10288019_闵松_测控技术与仪器_四电极电导率传感器的设计

1、存档日期：存档编号：本科生毕业设计（论文）论文题 目：四电极电导率传感器的设计姓名：闵 松学院：电气工程及自动化学院专业：测控技术与仪器班级、学号：10电8110288019指导教师：丁启胜江苏师范大学教务处印制电导率传感器作为一种测溶液电导率的重要手段，被广泛应用于环保技术，如水质监测领域。而电极式电导率传感器作为电导率传感器的一种，具有测量电路相对简单、成本较低、结构尺寸小、工作稳定可靠和能较好地消除电极极化效 应等优点得以快速的发展。测量溶液的电导率不仅离不开电导率传感器，而且也被广泛应用在国防、科学研究以及很多重工业等领域。相比于传统的两电极电导 率传感器，且作为目前比较先进的测量方法

2、，西方国家已经较为广泛地应用四电 极的方法测量溶液电导率。为了有效的消除一定测量误差，也就是避免测量过程中的极化作用， 四电极 电导率传感器运用的方法是将电压电极与电流电极相互独立开来。 本设计也同时 采用了温度补偿实验，消除了测量过程中温度对电导率值的影响。本次设计流程是由电导池中测得的模拟量先经过放大滤波等处理后， 再对模 拟量的峰值进行检测，最后进行温度补偿的同时送给单片机进行 A/D转换。最后 通过计算得出电导率值并通过 LCD显示。经过这样的一系列过程，四电极电导率 传感器就可以比较准确的测出溶液的电导率了。关键词：四电极电导率传感器温度补偿AbstractConductivity

3、sensor as an important means of measuring the electrical con ductivity of the soluti on, is widely used in en vir onmen tal tech no logies such as water quality mon itor ing. The electrode con ductivity sensor as a conductivity sensor has a measurementcircuit is relatively simple, low cost, small si

4、ze structure, stable and reliable, and can better elim in ate the adva ntages of electrode polarizati on effects, etc. to rapid development. Measuring the conductivity of the solution is not only in separable from the con ductivity sen sor, but also is widely used in the fields of n ati onal defe ns

5、e, scie ntific research and a lot of heavy in dustry. Compared to the traditi onal two-electrode con ductivity sen sors, and more adva need as the curre nt measuri ng method, the Wester n coun tries have been more widely used method of four-electrode conductivity measureme nt soluti on.In order to e

6、ffectively elim in ate a measureme nterror, which is to avoid the polarizati on of the measuri ng process, the use of four-electrode conductivity sensor electrode is the voltage and current electrodes are in depe ndent ope n. This desig n also uses a temperature compe nsatio n experime nts to elim i

7、n ate the in flue nee of temperature on the measureme nt of the con ductivity value.The analog design process is measured by the conductivity of the pool through the first filtering, amplification processing, and then the an alog peak detecti on, while the final temperature compe nsati on to the sin

8、 gle-chip A / D conversion. Fin ally con ductivity values obta ined by calculation and through LCD display. After this series of processes, four-electrode conductivity sensors can more accurately measure the con ductivity of the soluti on.Key words: Four-electrode Conductivity Sensors Temperature co

9、mpe nsati on摘要 IAbstract II1绪论 11.1 课题的研究背景及意义 11.2国内外技术现状和发展趋势 11.3课题主要完成的任务 32四电极电导率传感器设计的理论依据 52.1 溶液的电导和电导率 52.2电导率的测量原理及方法 52.3影响检测的因素 63电导率检测装置硬件设计 93.1 系统的整体设计方案 93.2 总体结构设计 93.3 各主要部分硬件设计 104电导率检测装置软件设计 214.1 主程序流程图 224.2 热敏电阻阻值与温度的对应关系、程序及温度补偿 234.3 显示模块设计 255总结与展望 28附录 30致谢 30参考文献 311绪论1.1

10、课题的研究背景及意义作为主要运用在实验室领域的一种传感器，电导率传感器在一般是用来测量 超纯净水，纯净水，饮用水，污水等溶液电导率或水样的总离子浓度的。随着工 业生产的发展和城市化的大力推进，工业污水和生活排污已严重影响城市的水质 有效监测污水和环境保护成了当务之急。 首先，必须对其进行实时监测的污水管 道，污水排放的实施，有必要测试水位和流动通道中的放电。 与污水直接接触的 测量方法是电极法，用电极法测量污水电导，用此种方法来获得污水液位深度具 有简单、实用的特点。但是，因为污水液体的温度以及成分存在不确定性，所以 污水的电导率值并不固定，而直接采用传统的测量法测量计算污水电导， 往往会 引

