一種水溶液電導率檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及溶液電導率檢測技術，特別涉及一種水溶液電導率檢測裝置。
【背景技術】
[0002] 電導率是水體的基本參數，是衡量水質的重要標準。在食品衛生行業、各類理化檢 測實驗室、化工工業及半導體行業等領域中，需要通過測量電導率來檢測所用的純水是否 滿足生產和實驗要求（一級純水的電導率0. 055ys/cm)。在水質監測領域中，電導率作為 重要的水質參數，可以反映水體的質量狀況，預測水質發展的趨勢，為水質監測提供必不可 少的科學依據。在研宄海洋科學和海洋應用領域，通過測量電導率，可以得到海水鹽度、海 水密度、海水聲速等重要信息，而這些信息對于海洋科學研宄、海洋經濟與國防建設、海洋 環境保護與檢測都有著極其重要的價值。
[0003] 水溶液的電導率測量通常根據實際需要，選擇實驗室電導率儀或在線電導率儀， 實驗室電導率儀（如美國NIST設計的JONES型電導池）測量精度較高，但對測量環境有嚴 格的要求，需要保證在密封、恒溫的條件下進行，因此測量實用性不高。目前市面上的在線 電導率儀通常采用傳統的二電極測量體系，但是電極的極化作用、外界溫度等因素會影響 測量精度，無法保證測量的準確性。另外，上述大部分電導率儀都存在測量范圍較小的問 題，無法滿足實際使用時大量程范圍測量的需要。
[0004] 專利號CN103412192A所示的純水電導率測量系統，將范德堡（VDP)法引入水 溶液電導率的絕對測量，提出了一種封閉式電導池測量方式，在探測頭上設有四根等高且 中心對稱布置的測量電極，以微電流源施加激勵信號到其中兩個同側的測量電極上，并將 電導池置于恒溫水浴箱上，然后通過測量響應端的兩個測量電極上的電壓來計算得到電導 率。該測量方法可以得到準確的測量結果，但是對測量條件提出了較高要求，同時微電流源 開發困難且成本較高，不適用于開放式水溶液的測量和大范圍推廣。
[0005] 通過調研，國內目前尚沒有適用于寬量程段的水溶液電導率測量的相關研宄；而 國外的研宄主要針對1000ys/cm以上的高值段水溶液測量，并未開展對全量程段電導率 測量的研宄。因此，研宄溶液電導率的測量方法，開發出一套可適用于各個量程段水溶液電 導率測量的檢測裝置具有十分重要的意義。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型提供了一種水溶液電導率檢測裝置，結構簡單，維護方便，且可以實現 多個量程段水溶液電導率的浸入式測量。
[0007] -種水溶液電導率檢測裝置，包括帶有探測頭的檢測本體和激勵模塊，所述探測 頭上設有四根測量電極，激勵模塊加載到其中兩個相鄰的測量電極之間，所述激勵模塊包 括交流電壓源以及將激勵電壓轉換成激勵電流的可調電阻，所述可調電阻為多個阻值不同 的電阻，各電阻通過多路模擬開關并聯接入所述交流電壓源。
[0008] 所述多路模擬開關根據待測量溶液的電導率數量級，控制接入哪個電阻，使本實 用新型具有不同的量程，適用于多個量程段水溶液測量。
[0009] 本實用新型采用交流電壓源作為激勵源，通過可調電阻轉換成激勵電流施加到兩 個相鄰的測量電極之間，在測量開放式水域的水溶液時，通過測量可調電阻兩端的電壓為UK，得到激勵電流為I=UK/R，測量兩個響應端的測量電極之間的待測溶液的響應電壓為 Uwt;此時溶液的當量電阻
，將了.代入范德堡原理公式可得溶液電導 率計算公式如下所示：
