专利名称：带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置及方法
技术领域：
本发明属于化工过程参数在线检测领域，涉及糖厂微糖份在线间接检测装置及方法，具体涉及一种带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置及方法。
背景技术：
在化工反应过程中，电导率是溶液的一个重要参数，它的大小直接反映溶液的导电能力，并与电解质的浓度密切相关；而有机物的浓度也可通过适当的反应器转变为导电物质，进而测出反应前后电导率的变化大小，从而经过计算得到其浓度大小；此外，还有一类半电解质，在高频激励下，其浓度大小也与电导率密切相关；这些以电导率作为中间变量进行其它参数检测的场合，都需要一种稳定、精确的电导率检测装置，而目前国内厂家生产的电导率检测装置，一般都通过电阻箱来手动检定电导装置，使用较为麻烦，而且自动化程度低；或者并不考虑导线对电导率检测的影响，严重影响自校准精度及检测精度，特别在高频激励的场合尤为明显；而从国外进口的设备大都价格昂贵、维修维护困难。

发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足之处，提供一种带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置及方法。本发明采用内外对称导线与内部千分之一精度标准电阻相结合的办法，具有测量精度高、可靠性高、功能多、造价低、智能化程度高、制造维护方便、能够与其它设备组网、节能效果好等优点，除可连接各种电导常数的电极外，还可兼容一般电导率装置的传统激励频率，低周70Hz、高周1100Hz，并可提供超高周ΙΟΚΗζ、 IOOKHz的激励频率。本发明的目的是通过如下技术方案来实现的一种带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置，包括显示装置和内置电路板，如

图1所示，所述显示装置包括液晶触摸屏1、电导率I显示窗2、电导率Π显示窗3、参数值显示窗4、操作按钮和指示灯；所述内置电路板包括主机板、显示板和电源板；所述主机板分别与显示板和电源板通过简单连接器或短电缆相电气连接；所述液晶触摸屏1通过短电缆与主机相应点连接，进行数据通讯，电导率1显示窗2、电导率Π显示窗3、参数值显示窗4、操作按钮和指示灯固定在显示板上，并通过显示板上的第二在片系统72进行按钮扫描并编码、数码管及指示灯刷新，第二在片系统72通过简单连接器或短电缆与主机板相应点电气连接，其中复位按钮18通过复位信号电缆线与主机板相应点连接；所述主机板的电路由第一在片系统电路39、在片系统用电源电路40、模拟信号限幅保护开关切换电路41、CAN总线隔离驱动电路42、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路43、电流输出用模拟隔离电源电路44、模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路45、外扩 RAM及电池保护电路46、晶体振荡及复位电路47、内部操作电路48、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路49、显示板通讯接口电路50、电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路51、电磁阀隔离输出控制电路52、电源板接口 53、电导率检测控制接口 54、开关信号隔离电路55、精密电源电路56、有源晶振与激励信号发生电路57、信号滤波驱动电路58、电导测量与自校准切换电路59、标准电阻切换阵列电路60、电导I跳档变送电路61、电导I检测接口 62、电导I交流转直流及隔离电路63、电导Π跳挡变送电路64、电导Π检测接口 65、电导Π交流转直流及隔离电路66、温度Π检测接口 67、温度Π变送隔离电路68、温度I检测接口 69及温度I变送隔离电路70共同电气连接组成；所述显示板的电路由显示板与主机板接口 71、第二在片系统电路72、显示电源滤波电路73、数码管与操作按钮和指示灯操控电路74共同电气连接组成；所述电源板的电路由电源板与主机板接口 75、主板用数字电源电路76、主板用模拟电源电路77、电导用隔离数字电源电路78、电导用隔离模拟电源电路79、主板用总开关电源AC/DC接口 80、固态继电器电路81、电磁阀接口 82、隔离变压器83、交流220V输入84 共同电气连接组成。