电导变送器的研究与应用

　　1　引言

　　电导式分析仪表用于液体分析较为常见,用于固体水分分析的仪表也有一些,但基本都是便携式仪表,不具备信号远传能力。本电导变送器的研制弥补了电导信号远传方面的空白,使电导变送器能与计算机联系起来,实现工业流程上电导信号的在线检测。电导变送器内采用分压法补偿式测量电路,使相同电极常数的发送器适用于不同的测量范围,变送器测量范围较宽。

　　2　电导测量方法

　　电导式分析仪表是将反映电导率变化的信号转换成电压或电流信号,送入表头显示或进一步送入计算机进行处理。常用的电导测量电路有:电流法测量电路;电桥测量电路(不平衡电桥测量电路;平衡电桥测量电路);分压法测量电路(电量平衡法;直流分压测量法)。电流法测量电路较简单,仪表刻度较均匀,温度补偿效果较好,因而得到广泛应用。电桥电路温度补偿效果不好,日前应用较少。用分压法测量电导的优点是:仪表刻度均匀,电源不要求稳压,温度补偿效果较好,测量电路简单;缺点是分压信号较小,但可采用高精度低漂移的精密运算放大器对其进行放大以便处理。

　　在工业流程上,为实现生产工艺的自动监测和自动控制,需要变送器有较宽的量程和信号远传能力。但由于量程较大,使得输出信号变化范围较宽,要想转换成4~20mA电流信号,则使输出灵敏度降低,容易产生较大误差。单一的电流法或分压法测量电路不能满足测量要求,而采用分压法补偿式测量电路,可将各种量程和各种电极常数的发送器的输出转换成统一的电信号,且线性较好。这使得不同电极常数的发送器有统一的测量范围,也能使相同电极常数的发送器适用于不同的测量范围。该电路不需要单独的转换放大器,非常适合于工业流程上使用。

　　图1为两种单电极双量程测量电路,用切换开关K实现量程转换。设第一个量程为0~γ1μS/cm,分压电阻R1,第二个量程为0~γ2μS/cm,分压电阻R2.对于图中1a电路下式成立:

　　采用分压法补偿式测量电路时,双量程的倍率γ2/γ1在2~20倍范围内变化。当测量电路电压U=6~8V,电导率为γ2时,Rx=1000Ω,则R1值可选取8~10Ω.图1b电路中的Rw值应选0~2000Ω,而R2值可应用式(1)和式(2)计算。图1b电路在使用中的调整比图1a电路方便。

　　采用分压法补偿式测量电路,仪表具有线性刻度标尺,刻度线可等分画制,这是实现量程切换的条件,但必须使分压电阻R值小于满刻度对应的RX值的1%,否则非线性误差将超过0·5%.分压法电路简单,能将不同浓度或水分的Rx转换成统一的电信号,这是实现宽量程测量的重要条件。仪表精度较高,温度补偿效果也比电流法电路好。