[0011] 式中a為標定系數，可以通過測量多種標準溶液，得到的多組U。#、UK，結合電極的 電導池常數k和可調電阻R的阻值，通過擬合，完成對a標定。
[0012] 標定完成后，可使用本實用新型測量不同溶液的電導率，測量uwt、uK，結合電極的 電導池常數K，可調電阻R的阻值以及標定數值a，即可得到溶液的電導率。上述標定和測 量過程可以使用直接測量U^、UK的儀器，例如電壓表，然后工作人員根據公式計算，也可以 利用采樣電路采集U^、UK，輸入計算模塊進行計算后得到結果。
[0013] 本實用新型通過控制可調電阻的阻值和激勵電壓的頻率，來改變激勵電流的強度 和頻率，實現使用同一裝置對不同范圍電導率的測量，具有廣闊的應用范圍，同時采用交流 電壓源替代現有技術的交流電流源，有效克服了交流電流源設計復雜且成本較高的問題， 大大降低了測量裝置的開發成本，提高了裝置的實用性。
[0014] 為了使用方便，優選的，所述檢測本體為帶有空腔的測量桿，空腔內安裝激勵模塊 和測量模塊，所述探測頭位于測量桿的端部。所述測量桿可伸入較狹小的容器進口，提高了 本實用新型的實用性。
[0015] 為了進一步提高檢測的準確性，優選的，所述測量桿的制造材料采用聚四氟乙烯。 四氟乙烯材料均具有良好的化學穩定性，不會被一般腐蝕溶液腐蝕，防止影響檢測結果。
[0016] 進一步優選的，所述測量電極的制造材料采用金屬鈦。金屬鈦也具有良好的化學 穩定性，不會溶于一般的腐蝕溶液。
[0017] 為了實現多路模擬開關根據待測溶液的電導率數量級來調整可調電阻，優選的， 還包括：
[0018] 第一采樣電路，用于采集所述可調電阻的電壓；
[0019] 第二采樣電路，用于采集響應端的兩個測量電極之間的電壓；響應端的兩個測量 電極為未加載激勵電流的兩個測量電極。
[0020] 控制單元，用于接收來自第一采樣電路和第二采樣電路的采樣信號，對應的控制 多路模擬開關的導通狀態。
[0021] 多路模擬開關的導通狀態控制接入的電阻，當可調電阻的電壓仏或兩個響應端的 測量電極之間的電壓1超出可測量范圍，則控制單元調整接入的電阻，從而調節激勵電流 的大小，使待測的KudPUK在調節在可測量范圍內。
[0022] 為了簡化電路，控制單元使用同一接口連接兩采樣電路，優選的，還包括連接在兩 個采樣電路與控制單元之間的切換電路，用于間隔地將來自第一采樣電路和第二采樣電路 的采樣信號輸入控制單元。
[0023] 為了簡化電路，兩采樣電路采用現有的放大器，優選的，第一采樣電路為第一放大 器，其輸出端接入切換電路的第一輸入端；
[0024] 第二采樣電路為第二放大器，其輸出端接入切換電路的第二輸入端。.
[0025] 進一步優選的，切換電路為繼電器，所述第一輸入端和第二輸入端分別對應繼電 器的常開和常閉觸點中的一者。通過繼電器切換兩個放大器，線路結構簡單，運行穩定。
[0026] 采集電壓控制電阻的方式很多，控制單元可以通過純硬件電路實現，也可以通過 軟件編程實現，采用軟件實現，電路結構更為簡單，優選的，所述切換電路的輸出端通過A/D 轉換器接入控制單元。控制單元利用轉換器得到電壓的數字信號，通過程序計算，得到判定 結果，根據結果控制調節多路模擬開關實現電阻的調節。例如參考文獻：胡繼勝.一種量程 自動轉換技術[J].安徽紡織職業技術學院學報，2003,2(3):15-16.提供了一種通過軟件 來實現采集電壓控制載入電阻的控制系統。
[0027] 為了便于采集電壓，優選的，第一