如图5所示，本发明所述第一在片系统电路39由集成电路TO和UK1、连接器J1、电阻R3和RKl和R6、电容C6 CM和电容CKl共同电气连接构成；在片系统用电源电路40 由稳压器Ul和U4、连接器JP1、二极管Dl D6、发光二极管LP1、发光二极管LP2、电阻R1、 电阻R2、电容Cl C5和锂电池BTI共同电气连接构成；外扩RAM及电池保护电路46由集成芯片U2与U3共同电气连接构成；晶体振荡及复位电路47由晶振U7、电阻R4、电阻R5、 电容C25 以8和复位按钮U6共同电气连接构成；如图6所示，模拟信号限幅保护开关切换电路41由放大器U8 U10、稳压芯片U11、高速电子继电器U12、限幅保护芯片U13、电阻 RXl RX15、电容CXl CX11、发光二极管Ll共同电气连接构成；如图7所示，CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路43由DC/DC电源模块U14、电阻R7、电容C29，电容C30和电感L2 L4共同电气连接构成；电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路51由DC/DC电源模块U15、电阻R8、电容C31、电容C32、电感L5 L7和保险丝Fl共同电气连接构成；电流输出用模拟隔离电源电路44由稳压芯片U16、稳压芯片U17、DC/DC电源模块U18、二极管D7、 二极管D8、发光二极管LEDl、发光二极管LED2、电阻R9 R18、电容C33 C39和电感L8 Lll共同电气连接构成；如图8所示，CAN总线隔离驱动电路42由集成电路U19、高速光耦 U20、高速光耦U21、电阻R19 R25、电容C40 C46和连接器CANl共同电气连接构成；如图9所示，模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路45由放大器U22、光耦U23、放大器U24、 三极管Ni、电阻似6 R32、电容C47、电容C48和连接器OPHl共同电气连接构成；如图10 所示，电磁阀隔离输出控制电路52由光耦U25、光耦U26、电阻RX16、电阻R33 R37和电容 C49共同电气连接构成；如图11所示，内部操作电路48由拨码开关NBJl和电阻R42共同电气连接构成；显示板通讯接口 50由连接器P2、电阻R40、电阻R41和电容C50共同电气连接构成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路49由连接器P3、电阻R38和电阻R39共同电气连接构成；电源板接口 53由连接器Pl组成；如图12所示，电导率检测控制接口 M由连接器P4、连接器P5、连接器J2、电容C51和电容C52共同电气连接组成；如图13所示，开关信号隔离电路55由高速光耦U27 U30、电阻R43 R47和电容C53 C56共同电气连接构成；有源晶振与激励信号发生电路57由有源晶振Y1、信号发生器U31、电阻R48 R52、电阻RL3、磁珠RLl和RL2、电容C58和电容C59共同电气连接构成；精密电源电路56由稳压器U32、二极管D9、电容C57、电容C60 C62和短路器CBl共同电气连接构成；如图14所示，信号滤波驱动电路58由放大器U33或备UB3与U34、电阻R53 R57、电容C64 C74、电感L12、电感L13和短路器CB2共同电气连接构成；如图15所示，电导I跳档变送电路61 由继电器U;35 U39、三极管N2 N6、电阻R58 R70、电阻R72、电阻R73、电阻RA1、二极管DlO D14、放大器U4或备UB1、放大器U43、电容CA1、电容CA2和电容C75 C78共同电气连接构成；电导I检测接口 62由连接器ADIANDA01组成；电导I交流转直流及隔离电路 63由放大器U40或备UB1、集成电路U41、光耦U42、电阻R71、电阻R74 R76和电容C79 C85共同电气连接构成；如图16所示，电导Π跳挡变送电路64由继电器U45 U49、三极管 Ν8 附2、电阻R78 R90、电阻R92 R93、电阻RB1、二极管D16 D20、放大器U50或备 UB2、放大器TO3、电容CB3、电容CB4和电容C86 C90共同电气连接构成；电导Π检测接口 65由连接器BJl组成；电导Π交流转直流及隔离电路66由放大器U50或备UB2、集成电路 TOl、光耦TO2、电阻R91、电阻R94 R96和电容C91 C96共同电气连接构成；电导测量与自校准切换电路59由继电器U44、继电器TO4、三极管Ν7、三极管附3、电阻R77、电阻R97、二极管D15、二极管D21、连接器ADIANDA0B01、连接器ADIANDA0BI1、连接器BDIANDA0B01和连接器BDIANDA0BI1共同电气连接构成，其中，连接器ADIANDA0B01、连接器ADIANDA0BI1见图 15 ；如图17所示，标准电阻切换阵列电路60由继电器UMDl UMD5、继电器UUPl UUP5、 继电器U55、三极管附4、三极管附6、电阻RA2 RA23、电阻RB2 RB23、电阻R98 R102、 二极管D22 DM和放大器U33或备UB3共同电气连接构成；如图18所示，温度I变送隔离电路70由恒流管TO6、放大器TO7、光耦TO8、电阻R103 R113和电容C97 ClOO共同电气连接构成；温度I检测接口 69由连接器JPTAXl组成；如图19所示，温度Π变送隔离电路68由恒流管TO9、放大器U60、光耦TO1、电阻R114 RlM和电容ClOl C104共同电气连接构成；温度Π检测接口 67由连接器JPTBXl组成。