电导率是一个基本的电解质溶液电化学参数。伴随着科技的迅猛发展，人们的生活和工业的生产对电导率的运用越来越频繁，同时对电导率的测量也提出了更高的要求。为了得到更高的测量精度，本文采用了电极法来进行对电导率的测量。利用单片机丰富的存储资源和快速处理能力，实现温度的自动补偿功能，从而使测量精度得到了进一步的提高。本文所做工作主要有以下几个方面:（1）根据测量原理的不同，分析了三类电导率测量法：超声波电导率测量法、电磁式电导率法和电极式电导率测量法，通过比较这三类方法的优缺点，将电极式电导率测量法作为本文的研究方法。（2）分析了当采用电极式电导率测量法时极化效应、寄生电容、温度对测量产生的影响，并具体阐述了三种常用电极式测量法：相敏检波法、电桥法和频率法，通过比较这三种方法的优缺点，为本课题选取一种最佳方法。（3）以单片机为核心，完成电导率系统的设计，主要有液晶显示模块，人机交互模块，量程切换模块，基于单片机的自动温度补偿模块以及通信协议模块。关键词 电导率，单片机，量程切换，温度补偿目 录
1 引言 1
1.1 论文的背景与意义 1
1.2 电导率测量仪的发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 3
2 电导率测量方法 4
2.1 溶液电导率 4
2.2 常见电导率的测量方法 5
2.3 本文的测量方案 6
3 电导率测量仪的软件设计 6
3.1 软件总体设计流程 6
3.2 液晶显示模块 7
3.3 人机交互模块 8
3.4 自动量程切换模块 12
3.5 温度补偿的实现 13
3.6 基于MODBUS的通信协议 17
4 软件调试 20
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 引言
1.1 论文的背景与意义
电导率是一个基本的电解质溶液电化学参数，作为衡量水质的一个重要指标，其测量在环境水质的监测、电子工业用水的水质评定中具有重要意义。伴随着科技的迅猛发展，各行各业对不同用途的水溶液电导率测量提出了越来越高的要求：在确保准
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q:  3_5_1_9_1_6_0_7_2 
软件调试 20
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 引言
1.1 论文的背景与意义
电导率是一个基本的电解质溶液电化学参数，作为衡量水质的一个重要指标，其测量在环境水质的监测、电子工业用水的水质评定中具有重要意义。伴随着科技的迅猛发展，各行各业对不同用途的水溶液电导率测量提出了越来越高的要求：在确保准确性的同时，还要能够进行在线实时测量。开发具有高精度高实时性的电导率测量仪对工农业生产、科研技术及国防部门具有重要意义，且受到了人们的广泛重视。我国已经建立了电解质电导率国家计量基准（GB/T 11007-2008）。
1.2 电导率测量仪的发展现状
测量水溶液电导率的方法很多，根据测量原理来划分，主要有三大类：
（1）超声波电导率测量法，超声波在液体中传播时，会发生各种变化，利用其变化的特性，就可进行电导率的测量。
（2）电磁式电导率法[1]，主要利用了电磁感应的原理，根据感应电流和溶液的电导率成正比的关系来测量水的导电性能。
（3）电极式电导率测量法，利用溶液电解导电原理，通过测量溶液的电阻来间接得到溶液的电导率。
这三类方法中，后两种方法应用的较为广泛。下面将具体介绍这两种方法的原理。
如图1.1所示，电磁式电导率测量法使用双磁环线圈探头，其中探头由2个绕有相同匝数铜丝的铁氧体磁环组成，由于液体导电形成回路，两磁环线圈发生电磁感应，副线圈得到信号，液体电导率越大，输出信号越大，因此，输出信号可以反映液体电导率的大小。该方法采用非接触式测量方法，避免了直接接触式测量对液体本身的影响，提高了测量准确度。但它的缺点是测量范围比较窄，主要用于测量电导率较高的溶液[2]。
 
(a) 测量装置 (b) 探头内部结构
图1.1 电磁式电导率测量法的原理
电极式电导率的测量如图1.2所示，该方法使用了两块金属板，并通以电流形成回路，
，
依赖于两块金属板的体积，根据两块金属板间的距离和金属板的面积即可得出液体的电阻系数，电导率即为电阻系数的倒数，因此，根据液体的电阻系数便可求得其电导率。本课题采用的就是电极式电导率测量法。


(a)测量装置 (b)金属板体积示意图
图1.2电极式电导率测量法的原理
国内主要的电导率仪表生产厂家有: 江苏电分析仪器厂、厦门市分析仪器厂、石家庄科达仪表厂、上海雷磁仪表厂、上海第二分析仪器厂、南京分析仪器厂等。其中上海雷磁仪表厂是国内电导率测量仪研究制造的领头企业，在不断学习国外先进的技术的基础上还能坚持创新，增强仪器的各种功能。80年代该企业从英国肯特公司引进了5203型工业电导仪制造技术，该工业电导仪是专门用在水电站水质分析监测上的，该型仪表还可在电站软化水、海水的淡化、原水和去离子水厂等有关部门进行水质监测。随后，雷磁仪表厂还自主研发了 DDSJ-318型电导率仪，该测量仪是一种工业流程仪器，范围为0.055us/cm～199.9ms/cm，全量程测量，无需更换电极 ，该仪表的精度为满量程的±0.5%FS，各项技术指标已经达到国内先进水平，可以满足我国一般工业应用的需求。国内电导率仪的研究进步十分迅猛，功能已经不仅仅满足于单纯的电导率测量了。如南京分析仪器厂生产的DD-101型电导仪，主要用于船舶海水淡化装置，该仪表在进行水质检测的基础上，还实现了分析淡化后海水盐度的功能。还有的电导率测量仪已经具有工业防爆的功能了。
国外电导率测量仪已经有了很长的发展历史。国际著名的电化学分析厂家如瑞士的METTLER TOLEDO，美国的YSI公司和Orion公司、德国的 Lovibond公司都在从事电导仪的开发与研制。美国Orion 3-Star便携式电导率仪是一台经济型单参数电导率仪，为土壤和水质分析提供准确地电导率、电阻率、盐度、TDS和温度测量，可在5～45℃范围内工作测量范围为 0～3000ms/cm，精度达 0.5%。里兹-诺斯莱仪器分公司也曾开发了电极是由钛或高密度的石墨构成的7082系列电导率变送仪[3， 4]。德国的 Lovibond公司的防水型电导率/总固体溶解度(TDS)/盐度测定仪EC200满足于防震动、IP67级的防水、拥有便携式、桌面式和悬挂式等三种用途，使用户能够在投入较低的情况下，还能满足野外各种环境下测量要求和突发性事件的快速测量处理，而且实验人员可以在实验室内进行常规样品测量，从而实现多用途低成本的水质监测。
在国外，电导率测量仪已有了很长的发展历程，现如今精度可达到±0.5%。近年来，通过借鉴学习国外的先进技术和自身的不断努力创新，国内对电导率测量仪的研究也取得了很大的进步，与国外先进技术的差距越来越小。但受到各方面因素的影响国内的电导率仪依然存在着些许不足，例如：精度比较低、不能进行网络通信、性能不够稳定、不能实现连续的温度补偿、在温度不断变化的场合下无法
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