11、起很大的测量误差，甚至是无法测量。对于四电极法电导测量的优点是可以避 免测量时的极化误差，四电极法目前更多的使用在在线电导率仪上和外国实验 室。由于电极极化的存在，用两电极电导率传感器测量，其测量范围和测量精度 有很大的局限性，用四电极电导率传感器测量，在测量精度和测量范围方面，取 得了突破性的进展。通过多年的钻研积累，四电极电导率传感器技术已相对成熟， 并且商业化投产成功。设计应基于国内外相关技术的调查与分析， 对于四电极电 导率传感器，运用电极的方法，以及集成电路和电导检测装置的微控制器的设计， 重点对电导率测试数据的信号调理电路和单片机数据处理软件设计，包括检测电极，模数转换，单片机及L

12、CD的显示部分。1.2国内外技术现状和发展趋势1.2.1电导率测量方法与温度补偿方法目前，国内外有多种用电极法测量电导率。从激励源划分，AC测量和DC测量是主要的测量方法，交流测量方法多种多样，为了降低极化效应所造成的误差， 交流励磁电源采用正弦波和方波脉冲。 两电极法与四电极法是所使用的两种主要 的测量电导率的方式。四电极电导率传感器不同于传统二电极， 它由一对电压与 一对电流电极组成。目前两电极依然是国内主要的电导率测量手段。根据电导率 测量的原理方面的不同，所以测量方法大致可分四种：（1）平衡电桥法：用惠斯通电桥的设计，电导池作为桥梁，桥臂，然后调 整可变电阻的另一座桥的桥臂达到平衡状态

13、，即可计算电导率。（2）电阻分压法：电测量与分压器系列导电电阻，和电阻分压器使用的可 调范围，然后放大，整流滤波电路，这种测量方法是比较成熟且应用广泛的。（3）比值法：运算放大器的反相输入端接电导池，通过在运放的输出端接 反馈电阻就能得到和正比于输入信号的输出电压信号。（4）频率法：采用电阻频率变换电路，将电导率转换成正比于它的频率信号； 或采用多谐振荡电路，电极作为振荡电路的一部分，将电导率信号转化为频率信 号。这种方法除了成本和结构方面有优越性，且适合做便携式的电导率仪以外， 还可以提供相对高精度远距离传输方式。温度对溶液电导率的变化，是最有影响的外部因素，通过温度补偿措施减少 温度对电导

14、率测量的影响，电导率的温度补偿的方法，主要是以下三种。（1）恒温法：将待测溶液放于恒温箱中，当温度达到基准温度时再进行测 量。此方法需要精确但很昂贵的恒温箱，但不适用于工业现场。（2）手动温度补偿法：对电导率进行温度补偿，存在误差是补偿一大缺点， 因为电解质溶液的电导率温度系数是2%。以测量纯水举例，必须要先测被测对 象的温度才行。（3）自动温度补偿法：该方法包括热敏电阻温度补偿的方法，参考方法和 温度补偿的方法逐点逼近。通过拟合的电导率与温度的经验公式， 是常用的温度 补偿方法。通过运用一个微处理器的存储和计算功能， 通过直接计算，从而实现 温度补偿，以查表或拟合公式作为计算基础的。1.2.

15、2四电极电导率传感器技术现状四电极电导池是由两对同轴的电压电极与电压电极组成的，测量时候，两个电流电极浸在被测液体中，并在其缝隙中通过，电流电极两端施加一个交流信号 和电流，在液体培养基中建立电场，两个电压电极感应电压，在两个电极电压两 端的电压保持不变，液体电导率与通过两个电流电极极间的电流呈现线性关系。1.2.3国内外概况及应用目前，先进技术一般集中在国外。他们已经相继开发出了具有高技术水平四 电极、六电极、七电极、八电极电导率传感器。然而国内的电极式电导率传感器 一般都为二电极、三电极，远远落后于国际先进水平。近年来，四电极测电导技 术在国外得到迅速发展，但在国内运用四电极原理开发四电极

