电导率测试仪电路设计开题报告

 2021-08-08 19:56:10

1. 研究目的与意义

电导率,物理学概念,指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度,也可以称为导电率。对于各向同性介质,电导率是标量;对于各向异性介质,电导率是张量。生态学中,电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米(s/m)表示。

从80年代以来,激光器就广泛应用在加工领域,激光器用于激光加工领域中具有切割效率高、非接触式切割、切割速度快等特点。作为激光器中佼佼者的光纤激光器,它具有散热面积大、光束质量好、体积小巧等优点,同体积庞大的气体激光器和固体激光器相比具有明显的优势,已逐渐发展成为高精度激光加工、激光雷达系统、空间技术、激光医学等领域中的重要候选者。但无论那种激光器,其转换效率在10%~30%之间,还有很大一部分能量是以热能的形式释放出来,如果不把这些热能及时用水冷却下来,会影响激光器的稳定性。同时激光器的冷却水对电导率的要求较高,水中不能含有过量的金属离子,系统中要有电导率的检测电路,电导率高了要及时进行过滤,确保水中的金属离子维持一个较低的水平。

电导率测定仪是一款面向于医用多效蒸馏水系统,锅炉底水、凝结水,热交换系统,机械零部件的工业热清洗,工业循环水等在较高温度环境运行的高端水质管理和自动化控制而开发的一款宽温度范围的在线水质分析仪表,一款多量程仪器,能够满足从去离子水到海水等多种应用检测要求。这款仪器能够提供自动温度补偿,并能设置温度系数,因此能够用于测量温度系数与水不同的液体样品。它能够提供三个量程并具有量程自动选择功能,能够在检测时自动选择最为合适的量程。

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2. 国内外研究现状分析

近年来,我国水资源问题日益严重,各行各业均受到不同程度的影响,尤其是农业方面。我国人口众多,农业又是人类生存的根本,而水资源短缺和水资源污染问题给农业领域带来的是致命的影响,已经逐渐危及到了人类及其子孙的日常生活。水资源的现状提示我们必须大力着手于水资源问题的研究,如何缓解和解决水资源问题已经成了我国急切需要解决的重要问题。电导率是水质检测和分析中的一项非常重要的指标,其相关的检测设备在农业、工业、制造业等各个领域广泛应用。

在水质检测和分析的过程中,有关电导率测量方面的设备已经成了必不可少的常规仪器。电导率在测量过程中会受到多种因素的影响,主要的影响因素有电极极化效应、电容效应和温度效应,所以如何提高电导率测量仪的精度是有关电导率仪研究方面需要克服的问题。

目前,国外在有关电导率测量领域的研究已经取得了很大的成果,比较著名的电导率测量仪制造商有美国的 orion 公司和 hach 公司、英国肯特公司、德国的 lovibond公司和意大利的 hanna 公司等[6]。其中 orion 公司曾研制一款高精度专业型电导仪,此仪器可实现精度高达 0.5%的分辨率;日本的横河公司曾推出智能化二线制的电导率变送器 exasc,该电导率仪具有多种功能,既可以设定测量范围,也可以测定温度补偿的基准温度和温度系数和电极常数,使用方便且功能多样化;英国的肯特公司也曾研制出 4521 型 、4511 型两款电导率测试仪,其中墙挂式仪表4511 型具有可实现5 位数字测量值显示的显示器。里兹-诺斯莱仪器公司(leeds-northrup)曾研制出7082 系列电导率变送仪,该仪器的电导电极由高密度的石墨和钦构成,在被测介质的温度高达 140℃的恶劣条件下,也仍然可以完成阻抗的测量,并且其采用锂电池作为备用电源,可完成系统掉电时刻数据的保留,此外,该仪器还有很多先进的功能如联机诊断、键盘控制等。在德国,曾有人发表过一种专利,其为可以完成溶液电导率的在线快速测量的简易模型装置,具体操作是在待测溶液上施加很多极性相反的短脉冲,然后测量系统在这些脉冲内的响应,最后通过微控制器来完成处理,这种电导率测试方法能够减少电磁干扰和机械摩擦的影响。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:设计一种激光冷却水电导率测量系统,包括总线(如rs485、ethernet等)通讯模块、电导率测量和计算补充算法、冷却水电导率控制控制、lcd显示器、微控制器。要求实现电导率设置、远程通信、电导率检测及显示、故障诊断机保护等功能。 设计一种电导率控制算法,可以根据电导率传感器提供的数据,实时计算出冷却水的电导率,当电导率超出设定的范围内时,起动过虑电磁阀。要求设计其硬件电路,并用mplab c30编写相应的控制程序。

1.触摸屏:触摸屏分为电阻屏和电容屏两种;电阻屏属于压感屏,需要使用笔或指甲尖对屏施加压力,屏产生轻微形变才能起作用;而电容屏属于感应屏,必须使用手指面才能感受到,从发展趋势上讲,电容屏是趋势,但是由于价格昂贵,在串口屏的使用较少(目前市面上没有小于300元的电容屏的串口屏);另外,电容屏对环境要求很高,对于潮湿的环境下,可能会引起触摸无反应的情况,因此工控使用电容屏需要注意场合;因为usartgpu使用的是电阻屏,在这里,我们主要讲述电阻屏;电阻屏采用的是电阻测量法,当一次触摸点击后,触摸屏芯片立即对触摸进行电阻测量,测量的精度是4096级,也就是说,横向和纵向都是4096点,经过多次比对测量,去除抖晃后,我们就得到了触摸坐标,通过校准程序,我们得到这个触摸坐标与屏幕显示坐标的换算比例,于是我们就可以清楚的知道屏幕上哪个点被触摸了。

2.altium designe:altium designe主要r是原protel软件开发商altium公司推出的一体化的电子产品开发系统,运行在windows xp、windows7操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、pcb绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合,为设计者提供了全新的设计解决方案,使设计者可以轻松进行设计,熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。altium designer 提供了唯一一款统一的应用方案,其综合电子产品一体化开发所需的所有必须技术和功能。altium designer 在单一设计环境中集成板级和fpga系统设计、基于fpga和分立处理器的嵌入式软件开发以及pcb版图设计、编辑和制造。并集成了现代设计数据管理功能,使得altium designer成为电子产品开发的完整解决方案-一个既满足当前,也满足未来开发需求的解决方案。

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4. 研究创新点

本论文特色与创新如下:本设计将使用触摸屏、示波器,并以Altium Designe作为开发系统进行研究。

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