專利名稱：一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水質(zhì)檢測領(lǐng)域，特別是涉及 一種檢測水體電導(dǎo)率的水 質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器。
背景技術(shù)：
水的電導(dǎo)率反映了其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量，且受溫度的影響， 該指標(biāo)常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同 的電導(dǎo)率，因此監(jiān)測和控制影響水體環(huán)境正常進(jìn)行的水質(zhì)參數(shù)具有重 大的理論和現(xiàn)實意義。我國水質(zhì)在線自動監(jiān)測技術(shù)起步較晚，目前國內(nèi)的電極式電導(dǎo)率 探頭一般都為兩電極式，其缺點(diǎn)是一旦探頭表面被污染，就會直接影 響測量結(jié)果。而在水環(huán)境監(jiān)測中，電導(dǎo)率儀探頭需長期置于水環(huán)境 (江、河、湖、海)中，水中的一些浮游生物或污物可能會附著在探 頭表面，集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖這種問題更為嚴(yán)重，造成結(jié)果的不準(zhǔn)確。且 這種兩電極技術(shù)測量過程中電極既是電流電極，又是電壓電極。實際 上，只要電極上有電流流過溶液，與電極的接觸面上就會產(chǎn)生極化電 壓，測量就會產(chǎn)生一定的誤差。目前，國內(nèi)外一些公司開發(fā)出四電極電導(dǎo)率探頭，四電極電導(dǎo)率探頭流經(jīng)電壓電極的電流極小，并且釆用頻率為10KHz的正弦波激勵電流，能有效防止電極極化；且能減少水體對探頭的污染所引起的 測量誤差。HANNA公司生產(chǎn)的型號為HI7635和HI7636兩種工業(yè)用 四環(huán)電導(dǎo)電極，此電極抗污染，量程大，具有較高的精度，支持工業(yè) 在線測量，但不具有智能性，需要配備專門變送儀表。國內(nèi)外電導(dǎo)率 傳感器普遍存在造價高、功能單一、集成度和智能化程度低的問題。 測量水質(zhì)電導(dǎo)率所釆用的傳感器為電化學(xué)分析儀器，由于電化學(xué)
分析儀器復(fù)雜性，在目前已公布的專利文獻(xiàn)中尚未有涉及到能夠?qū)崿F(xiàn) 水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測具有現(xiàn)場總線通信功能的智能傳感器裝置的內(nèi)容。隨著控制、計算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，測控儀表正朝著智 能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的方向發(fā)展，研制一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器， 使之不僅集成先進(jìn)的四環(huán)電極探頭，同時集成現(xiàn)場總線通信功能的變 送調(diào)理電路，此傳感器具有廣泛的應(yīng)用價值和巿場前景。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種消除探頭極化效應(yīng)、抗污染、測量范圍 大，價格便宜，且具有自校準(zhǔn)補(bǔ)償、自診斷、即插即用、能耗管理功 能一體化特點(diǎn)的用于檢測水體電導(dǎo)率的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，所述傳感器包括溫度電導(dǎo)率探頭，用于傳感水體的溫度和電導(dǎo)率；信號調(diào)理模塊，與所述溫度電導(dǎo)率探頭連接，與所述溫度電導(dǎo) 率探頭構(gòu)成傳感電路，并且對輸出信號進(jìn)行濾波和放大；微處理器， 與所述信號調(diào)理模塊連接，用于對所述信號調(diào)理模塊輸入的信號數(shù)字 化，并采用正EE1451標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通道標(biāo)定與校準(zhǔn)；總線接口模塊，與 所述微處理器連接，用于網(wǎng)絡(luò)化與即插即用功能；電源模塊，在微處 理器的控制下給所述傳感器各部分電路供電，實現(xiàn)低功耗特點(diǎn)。 其中，所述溫度電導(dǎo)率探頭包括一體化的溫度探頭和電導(dǎo)率探頭。其中，所述電導(dǎo)率探頭包括絕緣體，所述絕緣體上設(shè)置有兩個 電流電極，在所述電流電極之間設(shè)置有兩個電壓電極，所述絕緣體外 部設(shè)置有絕緣保護(hù)套。其中，所述交流電極還依次連接有正弦電路和恒流電路，所述正 弦電路用于產(chǎn)生正弦波電流，所述恒流電路用于穩(wěn)定電流波形。其中，所述信號調(diào)理模塊包括峰值檢波電路，用于獲取所述電 導(dǎo)率信號的峰值信號。