16、电导率传感器的公 司相对较少，目前用户们使用的电导率传感器产品主要是由意大利HANNA公司、美国哈希公司等国外公司提供，而且国外的产品由于有先进的技术含量， 所 以价格偏高。本文设计的四电极式电导率传感，具有测量精度高、电导池稳定、 价格便宜、使用寿命长、测量范围广等特点，并且具有很好的冲水性，提高了抗 生物附着和抗污染的能力，特别的适用于海洋水文、化工、水环境监测、水质控 制等领域中。1.3课题主要完成的任务1.3.1课题总体思路本课题在调研分析国内外相关技术和研读相关文献关于四电极电导率传感 器的基础上，结合实际分析了其各自优缺点。拟采用微控制器设计的电导率检测 装置作为基础，结合电极法和

17、集成运算电路，重点在单片机数据处理软件以及电 导率检测数据调理电路的设计，包括检测电极、模拟数字变换、微控制器显示等 部分。1.3.2传感器探头的选择因为石墨在随着温度的变化时，体积变化小，而且不易产生裂纹、破损，具 有良好的热稳定性，所以本设计中电极选用的是致密的石墨为材料制作而成。常温时，石墨不易受任何有机溶剂和强酸强碱性物质腐蚀影响，所以具有很好的化学稳定性。同时，石墨的导热导电性能强、可塑性强、易加工、价格便宜，所以 是应用于制作电导电极的良好材料。制作探头时，电压电极和电流电极必须同轴， 两侧的电极要保持对称，而且相对其他电极的距离固定。133测量电路设计测量电路设计主要考虑电路温度

18、补偿、 分辨率、响应时间、稳定性等方面的 性能。测量时，PC机发出命令，通过信号线传到MCU，MCU控制激励信号源 产生所需频率的交流激励信号，对激励信号进行滤波放大处理后，MCU根据测量档位，选择适当的激励信号幅度，激励信号电流流过校准电阻和电导池；MCU 先后选择校准电阻和电导池反馈信号， 放大后，经过交直流转换，再进行A/D转 换，获得相应的电阻值；同时，MCU通过采集所测溶液温度，再依据电导池常 数等参数进行计算估测以及修正来获得电导率值。1.3.4温度补偿实验对同一被测液体，温度越高，电导率增大，所以温度对流体的电导率是影响 较大的测量；相反，温度越低，电导率越小。为了克服温度对电导

19、率测量的影响， 常常采用温度补偿实验。将被测液在实际温度下的测得的电导率值转换成参考温 度下的电导率值。使得被测液在呈现温度时，电导率具有可比性，以满足各行各 业比对或控制指标的需要。2四电极电导率传感器设计的理论依据2.1溶液的电导和电导率导体通常可以分为两种。一种叫做电子型导体，它是电场作用下的自由电子 定向运动，从而使导体导电；另一种叫做离子型导体，顾名思义，是离子定向移 动使导体导电的结果。一般来说，导电能力测量电子导体使用电阻(欧洲)，导电能力和离子导体的测量使用电导(西门子)。本设所计研究的污水液体即为常 见的离子型导体。导体电阻表示：R = -(2-1)A其中R是电阻，是导体的电

20、阻率，L是导体的有效长度，A是导体的有 效横截面积。由于电子导体的电阻温度系数为正， 电阻温度系数为负的是离子导体。为了 便于表达和应用，相比于电子导体的电阻，通过用电导表达性离子导体。因为电阻的倒数即为电导，所以电导表示为：G =1 A =k-(2-2)其中k是所要求的电导率，另外 A表示横截面积，G是以西门子为单位的 电导。溶液导电能力的一个衡量指标就是电导率 k。由k是的倒数能推算出：(2-3)其中k是电导率，单位scm-1，是电极常数。从上述分析可得，检测溶液电阻即可测得溶液电导率。2.2电导率的测量原理及方法有时候用电导率表示水的纯度，大多数用电导率表示溶液传导电流能力。 溶 液的电