如图20所示，本发明所述显示板与主机板接口 71由连接器Ρ6、按钮RESET1、电阻 R125、电阻RU8 RU9和电容OTl共同电气连接构成；第二在片系统72由集成芯片U62、 连接器J3、电阻RU6和电阻R127共同电气连接构成；显示电源滤波电路73由稳压器TO3 和电容⑶2 ⑶8共同电气连接构成；数码管与操作按钮及指示灯操控电路74由集成片 U64、集成片U65、集成片UB4、连接器ΡΡ1、连接器ΡΡ2、电阻R130 R1M、电阻RBM RB32、 数码管L35 L37、指示灯L14 U4和按钮Sl S12共同电气连接构成。如图22所示，本发明所述电源板与主机板接口 75由连接器Ρ7组成；主板用数字电源电路76由集成模块TO9、滤波器U70、电阻R155、电容C105和电容C106共同电气连接构成；主板用模拟电源电路77由稳压芯片U71、滤波器U72、DC/DC电源模块U73、稳压芯片 U74、滤波器U75、二极管D25、二极管D26、发光二极管LED3、发光二极管LED4、电阻R157 R166、电容C107 Cl 15和电感L38共同电气连接构成；电导用隔离模拟电源电路79由DC/ DC电源模块U76、稳压芯片U77、稳压芯片U78、二极管D27、二极管D28、发光二极管LED5、 发光二极管LED6、电阻R167 R176、电容C116 ClM和电感L39 L41共同电气连接构成；电导用隔离数字电源电路78由集成模块U79、电阻R177、电容C125、电容CU6和电感 L42 L44共同电气连接构成；主板用总开关电源AC/DC接口 80由外接开关电源组成；； 固态继电器电路81由U66 U68组成；电磁阀接口 82由连接器QXCTLM1组成；隔离变压器83由外接引入；交流220V输入84由外置的滤波保险开关集成模块引入电源，输出端与连接器ACl AC3相连接。如图2所示，本发明所述主机板还通过电导率检测控制接口 M分别为开关信号隔离电路阳、精密电源电路56、信号滤波驱动电路58、电导测量与自校准切换电路59、标准电阻切换阵列电路60、电导I跳档变送电路61、电导I交流转直流及隔离电路62、电导Π跳挡变送电路63、电导Π交流转直流及隔离电路66、温度Π变送隔离电路68及温度I变送隔离电路70提供模拟隔离电源与数字隔离电源；所述精密电源电路56通过电源线与有源晶振与激励信号发生电路57相应点连接；所述电导率检测控制接口 M通过开关线分别与开关信号隔离电路(55)、电导测量与自校准切换电路59、标准电阻切换阵列电路60、电导I跳档变送电路61及电导Π跳挡变送电路64相应点连接；所述电导率检测控制接口 M通过模拟线分别与电导I交流转直流及隔离电路63、电导Π交流转直流及隔离电路66、温度Π变送隔离电路68及温度I变送隔离电路70相应点连接；所述有源晶振与激励信号发生电路 57通过开关线与开关信号隔离电路55相应点连接，通过模拟线与信号滤波驱动电路58相应点连接；所述电导I跳档变送电路61通过模拟线分别与电导测量与自校准切换电路59、 标准电阻切换阵列电路60、电导I检测接口 62、电导I交流转直流及隔离电路63相应点连接；所述电导Π跳档变送电路64通过模拟线分别与电导测量与自校准切换电路59、标准电阻切换阵列电路60、电导Π检测接口 65、电导Π交流转直流及隔离电路66相应点相连接； 所述温度Π变送隔离电路68通过模拟线与温度Π检测接口 67相应点连接；所述温度I变送隔离电路70通过模拟线与温度I检测接口 69相应点连接；所述电导I检测接口 62和电导Π检测接口 65分别通过双芯同轴电缆与外部电导电极连接；所述温度I检测接口 69和温度Π检测接口 67分别通过电缆与外部四线制精密钼电阻传感器连接。如图4所示，本发明电源板与主机板的连接方式为电源板与主机板接口 75外部与主机板上的电源板接口 53连接；电源板内部经电源线分别与主板用数字电源电路76、主板用模拟电源电路77、电导用隔离数字电源电路78电导用隔离模拟电源电路79、主板用总开关电源AC/DC接口 80相应点连接；所述主板用总开关电源AC/DC接口 80使用外接的开关电源，开关电源的输入端与外接隔离变压器83连接，输出端分别连接到电源板与主机板接口 75、主板用数字电源电路76、主板用模拟电源电路77、电导用隔离数字电源电路78、电导用隔离模拟电源电路79上；所述外接隔离变压器83通过电源线分别与交流220V输入84 和固态继电器电路81相应点连接；所述交流220V输入84外接AC220V电源，所述固态继电器电路81通过开关线与电源板与主机板接口 75相应点连接，并通过电源线与电磁阀接口 82相应点连接；所述电磁阀接口 82通过电缆外接电磁阀。