用AD 5933实现电导率测量的研究[转]

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1引言
电导率作为重要的电化学分析参数。其测量已经广泛
应用于化工、冶金、生物、医学、粮食和水利等生产与科
研部门【I卅。随着生产和科研的不断深化，对电导率测量
的精度要求越来越高，对其测量方法的研究具有重要的实
际意义。
电导率的测量常采用电极测量法，即根据物质或溶液
的导电特性，测量介质电阻。这种含水物质的电导率测
量，若用直流电源，测量结果会受极化效应的影响。为消
除这些影响。必须用交流激励源进行测量。因此，在测量
过程中，电容是影响电阻测量的重要因素之一。
常见的解决方案有下面几种。1)通过电容补偿装置
对电容进行补偿【6-71。但电容补偿装置不能随电容变化进
行自动补偿，所以应用效果并不理想。2)相敏检波法Is]。
对电极施加交流激励源，交流激励源通过电容和介质电阻
时存在相位差，然后经过相敏检波，低通滤波得到的直流
量只与介质电阻有关，而与电容无关，从而达到消除电容
影响的目的，但这种方法电路较复杂。3)双脉冲法‘射。
对电极施加正负两个脉冲，脉冲结束瞬间进行测量，保证
电容上电压已稳定，没有电流流过，电容近似开路，仅有
介质电阻起作用。这种方法因要在脉冲沿处测量，要求硬
件电路响应速度非常快。显然，利用AD5933所获得的信
息(包括总阻抗、实部、虚部等)来消除电容的影响，从
而提高电导率的测试精度具有重要的实用价值。本文利用
AD5933所获得的信息对溶液电导率进行了模拟测量与分
析，初步揭示了电容对电导率测量的影响，为进一步的研
究奠定了一定的基础。

AD5933芯片是由美国Analog Devices公司2005年推
出的一种阻抗测试芯片。它采用了全新的芯片制造技术和
数据处理技术，体积小功耗低，在5．3x6．2ram：大小的芯片
内部集成了内置温度传感器，数模转换器和模数转换器，
频率发生器，其最高频率可达100kHz。且分辨率小于
0．1Hz，频率发生器能以设定的频率对外部复杂的阻抗进行
扫描。此外芯片还内置有直接数字合成器(DDS)、放大器
滤波器等，能通过对采样信号的数字化处理实现阻抗的测
量。它是一种1MSPS(megasamples per second)12一bit高
精度阻抗转换系统。具有0．5％系统精度；能直接测量的阻
抗范围是100N到10MN，也可测量小于100N的电阻；能
在枷℃到+1250C的范围内稳定工作。这种片上系统可为相
关测试系统设计带来极大的方便，可大大降低有关仪器的
成本。



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2013-10-30 11:29 上传

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