21、导率跟带电荷物质的性质、温度以及浓度等有很大关系。电导率的测量一般采用三种方法，电磁式电导率测量方法、超声波电导率测 量方法和电极式电导率测量方法。 超声波测量法，顾名思义，是利用超声波技术 来完成测量的；电磁测量法是利用了电磁感应原理， 运用改变磁通量的方法来实 现测量的；通过测量极见电阻，从而间接测溶液的电导率，此方法叫做电极测量 法。其中，超声波测量法和电磁式测量法检测元件并非与被测溶液直接相接触， 常常用来测量强腐蚀性液体电导率，如强酸与强碱。但是由于其测量机理的限制， 测量电导率的范围较窄，无法测量低电导溶液，所以应用比较少。电极测量方法 是基于电导原理，再将电极直接插入的解决方案，

22、这是目前常用的电导率测量方 法，对于特定的电极测量的动态脉冲法，频率法测量方法，相敏检测法，压力法, 双脉冲的方法。2.3影响检测的因素衡量水质的一大重要标准就是电导率。它反映了不同浓度的不同的导电性的 水溶液，对电解质电导率检测溶液中溶解度。 由于科学技术的不断发展，液体浓 度也提出了更高的要求。电导检测溶液在两个板见加上电压， 测量两个板块之间的电阻，但因为电压 是交流，在实践中，整个系统是一个复杂的电阻器，电容器的串并联结构。结构 图如图2-1所示。图2-1电导池等效电路图图中Cdll和Cdl2是溶液和电极表面所形成的双电层，溶液的电阻用 Rx表 示，电解质电容用Cp表示，弓I线电阻分别

23、用RI1和RI2表示，而极化作用后的 法拉第阻抗用Z1和Z2表示。用于本设计测量的电导池电极按照特定的几何形状来装配的，它的电阻测量值由样品溶液流通体积的长度和电极的面积决定，简而言之，取决于单个电导池几何结构。在测量电导率时，电导率的测量将受三因素影响，如温度，极化效应 和电容效应。且测量电导池中电导率，这往往是一个繁杂的电化学进程。影响检测的主要因素：（1）极化效应：电极见用交流电压源取代直流电压，是为了防止严重的极化现象而使溶液的电阻增大，引起较大误差。但在检测高浓度溶液，电压有直流 分量的情况下，仍然会产生极化现象。极化造成的误差：(2-4)极化反电势用U表示，测量偏差用.表示，溶液电

24、阻用Rx表示，f是激励 源频率。由式2-3可知，降低反电动势的极化，提高激励频率和溶液的电阻可以减少 偏差。但由于被测溶液电阻不允许改变， 且为了防止电容效应，频率也不允许无 限制提高，所以提高频率一般10004000Hz即可。要求不高，也可采用50Hz交 流电。（2）电容效应：图2-2中，当溶液电阻较小时，溶液电阻和双电层电容相 当，所以具有明显的分压作用。当溶液电阻较大时，溶液电阻和电解质电容相当， 所以具有严重的分流现象。为了提高检测的灵敏度，第一种方法是使溶液电阻变大，但不容易实现。第 二种方法是提高频率减小电容容抗。 容抗值Cdll和Cdl2的减小，同时分压电阻 的相应，可以有效降低

25、极化效应影响。而容抗值Cp的减小，所以高阻时采用低频，低阻米用咼频。由于电解质电容和引线电阻小，可忽略不计，且交流激励时，可看做极化效 应被消除。最后可以简化等效电路。如图 2-2所示：图2-2简化与进一步简化等效电路图在本设计检测污水液体的实例当中（高阻、低电导），可以忽略双层电容Cx 所产生的影响，所以主要误差因素是由 Cp引起的，同时，激励源频率越大，误 差越大。(3) 温度的影响：电离度可由温度直接影响，离子的迁移速度，且对电导 率的影响较大，电导率标准普遍接受的温度是25C。所以温度不等于25C时,就得进行温度补偿。电导率-温度曲线如图2-3所示：FT P.510 15 20 25

26、30 訴 40 45 50 斶 60t(r)图2-3电导率一温度曲线0-9 7 S 4fl 2图2-3与实际运用最佳拟合的表达式是：G(25) = K(t)G(t) -Gp(t) Gp(25)(2-5)25E时液体的电导率用G (25)表示，温度的校正系数用 K (t)表示，tC 时溶液的电导率用 G (t)表示，tC理论上纯水的电导率是 Gp (t),从理论上 讲，25C时纯水的电导率是 Gp (25)。以单片机的计算，准确的测量 G (t)和温度t之后，便可以进行准确的温度 补偿。3电导率检测装置硬件设计3.1系统的整体设计方案结构分上下两个部分，下部由温度传感器、电极探头、电导池，保护套