本发明所述主机板的电路中，电源板接口 53的输入端与电磁阀隔离输出控制电路52对应点相连接，电源板接口 53的五个输出端分别与在片系统用电源电路40、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路43、电流输出用模拟隔离电源DC/DC及滤波器电路44、电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路51、电导率检测控制接口 M各自对应点相连接，为主机板分别提供各自的模拟隔离电源和数字隔离电源；其中，主机板上的模拟隔离电源、数字隔离电源由电源板接口 53提供，模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路45使用的模拟隔离电源由电流输出用模拟隔离电源DC/DC及滤波器电路44提供，液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路49单独由外接开关电源提供，显示板通讯接口电路50使用的数字电隔离源由电源板接口 53提供，CAN总线隔离驱动电路42使用的数字隔离电源由CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路43提供，电磁阀隔离输出控制电路52使用的电源由电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路51提供；
所述第一在片系统39通过数据通讯线分别与CAN总线隔离驱动电路42、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路49、显示板通讯接口电路50相应点连接；所述第一在片系统 39通过模拟信号线分别与模拟信号限幅保护开关切换电路41、模拟量隔离输出/电流变换 /驱动电路45相连接；所述第一在片系统39通过开关信号线分别与内部操作电路48、电磁阀隔离输出控制电路52、电导率检测控制接口 M连接；所述第一在片系统39通过数据线与外扩RAM及电池保护电路连接46，通过晶振线和复位线与晶体振荡及复位电路47连接； 在片系统用电源电路40分别通过模拟电源线和数字电源线与第一在片系统39和模拟信号限幅保护开关切换电路41相应点连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源。本发明所述显示板的电路中，显示电源滤波电路73经显示板与主机板接口 71和主机板连接，并经主机板上的电源板接口 53与电源板连接取得电源，并给第二在片系统 72、数码管与指示灯及按钮操控电路74供电；第二在片系统72经显示板与主机板接口 71 和主机板通讯交换数据，并和数码管与操作按钮及指示灯操控电路74通过内部同步串行线相连接，对按钮进行扫描并编码、将输出数据用于刷新数码管与指示灯。本发明所述操作按钮包括设置按钮13、参数增按钮14、参数快按钮15、参数减按钮16、复位按钮18、代码增按钮19、代码值增按钮20、代码值减按钮21、参数保存按钮22、 单触发按钮23、锁I按钮对、锁Π按钮25和内校准按钮32，所述指示灯包括校准I指示灯 5、校准Π指示灯6、温度I指示灯7、温度Π指示灯8、系数Π指示灯9、系数I指示灯10、常数Π指示灯11、常数I指示灯12、参数快指示灯17、保存指示灯沈、单次测量指示灯27、锁 I指示灯观、锁Π指示灯四、跟踪测量指示灯30、内校准指示灯31、报警I指示灯38、报警 Π指示灯；35、μ Sl指示灯36、μ S2指示灯33、mSl指示灯37和mS2指示灯；34。本发明还提供一种使用本发明所述的电导率检测监控装置的检测方法，包括以下步骤(1)内电导校准表的建立本发明的装置通过对称导线的其中一边连接到标准电阻切换阵列开关电路，装置受控完成内部各标准电阻点的电压测量过程，I路、π路各标准电导值处对应的电压值被分别记录在VAJIA0ZHUN[I] [J] [K]矩阵和VAJIA0ZHUN[I] [J] [K] 矩阵内，其中，1为行坐标，即测量档位1、2、3、4、5，为纵坐标，即校准点位置1、2、3、4，1(为激励频率标记0、1、2、3，0对应70Hz，l对应1. 1ΚΗζ，2对应10KHz，3对应IOOKHz ；建立内电导校准表；(2)自校准数据分别进入当前工作区内，即VABIAOZHUN[I][J][K] = VAJIA0ZHUN[I][J][K]禾口VBBIAOZHUN[I][J][K] = VBJIA0ZHUN[I][J][K]；VABIAOZHUN[I] [J] [K]和 VBBIA0ZHUN[I] [J] [K]被保存到装置的掉电保护 RAM 内， 以备下次开机时再调入工作区；(3)装置测出当前电导电压后，该电压经步骤⑴建立的内电导校准表查表并线性插值后求出电导值，如果超量程则装置自动跳档，表1为本发明的装置的量程规划；表1本发明的装置的量程规划
权利要求