其中，所述電源模塊穩(wěn)壓后給微處理器供電，同時受微處理器控 制給所述傳感器各部分電路供電。其中，所述微處理器模塊內(nèi)嵌IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的STIM模塊，具 有TEDS表格，實現(xiàn)電導(dǎo)率測量標(biāo)定與自補(bǔ)償功能，直接輸出工程量。其中，所述總線接口模塊在硬件實現(xiàn)上釆用RS485總線，在軟 件協(xié)議上支持IEEE1451規(guī)范，實現(xiàn)即插即用功能。上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)1、 本發(fā)明使用專門設(shè)計的四環(huán)電導(dǎo)電極，此電極性能較巿場廣 泛使用的二電極電導(dǎo)率探頭具有一系列的優(yōu)勢。它能有效防止電極極 化，延長電極壽命，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，減少水體對探頭的污染 所引起的測量誤差。2、 本發(fā)明由于將溫度探頭和電導(dǎo)率探頭集成為一個總的溫度電 導(dǎo)率探頭，由此可以同時對一個測點(diǎn)進(jìn)行溫度和電導(dǎo)率測量，保證被 測點(diǎn)位置上的同一性和參數(shù)在時間上的實時性，適應(yīng)了自動化監(jiān)控技 術(shù)的檢測要求。3、 本發(fā)明釆用單片機(jī)技術(shù)和電化學(xué)測試技術(shù)相結(jié)合，簡化了硬 件電路，擴(kuò)充了測量功能，并采用正EE1451的自補(bǔ)償方法。兩個參數(shù) 獲取的同時性得到保證，通過內(nèi)嵌的補(bǔ)償方法，提高測量精度。4、 本發(fā)明拋棄傳統(tǒng)傳感器輸出4-20mA模擬電流標(biāo)準(zhǔn)信號模式因 分辨率低而限制測量范圍的問題，而采用全數(shù)字總線傳送，擴(kuò)充了測 量范圍。5、 本發(fā)明釆用基于正EE1451標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器，利用 STIM模塊和電子數(shù)據(jù)表格進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的讀入和執(zhí)行器參數(shù)的設(shè) 定來實現(xiàn)傳感器的"即插即用"功能。并支持RS485總線連接。6、 本發(fā)明支持低功耗運(yùn)行，并具有能量監(jiān)測和自動診斷功能； 實現(xiàn)微型化與一體化設(shè)計，設(shè)備防水性好、可靠性高。


圖l是本發(fā)明實施例的一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例的一種電導(dǎo)率探頭的結(jié)構(gòu)是一體； 圖3是本發(fā)明實施例的一種電壓-電流四端法電路原理圖；圖4是本發(fā)明實施例的一種正弦電路的電路原理圖；圖5是本發(fā)明實施例的一種恒流電路的電路原理圖；圖6是本發(fā)明實施例的一種峰值檢波電路的電路原理圖；圖7本發(fā)明實施例的 一 種水質(zhì)電導(dǎo)率檢測的程序流程圖。其中，1:絕緣體；2:電壓電極；3:電流電極；4:絕緣保護(hù)套；5:溫度探頭；6:水位觀察孔；7:密封圏；8:集成電路；9:四芯電纜。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步詳細(xì) 描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。請參見圖l所示，圖l是本發(fā)明水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器的硬件設(shè)計 總體原理圖。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的集成度，微處理器釆用了美國TI公司的 MSP430作為主控芯片。當(dāng)然，也可以選用其它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理、 控制的芯片。