27、等组 成，上部由电路板封装壳体、测量电路板、密封件等组成。系统硬件结构示意图 如图3-1所示。图3-1系统硬件结构示意图3.2总体结构设计系统硬件电路框图如图3-2所示，组成四电极电导率传感器系统的三个主要部分是电导池、温度补偿电路和测量与转换电路。核心部分是其中的测量与转换电路，包括单片机控制电路、信号处理电路、激励信号滤波放大电路、A/D转换电路等重要部分组成。图3-2系统硬件电路框图3.3各主要部分硬件设计3.3.1单片机选型STC12 XX 54 XXXX 35 X XXXX注释：XX注释如表3-1所示表3-1单片机型号介绍STC仃8051,工频相同,处理速度是普通8051单片机的81

28、2倍C:5.5 V 3.4VLE: 2.0V3.8VLV : 2.0V3.8V,功耗超低，工频2MHz时：正常工作的电流 2.7mA;空闲模式的电流 1.3mA;掉电模式的电流 0.1 yA512字节的RAM , PCA/PWM为4路程序空间大小，女口：04是4K字节，08是8K字节10是 10K 字节，12是 12K 字节AD :有A / D转换功能无AD字样，则无A / D转换工作频率：12:工作频率可到12MHz35:工作频率可到35MHz48:工作频率可到 48MHz工作温度范围：1:工业级，-40C +85CC:商业级,0C70C何种封装：如SOP, PDIP，TSSOP，PLCC管

29、脚数如 20， 28， 32本设计采用的是STC12C5402AD-20单片机，工作频率相同时,运行速度是 普通8051的812倍。工作电压：5.5V3.4V，比一般型号的单片机工作电压 偏高。PCA / PWM为4路，512字节的RAM，程序空间大小为2K，此单片机 具有AD转换功能，并有20只引脚。根据本设计四电极电导率传感器的设计要求，MCU要具有较高的工作电压， 更重要的是具有 AD转换功能。再结合它的成本等各方面的要求就选择了 STC12C5402AD-20 芯片。20 Pin0,vol为正值从而使Dl导通；同时根据深度负反馈条件下的运放输入端虚短 的概念，可以得到输出电压Vout约

30、等于输入电压Vin ,保证了输入信号与峰值信 号之间的线性关系，同时电路处理小信号的灵敏度也得到了提高。因为Vol随着输入信号下降而下降，此时二极管Dl会截至，从而Ul负反馈电 路断开,Ul处于开环状态。不适用于快输入信号的原因是因为这时候同向端的电 压小于Ul的反向端电压，使得Vol输出很大幅度的负信号，下一个正电压输入信号 很难被快速跟踪。图3-12运放加二极管结构的峰值检测电路2007年时候，Jack.Gershfelc等人对此电路提出了进一步改进措施,提出将整 体电路构成负反馈的形式，目的就是为了防止Vol在输入信号下降时，使运放进入 饱和状态而影响检测精度和速度，并将一个二极管加在输

31、出端与反相端之间，避 免了 Vol与输入端的电压偏离得太远，如图3-13所示。该电路的输入信号频率范围得到大大增加，但是因为电容Cl和二极管Dl组成 的网络有一个极点，并因二极管内阻不是一个常数，所以这个极点位置并不是固 定的。因运放本身也有极点，只好降低整个电路通频带来使电路稳定工作，这种情 况下，使得该电路只能应用在要求并不高的电路之中。在实际工作之中，因为信号从输入到反馈回来需要一个回路时间tl,所以当 电容上的输出电压达到输入信号峰值的时候，还得要经过t1的时间才能使得二极 管截止,所以输出电压的过冲现象就产生了。 过冲电压Vp为：to t1(3-8)Vp 二AVin(t) - Vo(