1.一种带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置，包括显示装置和内置电路板， 其特征在于，所述显示装置包括液晶触摸屏(1)、电导率I显示窗(2)、电导率Π显示窗(3)、 参数值显示窗G)、操作按钮和指示灯；所述内置电路板包括主机板、显示板和电源板；所述主机板分别与显示板和电源板通过简单连接器或短电缆相电气连接；所述液晶触摸屏 (1)通过短电缆与主机相应点连接，进行数据通讯，电导率I显示窗O)、电导率Π显示窗 (3)、参数值显示窗(4)、操作按钮和指示灯固定在显示板上，并通过显示板上的第二在片系统(72)进行按钮扫描并编码、数码管及指示灯刷新，第二在片系统(72)通过简单连接器或短电缆与主机板相应点电气连接，其中复位按钮(18)通过复位信号电缆线与主机板相应点连接；所述主机板的电路由第一在片系统电路(39)、在片系统用电源电路(40)、模拟信号限幅保护开关切换电路Gl)、CAN总线隔离驱动电路G2)、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路G3)、电流输出用模拟隔离电源电路G4)、模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路 (45)、外扩RAM及电池保护电路(46)、晶体振荡及复位电路(47)、内部操作电路(48)、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路G9)、显示板通讯接口电路(50)、电磁阀用隔离电源DC/DC 及滤波器电路(51)、电磁阀隔离输出控制电路(52)、电源板接口(53)、电导率检测控制接口(54)、开关信号隔离电路(55)、精密电源电路(56)、有源晶振与激励信号发生电路(57)、 信号滤波驱动电路(58)、电导测量与自校准切换电路(59)、标准电阻切换阵列电路(60)、 电导I跳档变送电路(61)、电导I检测接口(62)、电导I交流转直流及隔离电路(63)、电导Π跳挡变送电路(64)、电导Π检测接口(65)、电导Π交流转直流及隔离电路(66)、温度 Π检测接口(67)、温度Π变送隔离电路(68)、温度I检测接口(69)及温度I变送隔离电路 (70)共同电气连接组成；所述显示板的电路由显示板与主机板接口(71)、第二在片系统电路(72)、显示电源滤波电路(73)、数码管与操作按钮和指示灯操控电路(74)共同电气连接组成；所述电源板的电路由电源板与主机板接口(75)、主板用数字电源电路(76)、主板用模拟电源电路(77)、电导用隔离数字电源电路(78)、电导用隔离模拟电源电路(79)、主板用总开关电源AC/DC接口(80)、固态继电器电路(81)、电磁阀接口(82)、隔离变压器(83)、交流220V输入(84)共同电气连接组成。
2.根据权利要求1所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述第一在片系统电路 (39)由集成电路U5和UKl、连接器Jl、电阻R3和RKl和R6、电容C6 C24和电容CKl共同电气连接构成；在片系统用电源电路GO)由稳压器Ul和U4、连接器JP1、二极管Dl D6、 发光二极管LP1、发光二极管LP2、电阻R1、电阻R2、电容Cl C5和锂电池BTI共同电气连接构成；外扩RAM及电池保护电路06)由集成芯片U2与U3共同电气连接构成；晶体振荡及复位电路G7)由晶振U7、电阻R4、电阻R5、电容C25 以8和复位按钮TO共同电气连接构成；模拟信号限幅保护开关切换电路Gl)由放大器U8 U10、稳压芯片U11、高速电子继电器U12、限幅保护芯片U13、电阻RXl RX15、电容CXl CX11、发光二极管Ll共同电气连接构成；CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路G3)由DC/DC电源模块U14、电阻R7、 电容C29，电容C30和电感L2 L4共同电气连接构成；电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路(51)由DC/DC电源模块U15、电阻R8、电容C31、电容C32、电感L5 L7和保险丝Fl 共同电气连接构成；电流输出用模拟隔离电源电路G4)由稳压芯片U16、稳压芯片U17、DC/DC电源模块U18、二极管D7、二极管D8、发光二极管LEDl、发光二极管LED2、电阻R9 R18、 电容C33 C39和电感L8 Lll共同电气连接构成；电源板接口(5 由连接器Pl组成； CAN总线隔离驱动电路02)由集成电路U19、高速光耦U20、高速光耦U21、电阻R19 R25、 电容C40 C46和连接器CANl共同电气连接构成；模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路 (45)由放大器U22、光耦U23、放大器U24、三极管Ni、电阻似6 R32、电容C47、电容C48和连接器OPHl共同电气连接构成；电磁阀隔离输出控制电路(52)由光耦U25、光耦U26、电阻 RX16、电阻R33 R37和电容C49共同电气连接构成；内部操作电路08)由拨码开关NBJl 和电阻R42共同电气连接构成；显示板通讯接口(50)由连接器P2、电阻R40、电阻R41和电容C50共同电气连接构成；液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路09)由连接器P3、电阻 R38和电阻R39共同电气连接构成；电导率检测控制接口(54)由连接器P4、连接器P5、连接器J2、电容C51和电容C52共同电气连接组成；开关信号隔离电路(5 由高速光耦U27 