张媛媛，罗益民，邵 铃

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 211816)



基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制

张媛媛，罗益民，邵 铃

(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京 211816)

介绍了基于C8051F021单片机电导率表的测量原理、硬件结构、软件设计和通讯方式。仪表采用脉宽可调的双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源，消除了介极化现象，减小了电容效应带来的误差。此方法可以提高测量精度，简化硬件电路的设计。软件设计部分对测量数据进行直线拟合，完成了数据的软件补偿，提高了测量精度。

电导率;C8051F021;脉宽可调的双极性脉冲电压;最小二乘原理

1 测量原理及方法

电解质溶液的导电能力可以用电导和电导率来表示(电导和电阻为倒数关系)。其公式如下：

G=1/R=A/(ρL)=σ/K

(1)

σ=Κ/R=KI/U=KG

(2)

式中：G为溶液的电导，S；K为电导池常数，m-1，K是两电极间的距离L与导体的有效横截面积A的比值；σ为电导率，S·m-1。

影响水溶液电导率测量的因素有：温度、极化效应和电容效应。通过提高激励源频率及采用交流激励源等方法，可以近似认为消除极化效应的影响。而电容效应研究如下：通过分析并进行简化得到电导池的等效电路，如图1(a)所示。CX为极化效应产生的电容，CP为连接电缆的分布电容和极间电容，RX为介质电阻，通常情况下CX(μF级)≥CP(pF级)[1]。在高电导率(低阻)溶液测量时，CX影响明显，提高测量频率可减小误差。在低电导率(高阻)溶液测量时，CP为误差的主要原因，测量频率高反而增大误差。因此，为了降低测量误差，应根据情况选择合适的激励源频率。……