其中，傳感器敏感部分是一個由溫度探頭和電導(dǎo)率探頭連成為一 體而組成的溫度電導(dǎo)率探頭；電導(dǎo)率探頭結(jié)構(gòu)如圖2所示，它釆用電 流-電壓四環(huán)電極法，包括兩個電流電極和兩個電壓電極，測量原理 是在兩個電流電極施加一個交流信號并通過電流，在流體介質(zhì)里建立 起電場，并兩個電壓電極上感應(yīng)出電壓，通過測量感應(yīng)電極間的電位 降，得出對應(yīng)的水體的電導(dǎo)率，因為感應(yīng)電極間的電位降與溶液的電 導(dǎo)率成正比。此電極感應(yīng)電極間的電位降與電極表面污染或電路電阻 無關(guān)，從而避免了因電極表面污染或鈍化的影響，消除極化誤差，適 用于各種長短電纜等等，而這些正是二電極電導(dǎo)率探頭所無法消除的 缺點(diǎn)。所謂電流-電壓四環(huán)電極法，是指測試系統(tǒng)包括2個電流端和2 個電壓端。圓環(huán)形電極固定在圓柱形絕緣體l的外表面，外面兩個電極為電流電極3，中間的兩個電極為電壓電極2。整個圓柱型絕緣體連同四個電極被完全浸沒在待測水溶液中。電極的外部有一個簡形的絕緣保護(hù)套4，對電極有保護(hù)的作用，可以延長電極使用壽命。溫度探 頭5設(shè)置在絕緣體1的最底端。另外，絕緣體1在最上面一個電流電極3 的上面還設(shè)置有水位觀察孔6，用于觀察水位。絕緣體l的上端通過密 封圈7與集成電路8連接，集成電路8內(nèi)集成了微處理器、總線接口模 塊、信號調(diào)理模塊等電路。集成電路8通過一條四芯電纜9引出，四芯 電纜9連接供電、接地、RS485正負(fù)極。在兩個電流電極施加一個交 流信號并通過電流，在流體介質(zhì)里建立起電場有兩個電壓電極來感應(yīng) 產(chǎn)生的電壓。使用交流信號的目的在于消除電極極化作用，提高測量 的準(zhǔn)確性。通過檢測2個電壓端的電勢差，就可換算出介電材料(水 體)的電導(dǎo)率。同時連接溫度和電導(dǎo)率探頭，同步變送釆集兩路信號， 利用微處理器自動校準(zhǔn)通道差異，提高電導(dǎo)率智能傳感器的一致性， 同時利用同步獲取的溫度信號，自動補(bǔ)償電導(dǎo)率測量值，提高電導(dǎo)率 測量精度。電流電極的輸入激勵信號為正弦信號。激勵信號的產(chǎn)生電路包括 依次連接的正弦信號發(fā)生的正弦電路和恒流電路。正弦電路和恒流電 路分別如圖4、圖5所示。正弦電路所用的芯片為集成函數(shù)發(fā)生器8038, 8038能輸出鋸齒波，方波，正弦波、三角波四種不同的波形，此處使 用的是正弦波。電路的振蕩頻率問M隊。+ ^R一q。調(diào)節(jié)Rp', L可 使正弦波的失真達(dá)到較理想的程度。恒流電路的目的在于輸出穩(wěn)定的 電流波形。要使恒流源工作穩(wěn)定，釆樣電阻R52需釆用高性能的電阻， 放大器釆用高增益、低漂移、低噪聲且頻率特性好的運(yùn)算放大器。Tl、 T2采用高跨度和小穿透電流且頻率特性好的三極管。由于電流極輸入的是正弦波信號，電壓極檢測的信號也為正弦信 號，因此，在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換前，須對此電壓信號先進(jìn)行處理。信號調(diào) 理模塊主要作用是把不同性質(zhì)的、不同輸入阻抗信號通過放大、濾波 等電子技術(shù)變換到標(biāo)準(zhǔn)信號。本發(fā)明的信號調(diào)理模塊包括峰值檢波電路。例如激勵電流為10KHz的正弦電流，探頭輸出的信號須在經(jīng)過峰值檢波后再經(jīng)過放大。峰值檢波電路釆用二極管包絡(luò)測峰法，通過此 電路，檢測出正弦波的峰值，最后信號輸入到放大電路對信號進(jìn)行放大。峰值檢波電路如圖6所示，利用二級管波形幅度檢測的方法，得 到信號的正峰值。直流峰值電壓信號輸入MSP430片內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC, Analog to Digital Converter),實現(xiàn)數(shù)字化。IEEE1451標(biāo)準(zhǔn) (IEEE Standard for a Smart Transducer Interface for Sensors and Actuators )的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器，它包括智能傳感器接口模塊(STIM, Smart Transducer Interface Module )即通過傳感器電子數(shù)據(jù)表格 (TEDS， Transducer Electronic Data Sheet)進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)的讀入和 參數(shù)的設(shè)定從而實現(xiàn)傳感器的"即插即用"功能。本發(fā)明的電導(dǎo)率智 能傳感器實現(xiàn)IEEE 1451的STIM模塊。