U30、电阻R43 R47和电容C53 C56共同电气连接构成；有源晶振与激励信号发生电路 (57)由有源晶振Y1、信号发生器U31、电阻R48 R52、电阻RL3、磁珠RLl和RL2、电容C58 和电容C59共同电气连接构成；精密电源电路(56)由稳压器U32、二极管D9、电容C57、电容C60 C62和短路器CBl共同电气连接构成；信号滤波驱动电路(58)由放大器U33或备 UB3与U34、电阻R53 R57、电容C64 C74、电感L12、电感L13和短路器CB2共同电气连接构成；电导I跳档变送电路(61)由继电器U35 U39、三极管N2 N6、电阻R58 R70、 电阻R72、电阻R73、电阻RA1、二极管DlO D14、放大器U4或备UB1、放大器U43、电容CA1、 电容CA2和电容C75 C78共同电气连接构成；电导I检测接口(62)由连接器ADIANDA01 组成；电导I交流转直流及隔离电路(6 由放大器U40或备UB1、集成电路U41、光耦U42、 电阻R71、电阻R74 R76和电容C79 C85共同电气连接构成；电导Π跳挡变送电路(64) 由继电器U45 U49、三极管Ν8 附2、电阻R78 R90、电阻R92 R93、电阻RBl、二极管 D16 D20、放大器U50或备UB2、放大器TO3、电容CB3、电容CB4和电容C86 C90共同电气连接构成；电导Π检测接口(65)由连接器BJl组成；电导Π交流转直流及隔离电路(66) 由放大器U50或备UB2、集成电路TOl、光耦TO2、电阻R91、电阻R94 R96和电容C91 C96共同电气连接构成；电导测量与自校准切换电路(59)由继电器U44、继电器TO4、三极管Ν7、三极管附3、电阻R77、电阻R97、二极管D15、二极管021、连接器40认冊々(》01、连接器 ADIANDA0BI1、连接器BDIANDA0B01和连接器BDIANDA0BI1共同电气连接构成；标准电阻切换阵列电路(60)由继电器UMDl UMD5、继电器UUPl UUP5、继电器U55、三极管附4、三极管附6、电阻RA2 RA23、电阻RB2 RB23、电阻R98 R102、二极管D22 DM和放大器U33或备UB3共同电气连接构成；温度I变送隔离电路(70)由恒流管TO6、放大器TO7、 光耦TO8、电阻R103 1 113和电容097 (100共同电气连接构成；温度I检测接口(69) 由连接器JPTAXl组成；温度Π变送隔离电路(6 由恒流管TO9、放大器TOO、光耦TO1、电阻R114 RlM和电容ClOl C104共同电气连接构成；温度Π检测接口(67)由连接器 JPTBXl 组成。
3.根据权利要求1或2所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述显示板与主机板接口(71)由连接器Ρ6、按钮RESET1、电阻R125、电阻RU8 RU9和电容CDl共同电气连接构成；第二在片系统(72)由集成芯片TO2、连接器J3、电阻RU6和电阻R127共同电气连接构成；显示电源滤波电路(7 由稳压器U63和电容CD2 CD8共同电气连接构成；数码管与操作按钮及指示灯操控电路(74)由集成片TO4、集成片TO5、集成片UB4、连接器PP1、 连接器PP2、电阻R130 R154、电阻RB24 RB32、数码管L!35 L37、指示灯L14 L34和按钮Sl S12共同电气连接构成。
4.根据权利要求1或2所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述电源板与主机板接口(7 由连接器P7组成；主板用数字电源电路(76)由集成模块TO9、滤波器U70、电阻R155、电容C105和电容C106共同电气连接构成；主板用模拟电源电路(77)由稳压芯片 U71、滤波器U72、DC/DC电源模块U73、稳压芯片U74、滤波器U75、二极管D25、二极管D26、发光二极管LED3、发光二极管LED4、电阻R157 R166、电容C107 C115和电感L38共同电气连接构成；电导用隔离模拟电源电路(79)由DC/DC电源模块U76、稳压芯片U77、稳压芯片U78、二极管D27、二极管D28、发光二极管LED5、发光二极管LED6、电阻R167 R176、电容 C116 ClM和电感L39 L41共同电气连接构成；电导用隔离数字电源电路(78)由集成模块U79、电阻R177、电容C125、电容CU6和电感L42 L44共同电气连接构成；主板用总开关电源AC/DC接口(80)由外接开关电源组成；；固态继电器电路(81)由U66 U68组成；电磁阀接口(82)由连接器QXCTLM1组成；隔离变压器(83)由外接引入；交流220V输入(84)由外置的滤波保险开关集成模块引入电源，输出端与连接器ACl AC3相连接。
