[实用新型]一种电磁式酸碱浓度检测装置

说明书

本实用新型涉及到一种电磁式酸碱浓度检测装置，特别是涉及到工业自动化连续检测某些强电解质溶液，如强酸、强碱、盐类溶液浓度的检测装置。

公知的电磁式酸碱浓度检测装置，皆采用测试溶液的电导率的方法来间接测试溶液的浓度；即已知某种溶液在标准温度(通常为25℃)下，不同浓度时相对的电导率及其电导率随溶液温度变化的规律，建立一个标准的电导率——浓度曲线。对一个未知浓度的该种溶液，用某种方法测得该溶液的电导和温度，通过温度补偿运算，折算成在标准温度下的电导率，对照前述的标准曲线，换算为该溶液的浓度数值。

公知的电磁式酸碱浓度检测装置，主要有以下两种结构形式：

1、工频电磁式：由电导发送器和自动平衡仪表两部分组成，其中的电导发送器使用50Hz工频电压为装有环形铁芯的励磁变压器的励磁线圈励磁，由外部引入的被测水样在穿过励磁变压器环形铁芯的闭合的塑料空心腔体内形成闭合的导电的溶液环，该溶液环可等效为串有一个电阻的单匝环形线圈，溶液环内被励磁变压器诱导出一个50Hz的交变电流，该电流与被测溶液的电导成正比，这个环形塑料空心腔体(即溶液环)，还同时穿过另一个具有环形铁芯的检测变压器的铁心窗口，溶液环内的交变电流在检测变压器的线圈内感生一个与溶液电导成比例的交变电压，通过自动平衡显示仪表测量这个交变电压，在显示仪表的标尺上直接标注出对应的溶液浓度数值。这种结构因灵敏度低，精度差，调零困难，易受干扰，已基本被淘汰。

2、音频电磁式：由电导发送器和转换电路两部分组成，原理结构与工频电磁式相似，但是改用较高的固定频率(通常为8KHz)励磁，使用运算放大器或单片机测量检测变压器的感生交变电压和进行运算显示，灵敏度比工频电磁式有所提高，但是易受水样中夹带气泡对检测结果的影响，零点易变化而且调整零点很困难，外壳为耐蚀性很差的防磁铁壳(如国产CYN-1A～1C型)，在腐蚀性气氛的使用环境中很快被腐蚀损坏。如采用防腐塑壳(如国产CYN-9300型)，则不能防止使用环境中铁磁性物质对仪表零点的影响，常常造成零点过高、线性变差且不可调整，影响测量精度。

本实用新型旨在提供一种可克服公知电磁式酸碱浓度检测装置不足的新型检测装置，本实用新型采用了先进的可变谐振式励磁方式和峰值信号检测技术，灵敏度提高了几百倍，零点十分稳定；使用了内衬铁磁屏蔽的防磁防腐双重外壳，不受安装地点铁磁性物质对仪表零点的影响，在强腐蚀性气氛中可长期正常使用；在水样入口处加入气水分离器，避免了被测水样中夹带气泡的影响；使用单片机及其专用软件，进行精确的温度补偿和非线性补偿运算以及谐振状态的检测和自动频率调节。

本实用新型采用可变谐振式励磁方式的理由是：众所周知，LC并联谐振电路在谐振时呈现最大阻抗，输出电压最高，而公知的音频电磁式酸碱浓度检测装置的检测变压器，是在铁芯上绕线做成的一个高Q值的电感元件，其电感量与分布电容参数共同形成的谐振频率与励磁电源的固定频率相差甚远，所以检测变压器输出的电压信号较小。如果采用与检测变压器的谐振频率相同的励磁电源为励磁变压器励磁，在谐振状态下检测变压器输出的电压信号是非常大的。与公知的音频电磁式酸碱浓度检测装置的对照实验表明：在励磁电压仅为公知装置的1/2，检测变压器线圈匝数仅为公知装置的1/10，在测量5％的HCl溶液时，非谐振的公知装置检测变压器线圈输出电压为0.4V(峰峰值，下同)，而谐振状态下的本实用新型的检测变压器线圈输出电压可达12V以上，效果十分显著。但是采用与检测变压器的电感量与分布电容参数共同形成的谐振频率相同的固定频率的励磁电源为励磁变压器励磁也是不可取的，因为分布电容参数是可能变化的，例如检测变压器的输出电缆(分布电容参数的一部分)可能在安装时被剪短，更主要的是，被检测的溶液浓度或温度发生变化时，即相当于检测变压器的单匝线圈的溶液环的等效电阻发生变化时，检测变压器的电感量与Q值都会发生变化，谐振频率与输出电压也相应改变，必须采取有效措施使励磁电源的频率能够自动跟踪这种变化，才能保证检测装置的精度和稳定性。

本实用新型采用硬件与软件结合的方法，能够自动跟踪检测变压器的谐振频率的变化趋势，并及时改变励磁电源的频率，使检测变压器始终处于谐振状态。具体的方法为：

1、单片机直接输出或通过V/F转换电路间接输出一个频率高低变化的扫频信号电压为励磁变压器励磁，这个扫频信号的频率变化范围应覆盖检测变压器的谐振频率的变化范围，由峰值检波电路检出扫频周期内检测变压器输出的谐振电压的峰值。