32、t)/C( Zd Zc)dtto二极管D和电容C的阻抗分别为Zd和Zc, A为运放的开环放大倍数。由于 A 一般来说很大，t1的大部分时间都会输出最大电流，这样使过冲较大而且为非 线性的。图3-13改进后的电压型峰值检测电路通过三种峰值检测电路的对比，最终选择改进的电压型峰值检测电路。 将放 大电路放大后的电压信号经过简单的滤波处理后进行峰值检测即可。 对放大后的 测量峰值进行追踪检测，更直观的监视测量值与得出满意的测量值。（6）温度补偿电路温度补偿电路根据热敏电阻特性，即阻值大小随温度改变而改变，再利用串 联电阻分压，把热敏电阻的电压传送给单片机的模拟输入端。如图3-14所示。R24R251

33、 牙 I GND3-14 温度补偿电路334显示部分设计显示部分无疑是用来把输出信号用图像化的形式呈现在用户眼前，本设计采用的是LCD1602作为显示的主要部分。显示电路如图3-15所示。因为往往显示模块会需要大量的10口，为了解决此问题，本设计采用74LS164来驱动LCD1602可 省下很多的10端口。图3-15显示电路4电导率检测装置软件设计本设计程序主要包括主程序流程图、热敏电阻与温度对比程序以及显示程 序。4.1主程序流程图主程序流程图如图4-1所示：图4-1主程序流程图4.2热敏电阻阻值与温度的对应关系、程序及温度补偿4.2.1热敏电阻的阻值与温度关系与程序热敏电阻的阻值与温度呈现

34、一条非线性的指数曲线，所以在使用前，要先进行线性处理。采用最简便的查表法可直接查出相应的温度。如表4-1所示：表4-1转换结果与温度值A/D转换结果A/D转换电压/V温度/C00一160.3179320.6356480.9443641.2634801.5727961.88211122.20151282.51101442.8251603.14-11763.45-61923.77-112084.08-182244.39-262404.71-402555.0一将表中的对应数据存储到微控制器中，然后用微控制器自动查表来得出当前 测量温度值。如果表中没有相应的电压值，可以在表中的区域找到相应的电压值,

35、对应温度值可运用线性插值得出。插值算法如下:T(y2 yJ/(X2 Xi) (AD_Value xJ(4-1)其中：当前温度的A/D转化值用AD_Value表示，当前温度用T表示，相邻 点的A/D转换值用y2, yi表示，为相邻点的温度值用X2，xi表示。温度值的节选程序如下：/*、* 函数名称：Gettemperrature()*作用：查表与插值计算得温度值*/sig ned int GetTemperature(i nt Value)sig n int T;int I;if(Value=V_T_table015)T=V_T_table115;elsefor(i=1;iV_T_table0i

36、)&(ValueV_T_table0i+1)T=(V_T_table1i+-V_T_table1i)*100)/16T=T*(Value-V_T_table0i);T=V_T_table1i+T/100;break; return T;422温度补偿设计更快速更准确的运用MCU的强大数据处理能力对不同温度下的溶液进行补 偿，效果明显优于大部分传统的方法。对于浓度相对低的电解质溶液，电导率与温度的关系可近似表示为：k25 二 kt /1 0.22(t - 25)(4-2)4.3显示模块设计经过热敏电阻和和峰值检测的模拟电压信号A/D转换以后，由MCU分别得出温度值以及电导率值，然后在 MCU中进

37、行数据处理。电导率值是对电导率值 补偿后得到的标准温度25C时的值，最后数据送入LCD1602中进行显示。显示 模块流程图如图4-2所示：图4-2显示流程图电导率显示的节选程序如下：/*、* 名称：LCD1602nit()*作用：LCD1602初始化*/void LCD1602_init(void)LCD1602_DB(0x08,0x03);RS_RW_E_i nit();LCD1602_DB(0x04,0x01);RS_RW_E_i nit();LCD1602_DB(0x0C,0x00);RS_RW_Enit;LCD1602_DB(0x06,0x00);RS_RW_E_i nit();LCD

