单端转差分电路的输入端电性连接；所述单端转差分电路的输出端与所述同步采样ADC的输入端电性连接并且同步采样ADC的输出端通过所述SPI接口所述单片机的采集端电性连接。3.根据权利要求2所述的一种无线多通道分布式电导率采集系统，其特征在于，所述数据处理板还包括以太网接口、存储模块、电源模块和信号激励源，其中：所述以太网接口的第一端与单片机连接并且所述以太网接口的另一端连接上位机；所述存储模块与所述单片机电性连接并且所述单片机通过信号激励源与电压跟随器电性连接。4.根据权利要求3所述的一种无线多通道分布式电导率采集系统，其特征在于，所述电压跟随器的正极输入端连接单片机并且所述电压跟随器的负极输入端和输出端电性连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海波，安华，葛元凯，姜垚，
申请(专利权)人：铜权科技嘉兴有限公司，
类型：新型
国别省市：