STIM核心是內(nèi)含 一 個支持 IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的傳感器電子數(shù)據(jù)表格(TEDS )和一個智能總線接口 。 其中TEDS是可把對傳感器的標(biāo)定，以及數(shù)據(jù)的校正等工作轉(zhuǎn)化為微 處理器承擔(dān)的例行任務(wù)，它是智能傳感器自校準(zhǔn)、自補(bǔ)償?shù)戎悄芄δ?的基礎(chǔ)。總線形式本發(fā)明不釆用IEEE1451.2中的TII接口 ，而是釆 用應(yīng)用更為廣泛的RS485總線。總線接口連接了熱拔插電路，可以實 現(xiàn)智能傳感器接口模塊的熱拔插。為了方便傳感器電子數(shù)據(jù)表格內(nèi)容 的升級與更新，系統(tǒng)釆用異步串行口來下載只讀電子數(shù)據(jù)表格TEDS 至MSP430的片內(nèi)Flash。使用MSP430片內(nèi)Flash作為可變TEDS的存儲 空間。本實例中，所釆用的溫度探頭5感應(yīng)頭型號為熱電阻，量程0-100 。C，精度0.2。C。本發(fā)明中，微控制器釆用的型號是美國TI公司的MSP430系列單
片機(jī)集成電路芯片。MSP430系列單片機(jī)是TI公司研發(fā)的16位超低 功耗單片機(jī)，非常適合各種功率要求低的場合，特別適合于電池應(yīng)用 的場合或手持設(shè)備。該單片機(jī)在1.8V-3.6V電壓、lMHz的時鐘條件下， 耗電電流在0.1-400^之間；含有&-&共7個1/0口、2個定時器Timer A、 Timer B 、 1個看門狗，內(nèi)部集成2K的ROM和60K的RAM，可十 萬次重復(fù)編程；MSP430系列ROM和60K的RAM,可十萬次重復(fù)編程； MSP430系列單片機(jī)均為工業(yè)級的產(chǎn)品，運(yùn)行環(huán)境溫度為-40 °C- +85 °C;而MSP430系列單片機(jī)一般單價只有幾十元。由此可以看出， MSP430系列單片機(jī)的性價比高，完全能夠滿足系統(tǒng)開發(fā)的需要。MSP430單片機(jī)具有12位8路A/D轉(zhuǎn)換器功能和DMA控制單元，可 以分別為系統(tǒng)釆樣電路和數(shù)據(jù)傳輸部分釆用，使得系統(tǒng)的硬件電路更 加集成化、小型化。并且轉(zhuǎn)換后的結(jié)果在微控制器內(nèi)部進(jìn)行，根據(jù)溫 度、電導(dǎo)率之間的相互影響進(jìn)行擬合，通過軟件的方法來消除傳感器 自身由于工作環(huán)境改變而引起的變化，因此數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確。在STIM方面，主要實現(xiàn)TEDS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中TEDS是 IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容之一，它是一種嵌入于STIM模塊內(nèi)的表格。 它完整定義了STIM模塊各個部分邏輯信息存儲和互操作格式，也是 對STIM各通道傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行校正的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 一個符合標(biāo)準(zhǔn) 的傳感器自身帶有內(nèi)部信息，包括制造商、數(shù)據(jù)代碼、序列號、使 用的極限以及校準(zhǔn)系數(shù)等。當(dāng)系統(tǒng)上電時，這些數(shù)據(jù)可以提供給NCAP (Network Capable Application Process,網(wǎng)絡(luò)適配器)以及系統(tǒng)其它 部分。TEDS分為8個可尋址部分，其中兩個必備的電子數(shù)據(jù)表格 是:Meta-TEDS和Channel-TEDS,其余可按需選擇。Meta-TEDS,描 繪TEDS信息、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及支持的通道數(shù)和通道極限時間參數(shù)等有關(guān) STIM的總體信息；每個STIM通道包括l個Channel-TEDS,主要用來 對每個通道具體信息，如描述通道物理屬性、糾正類型、返回數(shù)據(jù)類