5.根据权利要求2所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述主机板还通过电导率检测控制接口(54)分别为开关信号隔离电路(55)、精密电源电路(56)、信号滤波驱动电路(58)、电导测量与自校准切换电路(59)、标准电阻切换阵列电路(60)、电导I跳档变送电路(61)、电导I交流转直流及隔离电路(6 、电导Π跳挡变送电路(6 、电导Π交流转直流及隔离电路(66)、温度Π变送隔离电路(68)及温度I变送隔离电路(70)提供模拟隔离电源与数字隔离电源；所述精密电源电路(56)通过电源线与有源晶振与激励信号发生电路(57)相应点连接；所述电导率检测控制接口(54)通过开关线分别与开关信号隔离电路 (55)、电导测量与自校准切换电路(59)、标准电阻切换阵列电路(60)、电导I跳档变送电路 (61)及电导Π跳挡变送电路(64)相应点连接；所述电导率检测控制接口(54)通过模拟线分别与电导I交流转直流及隔离电路(6 、电导Π交流转直流及隔离电路(66)、温度Π变送隔离电路(68)及温度I变送隔离电路(70)相应点连接；所述有源晶振与激励信号发生电路(57)通过开关线与开关信号隔离电路(55)相应点连接，通过模拟线与信号滤波驱动电路(58)相应点连接；所述电导I跳档变送电路(61)通过模拟线分别与电导测量与自校准切换电路(59)、标准电阻切换阵列电路(60)、电导I检测接口(62)、电导I交流转直流及隔离电路(63)相应点连接；所述电导Π跳档变送电路(64)通过模拟线分别与电导测量与自校准切换电路(59)、标准电阻切换阵列电路(60)、电导Π检测接口(65)、电导Π交流转直流及隔离电路(66)相应点相连接；所述温度Π变送隔离电路(68)通过模拟线与温度Π 检测接口(67)相应点连接；所述温度I变送隔离电路(70)通过模拟线与温度I检测接口 (69)相应点连接；所述电导I检测接口(62)和电导Π检测接口(65)分别通过双芯同轴电缆与外部电导电极连接；所述温度I检测接口(69)和温度Π检测接口(67)分别通过电缆与外部四线制精密钼电阻传感器连接。
6.根据权利要求5所述的电导率检测监控装置，其特征在于，电源板与主机板的连接方式为电源板与主机板接口(7 外部与主机板上的电源板接口(5 连接；电源板内部经电源线分别与主板用数字电源电路(76)、主板用模拟电源电路(77)、电导用隔离数字电源电路(78)电导用隔离模拟电源电路(79)、主板用总开关电源AC/DC接口(80)相应点连接；所述主板用总开关电源AC/DC接口(80)使用外接的开关电源，开关电源的输入端与外接隔离变压器(8 连接，输出端分别连接到电源板与主机板接口(75)、主板用数字电源电路(76)、主板用模拟电源电路(77)、电导用隔离数字电源电路(78)、电导用隔离模拟电源电路(79)上；所述外接隔离变压器(83)通过电源线分别与交流220V输入(84)和固态继电器电路(81)相应点连接；所述交流220V输入(84)外接AC220V电源，所述固态继电器电路(81)通过开关线与电源板与主机板接口(75)相应点连接，并通过电源线与电磁阀接口 (82)相应点连接；所述电磁阀接口(82)通过电缆外接电磁阀。
7.根据权利要求6所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述主机板的电路中，电源板接口(53)的输入端与电磁阀隔离输出控制电路(52)对应点相连接，电源板接口(53) 的五个输出端分别与在片系统用电源电路GO)、CAN总线用隔离电源DC/DC及滤波器电路 (43)、电流输出用模拟隔离电源DC/DC及滤波器电路G4)、电磁阀用隔离电源DC/DC及滤波器电路(51)、电导率检测控制接口(54)各自对应点相连接，为主机板分别提供各自的模拟隔离电源和数字隔离电源；其中，主机板上的模拟隔离电源、数字隔离电源由电源板接口 (53)提供，模拟量隔离输出/电流变换/驱动电路G5)使用的模拟隔离电源由电流输出用模拟隔离电源DC/DC及滤波器电路04)提供，液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路G9) 单独由外接开关电源提供，显示板通讯接口电路(50)使用的数字电隔离源由电源板接口 (53)提供，CAN总线隔离驱动电路02)使用的数字隔离电源由CAN总线用隔离电源DC/DC 及滤波器电路^幻提供，电磁阀隔离输出控制电路(5 使用的电源由电磁阀用隔离电源 DC/DC及滤波器电路(51)提供；所述第一在片系统(39)通过数据通讯线分别与CAN总线隔离驱动电路(42)、液晶触摸屏输入/输出通讯接口电路(49)、显示板通讯接口电路(50)相应点连接；所述第一在片系统(39)通过模拟信号线分别与模拟信号限幅保护开关切换电路(41)、模拟量隔离输出/ 电流变换/驱动电路G5)相连接；所述第一在片系统(39)通过开关信号线分别与内部操作电路(48)、电磁阀隔离输出控制电路(52)、电导率检测控制接口(54)连接；所述第一在片系统(39)通过数据线与外扩RAM及电池保护电路连接(46)，通过晶振线和复位线与晶体振荡及复位电路G7)连接；在片系统用电源电路GO)分别通过模拟电源线和数字电源线与第一在片系统(39)和模拟信号限幅保护开关切换电路Gl)相应点连接，为系统核心提供优质的模拟电源与数字电源。