38、1602_DB(0x01,0x00);RS_RW_E_i nit();5总结与展望本次毕业设计比较详细的阐述了四电极电导率传感器，着重介绍了硬件部 分，其中电极部分无疑是本次毕业设计的重中之重。 鉴于目前国内的四电极电导 率技术水平还并不成熟，本次设计很遗憾的是没做出实物来支撑理论性的设计。 在着重介绍硬件的基础上，本文也同时分析了影响测量电导率的因素和产生误差 的个别原因，比如存在的电容效应、极化效应等。由于两电极电导率传感器技术 已经相对比较传统，本设计对两电极与四电极电导率传感器在优缺点方面也进行 了充分的比较。对于硬件设计，本文强调可靠性与准确性优先的原则， 选择了比较合适的器 件。采

39、用方波脉冲电压源、仪用放大器、温度补偿、峰值检测等方法原理。软件 讲的比较少，只是对于重要部分进行了流程框图的介绍。不过本文还是有很多有待解决的问题，比如说电容效应。还有改进温度的拟 合公式。目前，技术水平相对高的国家或地区已经开发出高水平的四电极甚至六电 极、七电极等电导率传感器。而国内的电极式电导率传感器较为普遍的是二电极 和三电极，远落后于国际先进水平。不过近年来四电极测量方法与方案迅速发展， 但是国内的开发四电极电导率传感器的公司依然较少。希望本次的研究方案对国内的四电极发展添砖加瓦。附录硬件原理图2U23DU DHU-AkuRlI1COORNbG 21 JN Al D3丘C$ 11

40、JN A IDA应ROk2IJ N AI Do-QT9 8F12r召oc戏i彳E 5胃119 OCX 彳/tHEL24 dL/JU3 CL/* ,P/CUpXUtC-cHL DNG -CTL/rmC./C UC-MS/Ct/d jd/odcl jdxo-ocl XD/XC/.0-Enn閃22DOVV-m-x2laa -T.PD- nxarKWARKTT84 14N I本次毕业设计从最初选题到最终的论文定稿，都是在丁启胜老师的大力帮助 下才完成的。在方案设计上，丁老师同样给我大力支持，他渊博的理论知识以及 严谨的教学态度让人感到敬佩。在给予我充分的理论知识支撑的同时，丁老师同 样要求严格，让我们

41、在他的办公室独立完成，遇到问题就及时询问。尽管丁启胜 老师学识渊博，但是其虚心谨慎、踏踏实实、平易近人等优秀人格魅力同样让我 受益匪浅。我相信本次的毕业设计的合作，不仅是我大学生涯末期的宝贵回忆， 而且会对我今后的人生道路产生深刻影响， 在此谨向老师致以崇高的敬意和诚挚 的感谢。同时，我还要感谢陪我度过大学时光的所有的可爱同学们，是你们跟我多次的讨论研究，给了我宝贵的意见，让我能顺利的完成毕业设计的任务。最后感谢我的家人，是你们把我送进大学校园，让我接受大学的高等教育， 使我茁壮成长。参考文献1 李建国.开放式四电极电导率传感器的研制与实验J.海洋技术,2005, 03:5-9+21.2 李学

42、胜，卢欣春,罗孝兵，刘冠军,王军涛，袁颖华.一种四电极电导率传感器的 研制J.传感器与微系统，2013, 02: 105-107.3 贾文娟，兰卉,李红志.三电极电导率传感器测量电路的研制J.海洋技术，2013, 03: 33-36+45.4 周明军,尤佳，秦浩,傅巍,刘其中，徐振忠.电导率传感器发展概况J.传感器与 微系统，2010, 04: 9-11. 张高燕，吴少华,赵湛.基于MEMS工艺的硅基四电极电导率与温度集成传感器芯片的研制J.传感技术学报，2011,07: 966-969.郑联英.水溶液电导率的测量方法研究D.北京化工大学,2007.7 胡宗定，王一平.工程电导测试技术M.天津:天津大学出版社.19908 童诗白，华成英.模拟电子技术基础M.第四版.北京:高等教育出版社.2006. 59 杨孙楷张潞群,曹澄等.电化学式分析仪器M.北京:机械工业出版社.199310 史健芳等.智能仪器设计基础M.北京:电子工业出版社.2012. 911 李建国.开放式四电极电导率传感器的研制与实验J.海洋技术，2005, 24(3):5-9.12 邱善乐.一种新型感应式电导率传感器的设计J.井工程,2005,9(48):35-36.13 韩威丁海铭,马凌宇.四电极法电导率仪电计检测技术的探讨J.中国计量，2003( 6): 63.14 Shadpour