型和格式通道的定時信息等。由于用到傳感器自校正功能，故此發(fā)明也用到Calibration-TEDS電子數(shù)據(jù)表格。 一般TEDS占用的存儲空間較 小，用單片機(jī)中FLASH是存放TEDS最理想的地方。在總線接口方面，通過總線接口模塊與上位機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行通 訊，本發(fā)明設(shè)計了RS485總線連接。下面介紹一下單片機(jī)MSP430與 RS485接口芯片SN75LBC184的連接與通訊。由于微處理器MSP430單片機(jī)不能直接連接RS485接口 ，因此還 須加上RS485的轉(zhuǎn)換電路。RS485轉(zhuǎn)換電路設(shè)計選用美國TI公司生產(chǎn) 的 一種RS485接口芯片SN75LBC184芯片。SN75LBC184它釆用單一電源Vcc，電壓在+3 -十5.5V范圍內(nèi)都能 正常工作。它與普通的RS485芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊而且 能承受高達(dá)8kV的靜電壓。因此，它能顯著提高防止雷電損壞器件的 可靠性。對一些環(huán)境比較惡劣的現(xiàn)場，可直接與傳輸線相接而不需要 任何外加保護(hù)元件。該芯片還有一個獨(dú)特設(shè)計，當(dāng)輸入端開路時，其 輸出為高電平，這樣可以保證接收器輸入端電纜有開路故障時，不影 響系統(tǒng)的正常工作。另外，它的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2 倍U24/^)，故可以在總線上連接64個收發(fā)器。芯片內(nèi)部設(shè)計了限 斜率驅(qū)動，使輸出信號邊沿不會過陡，使傳輸線上不會產(chǎn)生過多的高 頻分量，從而有效扼制電磁干擾產(chǎn)生。本發(fā)明單片機(jī)與RS485接口芯片SN75LBC184的通信，選用PC機(jī) 的COM2接口，但COM2的9個端口只使用其中的RTS、 RXD、 TXD與 GND四個端口，以構(gòu)成簡易的四線通信線路，四位一體的光電耦合器 TLP521讓單片機(jī)與SN75LBC184芯片之間完全沒有了電的聯(lián)系，提高 了工作的可靠性質(zhì)。基本工作原理當(dāng)單片機(jī)P3.4^時，光電耦合器 的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，輸出高電壓(+5V),選中RS485 接口芯片的DE端，允許發(fā)送。當(dāng)單片機(jī)P3.44時，光電耦合器的發(fā) 光二極管不發(fā)光，光敏三極管不導(dǎo)通，輸出低電壓(0V),選中RS485
接口芯片的RE端，允許接收。SN75LBC184的R端(接收端)和D端 (發(fā)送端)的原理與上述類似?？紤]到線路的特殊情況(如某一節(jié)點(diǎn) 的RS485芯片被擊穿短路)，為防止總線中其他分機(jī)的通信受到影響， 在SN75LBC184的信號輸出端串聯(lián)了2個20Q的電阻R1和R5，這樣本 發(fā)明的硬件故障就不會使整個總線的通信受到影響。在應(yīng)用工程的現(xiàn) 場施工中，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120Q左右，所 以線路設(shè)計時，在RS485網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端應(yīng)接一個與120Q 的匹配電阻R3，以減少線路上傳輸信號的反射。另外，本實施例的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器還包括電源模塊，電源 模塊與微處理器連接，該模塊直接輸入供電電壓，通過電阻分壓方法， 滿足A/D輸入電壓要求，為供電狀況自診斷提供依據(jù)。另外，電源模 塊與微處理器之間還設(shè)置有電源管理模塊 一方面通過穩(wěn)壓電路提高 輸入電壓適應(yīng)范圍，增強(qiáng)芯片電壓的穩(wěn)定性，另一方面與微處理器配 合，實現(xiàn)對硬件電路各模塊的脈沖式供電，使電導(dǎo)率智能傳感器在超 低功耗下運(yùn)行。軟件部分整個軟件部分流程圖如圖7所示。上電初始化硬件狀 態(tài)，調(diào)出存儲在FLASH中的TEDS參數(shù)，自診斷程序測量電源電壓、 探頭接口等信號，判斷是否存在故障。之后為了降低功耗，微處理器 控制外設(shè)進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待任務(wù)觸發(fā)。在定時觸發(fā)釆集請求下，進(jìn) 行A/D數(shù)據(jù)釆集和并調(diào)用STIM標(biāo)定和校準(zhǔn)程序，溫度探頭實現(xiàn)電導(dǎo)率 標(biāo)定和溫度補(bǔ)償。