用AD5933实现电导率测量的研究

本文应用美国Analog Devices公司最新推出的阻抗测试芯片AD5933实现了电导率的测量。通过设计测试电路,选择适当的标定数据(已知阻抗),计算出增益因子,完成了测试芯片的标定。并通过测试被测物的电阻对溶液电导率的测量进行了模拟研究,结果表明在一定的范围内测量相对误差较小。应用AD5933来实现电导率的测量,不仅可降低测量成本,而且能使测量操作较为简便,从而提高测量的精度和

维普资讯

与开发

用

AD 5933

实现电导率测量的研究,

木

崔传金

郭志强

,

赵

楠

,

左月明

(山西农业大学工程技术学院

,

山西太谷

0 30 80 1 )

A n~ o g De v ic

e s

公司最新推出的阻抗测试芯片 A D5 9 3 3实现了电导率的测量,

。

通过设计测试电路

,

选择适当

抗)

。

计算出增益因子

完成了测试芯片的标定。

。

并通过测试被测物的电阻对溶液电导率的测量进行了模拟,

定的范围内测量相对误差较小

应用 A D59 3 3

来实现电导率的测量,

高测量的精度和效率关键词:

。

其试验结果和方法可用于新型的低成本

高精

AD5933:

;

电导率

;

测量:

中圈分类号

TH83 2

文献标识码

A

文章编号： 1 0 0 9 9 4 9 2 (2 0 0 8 ) 0 4 0 0 4 4 0 4—

-

—

1

引言电导率作为重要的电化学分析参数,

2其测量已经广泛.

用 A D5 9 3 3实现阻抗测量简介Dev

2 1 AD5933

应用于化工研部f 1-

、

冶金

、

生物

、

医学

、

粮食和水利等生产与科,

A D5 9 3 3芯片是由美国 A n a lo g

ic

e s

公司 2 00 5年推

D 4]-

。

随着生产和科研的不断深化,

对电导率测量

出的

一

种阻抗测试芯片,

。

它采用了全新的芯片制造技术和,

的精度要求越来越高际意义。

对其测量方法的研究具有重要的实

数据处理技术

体积小功耗低,

在 5 3 x 6 2 ra. .

m

2

大小的芯片,

内部集成了内置温度传感器,

数模转换器和模数转换器10 0 k Hz,

电导率的测量常采用电极测量法的导电特性量,

即根据物质或溶液

频率发生器0 1Hz.

,

其最高频率可达

且分辨率小于

,

测量介质电阻,

。

这种含水物质的电导率测。

,

频率发生器能以设定的频率对外部复杂的阻抗进行此外芯片还内置有直接数字合成器 (D DS ),、

若用直流电源,

测量结果会受极化效应的影响。

为消

扫描

。

放大器

除这些影响过程中,

必须用交流激励源进行测量

因此一

,

在测量

滤波器等量。

能通过对采样信号的数字化处理实现阻抗的测种 l MS P S (m。

电容是影响电阻测量的重要因素之。

它是

一

e

ga.

s a m

。

p le

s

pe

r

s e c o n

d ) 12

-

b it

高能

常见的解决方案有下面几种对电容进行补偿行自动补偿,

1 )通过电容补偿装置

精度阻抗转换系统

具有 0 5%系统精度；能

直接测量的阻。

_6

-

“,

但电容补偿装置不能随电容变化进。

抗范围是 10 0 Q到 10 M Q

也可测量小于 10 0 n的电阻。

;

所以应用效果并不理想,

2 )

相敏检波法

[”。

在 4 0℃到+ 1 2 5℃的范围内稳定工作关测试系统设计带来极大的方便成本.

这种片上系统可为相

对电极施加交流激励源时存在相位差,

交流激励源通过电容和介质电阻,

,

可大大降低有关仪器的

。

然后经过相敏检波,

低通滤波得到的直流,

量只与介质电阻有关影响的目的,

而与电容无关

从而达到消除电容。

2 2 AD59 33的工作原理用 A D5 93 3来实现阻抗测量一

但这种方法电路较复杂,

3 )双

脉冲法,

_9]。

,

这种测量方法实质上是,

对电极施加正负两个脉冲电容上电压已稳定,

脉冲结束瞬间进行测量,

保证仅有

种软测量方法

,

即在待测变量难于直接测量的情况下,

没有电流流过

电容近似开路,

进行与之相关的易测变量的测量变量之间的数学关系和估计方法,,

并依据易测变量与待测,

,

建立数学模型

运用各种数学计算

介质电阻起作用

。

这种方法因要在脉冲沿处测量。

要求硬

实现待测变量的测量有一

f lo]。

件电路响应速度非常快息 (包括总阻抗、

显然

,

利用 A D5 9 3 3所获得的信,

A D59 33

个电压输出引脚 V。z

(图 1)

,

它能发出。

一

实部

、

虚部等 )来消除电容的影响。

从

定频率的正弦扫描信号对外部阻抗通过被测样品后,

| (‘) )进行激励

信号,

而提高电导率的测试精度具有重要的实用价值A D5 9 3 3

本文利用

再经放大,

、

滤波后被模数转换器取样。

所获得的信息对溶液电导率进行了模拟测量与分,

并进行离散傅立叶变换A D59 33是通

最终计算出待测阻抗值D DS

析

,

初步揭示了电容对电导率测量的影响一

为进

一

步的研

过芯片内部的,

(直接数字合成器 )

究奠定了’

定的基础

。

来产生的正弦扫描信号:

具有小于 1Hz

的分辨率

。

为 DD S

山西省出国留学基金项目 (编号200 8—

9 8 0 64 )

收稿日期：

03 02—

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y4y4.html