8.根据权利要求7所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述显示板的电路中，显示电源滤波电路(7 经显示板与主机板接口(71)和主机板连接，并经主机板上的电源板接口(5 与电源板连接取得电源，并给第二在片系统(72)、数码管与指示灯及按钮操控电路(74)供电；第二在片系统(7 经显示板与主机板接口(71)和主机板通讯交换数据，并和数码管与操作按钮及指示灯操控电路(74)通过内部同步串行线相连接，对按钮进行扫描并编码、将输出数据用于刷新数码管与指示灯。
9.根据权利要求8之一所述的电导率检测监控装置，其特征在于，所述操作按钮包括设置按钮(13)、参数增按钮(14)、参数快按钮(15)、参数减按钮(16)、复位按钮(18)、代码增按钮(19)、代码值增按钮(20)、代码值减按钮(21)、参数保存按钮(22)、单触发按钮 (23)、锁I按钮(M)、锁Π按钮0 和内校准按钮(32)，所述指示灯包括校准I指示灯(5)、校准Π指示灯(6)、温度I指示灯(7)、温度Π指示灯⑶、系数Π指示灯(9)、系数I指示灯 (10)、常数Π指示灯(11)、常数I指示灯(12)、参数快指示灯(17)、保存指示灯( )、单次测量指示灯(XT)、锁I指示灯08)、锁Π指示灯09)、跟踪测量指示灯(30)、内校准指示灯 (31)、报警I指示灯(38)、报警Π指示灯(35)、μ Sl指示灯(36)、μ S2指示灯(33)、mSl指示灯(37)和mS2指示灯(34)。
10.权利要求1 9之一所述的电导率检测监控装置用于电导率检测的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)内电导校准表的建立权利要求1所述的装置通过对称导线的其中一边连接到标准电阻切换阵列开关电路，装置受控完成内部各标准电阻点的电压测量过程，I路、π路各标准电导值处对应的电压值被分别记录在VAJIA0ZHUN[I] [J] [K]矩阵和VAJIA0ZHUN[I] [J] [K]矩阵内，其中，I为行坐标，即测量档位1、2、3、4、5，J为纵坐标，即校准点位置1、2、 3、4，K为激励频率标记0、1、2、3，0对应70Hz, 1对应1. 1ΚΗζ，2对应10KHz，3对应IOOKHz ； 建立内电导校准表；(2)自校准数据分别进入当前工作区内，即VABIAOZHUN[I][J][K] = VAJIA0ZHUN[I][J][K]和VBBIAOZHUN[I][J][K] = VBJIA0ZHUN[I][J][K]；VABIAOZHUN[I] [J] [K]和VBBIAOZHUN[I] [J] [K]被保存到装置的掉电保护RAM内，以备下次开机时再调入工作区；(3)装置测出当前电导电压后，该电压经步骤(1)建立的内电导校准表查表，并线性插值后求出电导值，如果超量程则装置自动跳档；(4)待跳档完成，装置稳定后所测出的电导值为有效总电导Sl；Sl为电极有效总电导，Rl为电极总电阻，R2为电导池端电阻，R3为电极导线电阻，R4 为电极串电阻，S2为电导池端电导，经如下计算得到S2 Rl = 1. 0/S1 ；R2 = R1-(R3+R4) XO. 000001 ；S2 = 1. 0/R2 ；单位:R1、R2为兆欧，R3、R4为欧，Si、S2为微西门子；(5)装置进行电容补偿并计算标准电导率以溶液两端电阻与电容并联为基础，通过激励频率微变的办法求出该电容，并进行电容补偿，计算标准电导率，具体步骤为上、下各取两个频率fl、fl，并分别求出端电导值ypl、yp2 ；Jypl^ypl-yp2 ^ yp2电容C =N-/(2.fl — f22纯电导S3 = Vypl * ypl - (2 * π * fl 木 c)2非标准电导率S4 = S3X电极常数ΚΙ;标准电导率S5 = S4/(l+温度补偿系数Κ2Χ (温度-25))+ElO ； 其中，ElO为调零值；(6)在线测量溶液浓度首先，配制一系列标准浓度的溶液，分别测出标准浓度下的对应标准电导率并建立溶液浓度与标准电导率关系表；其次，测量被测溶液的标准电导率，再根据溶液浓度与标准电导率关系表并线性插值即可得到待测溶液的溶液浓度。
全文摘要
本发明公开了一种带对称导线自补偿的双路电导率检测监控装置及方法，本发明的装置包括液晶触摸屏、显示窗、操作按钮、指示灯、主机板、显示板和电源板，主机板分别与显示板和电源板相电气连接。本发明装置使用时，首先通过内部标准电阻阵列电路建立精密的内电导表，由测量电路测出当前的电导电压，该电压经过内电导表查表插值求出电导值，再进行导线电阻补偿、温度补偿、电容补偿、电极常数修正得到对应的标准电导率，最后由标准电导率根据浓度电导率表的查表插值求出待侧溶液的浓度。本发明的装置和方法用于在线检测溶液浓度，具有测量精度高、工作可靠性高、操作方便、自动化程度高、智能化程度高、制造和维护方便，造价低优点。
文档编号G01R27/22GK102353844SQ20111017397
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者黄扬明 申请人:华南理工大学