另外方面通過串行接口接收外部設(shè)置參數(shù)、觸發(fā)測 量、讀出參數(shù)與測量結(jié)果的請求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以 做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于，所述傳感器包括溫度電導(dǎo)率探頭，用于傳感水體的溫度和電導(dǎo)率；信號調(diào)理模塊，與所述溫度電導(dǎo)率探頭連接，與所述溫度電導(dǎo)率探頭構(gòu)成傳感電路，并且對輸出信號進(jìn)行濾波和放大；微處理器，與所述信號調(diào)理模塊連接，用于對所述信號調(diào)理模塊輸入的信號數(shù)字化，并采用IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通道標(biāo)定與校準(zhǔn)；總線接口模塊，與所述微處理器連接，用于網(wǎng)絡(luò)化與即插即用功能；電源模塊，在微處理器的控制下給所述傳感器各部分電路供電，實現(xiàn)低功耗特點(diǎn)。
2、 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于， 所述溫度電導(dǎo)率探頭包括一體化的溫度探頭和電導(dǎo)率探頭。
3、 如權(quán)利要求2所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于，所述電導(dǎo)率探頭包括絕緣體，所述絕緣體上設(shè)置有兩個電流電極，在所述電流電極之 間設(shè)置有兩個電壓電極，所述絕緣體外部設(shè)置有絕緣保護(hù)套。
4、 如權(quán)利要求3所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于，所述交流電極還依次連接有正弦電路和恒流電路，所述正弦電路用于 產(chǎn)生正弦波電流，所述恒流電路用于穩(wěn)定電流波形。
5、 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于， 所述信號調(diào)理模塊包括峰值檢波電路，用于獲取所述電導(dǎo)率信號的峰值信號。
6、 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于， 所述電源模塊穩(wěn)壓后給微處理器供電，同時受微處理器控制給所述傳 感器各部分電路供電。
7、 如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于， 所述微處理器模塊內(nèi)嵌IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的STIM模塊，具有TEDS表格，實現(xiàn)電導(dǎo)率測量標(biāo)定與自補(bǔ)償功能，直接輸出工程量。
8、如權(quán)利要求1所述的水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，其特征在于， 所述總線接口模塊在硬件實現(xiàn)上采用RS485總線，在軟件協(xié)議上支 持正EE1451規(guī)范，實現(xiàn)即插即用功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水質(zhì)電導(dǎo)率智能傳感器，所述傳感器包括溫度電導(dǎo)率探頭，用于傳感水體的溫度和電導(dǎo)率；信號調(diào)理模塊，與所述溫度電導(dǎo)率探頭連接，與所述溫度電導(dǎo)率探頭構(gòu)成傳感電路，并且對輸出信號進(jìn)行濾波和放大；微處理器，與所述信號調(diào)理模塊連接，用于對所述信號調(diào)理模塊輸入的信號數(shù)字化，并采用IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通道標(biāo)定與校準(zhǔn)；總線接口模塊，與所述微處理器連接，用于網(wǎng)絡(luò)化與即插即用功能；電源模塊，在微處理器的控制下給所述傳感器各部分電路供電，實現(xiàn)低功耗特點(diǎn)。本發(fā)明能夠消除探頭極化效應(yīng)、抗污染、測量范圍大，價格便宜，且具有自校準(zhǔn)補(bǔ)償、自診斷、即插即用、能耗管理功能、集成度高的特點(diǎn)。
文檔編號G01N27/416GK101398405SQ200810226058
公開日2009年4月1日 申請日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月4日
發(fā)明者丁啟勝, 李道亮, 李飛飛, 段青玲, 王劍秦, 賀冬仙, 馬道坤 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)