提高電導(dǎo)率精度對(duì)電磁流量計(jì)的好處十四

3．3雙頻驅(qū)動(dòng)方法的試驗(yàn)論證

為了驗(yàn)證雙頻電導(dǎo)率測(cè)量方案，這里設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)電路。試驗(yàn)中要求輸入激勵(lì)源為占空比為50％，幅值、頻率連續(xù)可調(diào)的方波，作為電導(dǎo)率測(cè)量電路，輸入激勵(lì)源要求頻率和幅值準(zhǔn)確、穩(wěn)定，不然將影響最終測(cè)量結(jié)果。而一般信號(hào)發(fā)生器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不能滿足測(cè)量要求，尤其是幅值指標(biāo)。為此對(duì)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)進(jìn)行整形，高精度電壓基準(zhǔn)源MCl403輸入+5V電壓，經(jīng)過(guò)電阻和電位器分壓得到穩(wěn)定的+2V電壓，經(jīng)通用高速、高阻運(yùn)放TL084緩沖進(jìn)入模擬開關(guān)CD4052的O通道，其它通道均接地，INH接地，保證模擬開關(guān)上電工作。信號(hào)源接入通道選擇引腳B，只要信號(hào)源頻率穩(wěn)定，且能保證提供模擬開關(guān)所需要得高低電平就可以了，對(duì)信號(hào)源幅度的限制大大降低。從模擬開關(guān)的連線可以知道隨著信號(hào)源方波的加入，模擬開關(guān)的0通道和2通道交替選通，從而交替輸出0V電壓和2V電壓即正脈沖。模擬開關(guān)與下一

級(jí)運(yùn)放緩沖之間加一手動(dòng)開關(guān)，試驗(yàn)過(guò)程中需要切換正脈沖和信號(hào)源。正脈沖經(jīng)緩沖接到電導(dǎo)率測(cè)量電路輸入端。這樣得到的激勵(lì)源幅值是很穩(wěn)定的，且十分準(zhǔn)確，僅存在十幾uV的偏差，實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)源采用交流方波，且幅值很小，對(duì)消除極化效應(yīng)是有利的。

信號(hào)源整形電路

分壓電阻墨(100KQ)，電極模型中溶液電阻R，(1K～10KQ)均采用高精度金屬膜電阻代替。分布電容采用標(biāo)稱值為500～8000PF的陶瓷電容模擬。電極輸出電壓經(jīng)高輸入阻抗運(yùn)放LF356緩沖，運(yùn)放0P27做精密半波整流，然后經(jīng)LF356緩沖，RC低通濾波得直流量。電極模型與運(yùn)放之間加一開關(guān)S，在電極輸出和激勵(lì)源輸出之間切換。試驗(yàn)中采用6位半數(shù)字萬(wàn)用表HP34401A讀出電阻的值和電壓值。

運(yùn)放LF356為場(chǎng)效應(yīng)管輸入，輸入阻抗高，適于緩沖。且速度較快。運(yùn)放0P27屬于高精度運(yùn)放，低噪聲電壓、輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電壓溫漂，輸入失調(diào)和失調(diào)電流溫漂很小，速度較塊，綜合指標(biāo)較高。0P27和兩個(gè)快速二級(jí)管構(gòu)成的精密整流電路是電導(dǎo)率測(cè)量電路的核心部分。普通非線性二級(jí)管構(gòu)成的整流電路受正向壓降、非線性伏安特性和伏安特性的影響，誤差很大，但置于運(yùn)放的反饋回路中，會(huì)大大削弱這種影響，提高非線性電路的精度。本電路中的半波整流完成將交流信號(hào)負(fù)半周翻轉(zhuǎn)，正半周削掉的功能。

3．3．1試驗(yàn)方案

用示波器觀測(cè)電路各點(diǎn)波形，定性分析，確保電路能夠正常工作，將開關(guān)S1置于Al，選正脈沖輸出，這時(shí)激勵(lì)源幅值E=lV。S切換到A，取電極輸出。分布電容C。分別取500PF、1000PF、2000PF、4000PF、8000PF作六組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)液電阻范圍是1K～1MQ。對(duì)每一溶液電阻測(cè)量時(shí)，為保證測(cè)量直流量K，K有一定區(qū)分度，減小計(jì)算誤差，要合理選擇頻率。

避免頻率過(guò)高，也可以保證直流量的區(qū)分度。試驗(yàn)中，先用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)出的溶液電阻R：值，分布電容C。

為了更能說(shuō)明問(wèn)題，將開關(guān)Sl切換到B，信號(hào)源不經(jīng)模擬開關(guān)，直接到運(yùn)放，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生幅值可調(diào)的正脈沖，在這種不利條件下進(jìn)行測(cè)量。

將開關(guān)s切換到B，測(cè)得直流量(可在100HZ條件下測(cè))后乘以2作為計(jì)算溶液電阻時(shí)用到的激勵(lì)源幅值，然后將開關(guān)切回A，測(cè)量?jī)蓚�(gè)頻率下的直流量，迭代出時(shí)間常數(shù)，計(jì)算出溶液的電阻值。

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