专利名称：一种检测液体电参数的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测液体电参数的装置。
背景技术：
液体电参数的测量在现代科学研究和生产生活中有重要地位，广泛用于血液分析、 血流测量、人体阻抗成像等医疗领域和腐蚀状态监测、发酵过程控制、电池状态监测、 原油木材烟草含水率监测等涉及液体状态评估的工业生产领域中。
固体电参数测量时通常使用二电极，导入电流与电位测量处于同样的位置，使用 同一对电极。液体电参数的测量常常需要四电极，因为电流进入处会形成界面极化， 产生极化阻抗，此时再在界面外侧引入电流的位置测量电位，显然不能反映样品内部 的真实情况，此时就需要从样品内部，避开极化界面的位置点测量电位。
现有技术中用于液体导电特性分析的电流电位分离型电阻测量仪器只能用于测量 电阻，而不能精确地测量阻抗。在工业上，检测液体阻抗大多使用手工检测方法，而 手工检测方法存在不能连续监测、非实时检测、容易导致误差等问题。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种检测液体电参数的装置，可以有效解决现有液体电 参数检测技术不能连续监测、非实时检测、容易导致误差等问题。本实用新型涉及一 种检测液体电参数的装置，包括一种检测液体电参数的装置，包括主板、主板外部的 外壳、固定在主板上的时钟电路�？�、通过导线与主板相连接的探头，其特征在于 主板上设有MCU单元、存储单元、稳压�？�、电源接口、测温模块、波形发生器、隔 离变压器�？椋娲⒌ピ隡CU单元相连接，测温�？橛隡CU单元相连接，电源接口 通过稳压�？橛隡CU单元相连接，MCU单元依次通过波形发生器、隔离变压器�？橛胩酵废嗔樱靼迳仙栌蠥/D模数转换�？�、滤波器、放大器，MCU单元通过A/D模 数转换�？橛肼瞬ㄆ飨嗔樱瞬ㄆ魍ü糯笃饔胩酵废嗔�。所述的主板上设有按 钮接口和显示屏接口，按钮接口和显示屏接口分别与MCU单元相连接。所述的外壳上 设有按钮，按钮与按钮接口相连接。所述的外壳上设有显示屏，显示屏与显示屏接口 相连接。所述的显示屏为LCD显示屏。所述的波形发生器为直接数字频率合成器(DDS)。 所述的MC1J单元可以为DSP芯片(数字信号处理器)。所述的主板上设有RS232芯片 和RS232接口，所述的RS232芯片与MCU单元相连接，所述的RS232接口与RS232芯 片相连接。所述的存储单元为RAM和FLASH。所述的探头上设有四个电极。所述的电 极为白金电极。所述的探头的前端设有一个圆柱体，所述的四个电极分别设于圆柱体 的外表面。所述的探头的前端设有四个圆柱体，所述的四个电极分别设于四个圆柱体 的前端。所述的四个电极设于探头前端的同一个平面上。所述的电极为长方形、椭圆 形、长椭圆形或环形。
本实用新型的优点在于测量精度高，可以随时进行液体参数的测量，尤其适用 于发酵过程中活菌浓度的在线检测。
附图l为本实用新型主板部分的结构示意图，
附图2为本实用新型的测量原理电路图，
附图3为本实用新型的平头环形四电极探头的结构示意图，
附图4为本实用新型的平头椭圆形四电极探头的结构示意图，
附图5为本实用新型的平头长椭圆形四电极探头的结构示意图，
附图6为本实用新型的平头长方形四电极探头的结构示意图，
附图7为本实用新型的圆柱凸体圆环四电极探头的结构示意图，
附图8为本实用新型的针状四电极探头的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种检测液体电参数的装置，包括主板l、主板1外部的外壳2、 固定在主板1上的时钟电路�？�3、通过导线与主板1相连接的探头4，其特征在于主板1上设有MCU单元5 ( MCU全称为Micro Controller Unit,中文名称为微控制 单元，又称单片微型计算机)、存储单元6、稳压�？�7、电源接口8、测温�？�9、 波形发生器10、隔离变压器�？�11，存储单元6与MCU单元5相连接，测温模块9与 MCU单元5相连接，电源接口 8通过稳压模块7与MCU单元5相连接，MCU单元5依次 通过波形发生器IO、隔离变压器�？�11与探头4相连接，主板1上设有A/D模数转 换�？�12、滤波器13、放大器14, MCU单元5通过A/D模数转换模块12与滤波器13 相连接，滤波器13通过放大器14与探头4相连接。所述的MCU单元5可以为DSP芯 片(数字信号处理器)，DSP芯片可采用具有比较完善的对外接口的TMS32C2812芯片。 所述的波形发生器10为直接数字频率合成器(DDS)，直接数字频率合成器可采用 AD9834芯片，并加高速运放作缓冲。
