全文总字数：3650字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着社会的进步发展以及日益更新的科学技术要求，电导率的参数的测量越来越受到重视，尤其是在化工，医药，电子仪器等行业，电导率测量仪器有着广泛的运用。对于其进度的要求也在不断地提高。

在传统电导率的测量方法中，常规存在三种测量方法，其中，最常用的是电极电导率法，此方法采用的是电极测量，这种测量模块结构相对简单，价格也很低廉，并且电极电导率测量方法实施起来简单，适用的范围广。地位中卫电磁电导率法，此方法不采用电极测量，所以没有电极的极化问题，也不会出现电极便面材料腐蚀等一系列问题，这种测量方法可以在许多恶劣环境下使用，比如强酸，强碱或高温等情况。但它只能测量具有高电导率的电解质溶液，测量范围不够理想。最后一种为超声波测量法，这种方法运用范围相对来说较少。

电极电导率法实际上是测量溶液的电阻然后换算成电导率的，但溶液在测量过程中表现形态是一个繁杂的电化学系统，因此在测量的过程中得考虑许多影响测量结果的因素。总体影响因素有如下三种：

2. 研究的基本内容

本论文主要研究以下的内容：

在了解国内外的各种普遍存在的电导率参数测量方法的基础之上，本文认真分析各种方法的优缺点，并总结出一种可以很好解决引线分布电容对测量影响的电导率测量方法，最后做出一些可以实现的改进。

本论文将采用交流方波为激励信号，电解质溶液与分压电阻串联分压，然后分析溶液电极两端的电压。两端电压信号经过跟随器后输入精密半波整流电路，然后再经过一个跟随器，最后通过滤波电路滤出直流分量分析计算。交流方波选用两种频率，从而得出有着一定区分度的参数，通过迭代法求解二元非线性的方程组，求解出时间常数τ，最后算出溶液电极板间的电阻，得到电导数值，经由电导池常数k计算出电导率。并通过gps模块测出对应的经度纬度，对不同地区水源进行分析总和，有利于国内水资源的研究。由于选择的交流方波幅值较小，电极板间溶液的极化效应相对测量数据来说影响不明显。测量过程中，单片机测量交流方波幅值再测直流信号幅值进行计算，避免了交流信号幅值对于电导率测量的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

通过使用已知电阻与电导电极串联分压，测电导电极两端的输出电压来分析电导率。提高交流信号的频率来减小双电层电容对电路的影响，所以当频率足够时，可以省略双电层电容的影响。可以得到引线分布电容和电解质电容一起与溶液电阻并联的等效电路。改变交流信号频率，测得两种不同频率下的交流信号输出，分析二元非线性方程组，可以解得溶液电阻。此方法精度较高，且提高激励源信号及降低信号幅值可以消除双电层电容与极化效应的影响。使用两种不同激励信号可以减去引线分布电容的影响，经过计算得电导率。在经过温度补偿计算，得出在25℃下溶液的电导率。

这次实验主要思想是用已知电阻与电导电极串联分压，经过测量电路进行信号处理，直流分量被滤出后，经过ads1118芯片实现直流量的模数转换，使用msp430单片机读出数字量，测得两种不同频率下的直流量，使用推导出的公式迭代得出时间常数τ，再换算出电阻值，电导值。根据电极笔的电导池常数k,推算得出溶液电导率。然后使用ds18b20温度传感器测出溶液温度，在微处理器中对电导率进行温度补偿。然后通过ublox-6m-gps模块读出所测地点的经纬度。最后在lcd12864上显示溶液25℃时电导率的数值与当前溶液的温度以及经纬度信息。

进度安排：4月中旬之前完成实物制作，5月之前完成论文的写作以及文献翻译的工作。

4. 参考文献

[1]郁有文. 传感器原理及工程应用[m]. 西安电子科技大学出版社, 2000.

[2]林义成, 丁能飞, 傅庆林,等. 土壤溶液电导率的测定及其相关因素的分析[j]. 浙江农业学报, 2005, 17(2):83-86.

[3]胡大可. msp430系列单片机c语言程序设计与开发[m]. 北京航空航天大学出版社, 2003.