探头4获得的电位和电流信号，相继通过放大器14、滤波器13和A/D模数转换 模块12进入MCU单元5， MCU单元5通过按照事先预定的程序，输出频率字节到波形 发生器(0SC) 10，产生特定频率和幅值的正弦波，通过一个隔离变压器�？�11送到 探头4部分，电流回路接地形成探头——地系统，与主机——地系统隔离(本实用新 型探头4以外的部分为主机)，有效地减少了探头4所处环境中影响测量结果的干扰 因素。
所述的主板1上设有按钮接口 15和显示屏接口 16，按钮接口 15和显示屏接口 16 分别与MCU单元5相连接。所述的外壳2上设有按钮17，按钮17与按钮接口 15相连 接。所述的外壳2上设有显示屏18，显示屏18与显示屏接口 16相连接。所述的显示 屏18为LCD显示屏(液晶显示屏)。本实用新型的使用者用按钮17输入指令，可以 得到需要的数据，也可以将数据保存在存储单元6内。所述的存储单元6为RAM (随 机存储器)19和FLASH (闪存)20。
由于液体的电容率和电导率是温度的函数，因此必须测量温度以矫正数据，测温 �？榈淖饔谜谟诖�。MCU单元5的主要功能是运算与控制,1将测量出的数据和经运 算得到的数据保存在存储单元6内或显示在外置的显示屏18上。这些数据可以是温度、电压矢量Vx和参考电压矢量Vr，可以是电容、电阻、介电常数和电导率，也可 以是经过较复杂特定程序运算后的用户期望值如含水率、活菌浓度、离子浓度等。本 实用新型的设计原理如下当电流通过外电极流入流出液体时，电极表面会形成电极 极化，产生极化阻抗Zpl和Zp2。频率越低，极化阻抗越大，在lMHz以下时通常极化 阻抗要明显大于液体阻抗。因此，此时不能认为外电极上的电位就是液体上的电位， 而需要使用一对内电极，避开极化阻抗直接得到液体上的电位。只有在某些特别的情 况下，如纯度很高的水或有机溶剂中，才可以不用内电极而仅使用一对电极测量。在 使用四电极时，内电极可以得到液体电压特性，根据欧姆定律Z=V/I，还需要液体的 电流特性，这可以通过一参考电阻Rr与液体串联而得到。设内电极测得试样上电压矢 量为Vx，试样内通过电流矢量I，参考阻抗上的电压矢量为Vr。由于极化阻抗、试样、 参考电阻串联，因此有
则试样阻抗可表示为Zc=&. &
<formula>formula see original document page 7</formula>
因此，只需要能实时准确测量电压矢量Vx和参考电压矢量Vr，结合预先标定好 的参考阻抗Rr即可得到待测的试样阻抗Zx。
所述的主板1上设有RS232芯片21和RS232接口 22，所述的RS232芯片21与MCU 单元22相连接，所述的RS232接口 22与RS232芯片21相连接。RS232芯片21和RS232 接口22，方便本实用新型与外界的数据交流，便于使本实用新型在自动控制系统中的应用。
所述的探头4上设有四个电极23。所述的探头4上的四个电极23的位置关系主 要有以下四种。
所述的探头4为圆柱体，所述的四个电极23可以分别设于圆柱体的外表面。 所述的探头4的前端设有四个圆柱体，所述的四个电极2'3分别设于四个圆柱体的 前端。
所述的探头4的前端为一个平面，所述的四个电极23设于探头前端的同一个平面 上，所述的电极23可以为长方形、椭圆形、长椭圆形或环形。
探头4的作用是注入设定的交流电流、提取待测液体上的电压，并具有防水、屏 蔽干扰、耐高温、与活菌相容性好等特点。所述的电极23和探头4的连接处设有固定 装置24。所述的固定装置22为绝缘体。所述的固定装置24可以为陶瓷。所述的电极 23为黄金电极、白金电极或镀金电极。本实用新型工作时，需要外部电源25供电， 外部电源25通过电源接口 8和稳压模块7为主板1和MCU单元5供电，外部电源25 可以为交流电，也可以为电池。
权利要求1. 一种检测液体电参数的装置，包括主板、主板外部的外壳、固定在主板上的时钟电路�？�、通过导线与主板相连接的探头，其特征在于主板上设有MCU单元、存储单元、稳压�？�、电源接口、测温模块、波形发生器、隔离变压器�？椋娲⒌ピ隡CU单元相连接，测温�？橛隡CU单元相连接，电源接口通过稳压�？橛隡CU单元相连接，MCU单元依次通过波形发生器、隔离变压器�？橛胩酵废嗔樱靼迳仙栌蠥/D模数转换�？�、滤波器、放大器，MCU单元通过A/D模数转换�？橛肼瞬ㄆ飨嗔樱瞬ㄆ魍ü糯笃饔胩酵废嗔�。
2. 如权利要求l所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的主 板上设有按钮接口和显示屏接口 ，按钮接口和显示屏接口分别与MCU单 元相连接。
3. 如权利要求2所述的一种检测液体电参数的装置 壳上设有按钮，按钮与按钮接口相连接。
4. 如权利要求2所述的一种检测液体电参数的装置壳上设有显示屏，显示屏与显示屏接口相连接。
5. 如权利要求4所述的一种检测液体电参数的装置示屏为LCD显示屏。
6. 如权利要求l所述的一种检测液体电参数的装置形发生器(OSC)为直接数字频率合成器(DDS)。
7. 如权利要求l所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的MCU单元可以为DSP芯片。
8. 如权利要求l所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的主 板上设有RS232芯片和RS232接口 ，所述的RS232芯片与MCU单元相连接， 所述的RS232接口与RS232芯片相连接。
9. 如权利要求l所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的存 储单元为RAM和FLASH。，其特征在于所述的外 ，其特征在于所述的外 ,其特征在于所述的显 ，其特征在于所述的波
10. 如权利要求i所述的一种检测液体电参ic的装置，其特征在于所述的探头上设有四个电极。
11. 如权利要求10所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的探 头的前端设有一个圆柱体，所述的四个电极分别设于圆柱体的外表面。
12. 如权利要求10所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的探 头的前端设有四个圆柱体，所述的四个电极分别设于四个圆柱体的前端。
13. 如权利要求10所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的四个电极设于探头前端的同 一个平面上。
14. 如权利要求13所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的电极为长方形、椭圆形、长椭圆形或环形。
15. 如权利要求10-14中任一项所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在 于所述的电极和探头的连接处设有固定装置。
16. 如权利要求15所法的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的固 定装置为绝缘体。
17. 如权利要求15所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的固 定装置为陶瓷。
18. 如权利要求10-14中任一项所述的一种检测液体电参数的装置，其特征在于所述的电极为黄金电极、白金电极或镀金电极。
专利摘要本实用新型涉及一种检测液体电参数的装置，包括主板、主板外部的外壳、固定在主板上的时钟电路模块、通过导线与主板相连接的探头，主板上设有MCU单元、存储单元、稳压�？�、电源接口、测温�？�、波形发生器、隔离变压器�？椋娲⒌ピ隡CU单元相连接，测温�？橛隡CU单元相连接，电源接口通过稳压�？橛隡CU单元相连接，MCU单元依次通过波形发生器、隔离变压器�？橛胩酵废嗔樱靼迳仙栌蠥/D模数转换�？�、滤波器、放大器，MCU单元通过A/D模数转换�？橛肼瞬ㄆ飨嗔樱瞬ㄆ魍ü糯笃饔胩酵废嗔印１臼涤眯滦偷挠诺阍谟诓饬烤雀撸梢运媸苯幸禾宀问牟饬浚绕涫视糜诜⒔凸讨谢罹ǘ鹊脑谙呒觳�。
文档编号G01N27/00GK201226003SQ200820057050
公开日2009年4月22日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日
发明者莉 范 申请人:莉 范
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