論文設(shè)計(jì)-鹽度控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧
2024-12-29 18:16 本頁面
【正文】 6HZ 和ω=ω0=Z1= R+ =Z2==由?=1596HZ= R取10K得C=1596=9﹒977109F=9﹒977103181。F=約取C1=C2=0﹒01181。F 由振蕩器平衡條件AV≈3=1+Rf/R1=又由AV==1+≈3可得≈2 取Rf為6﹒7KΩ，R1取3﹒3KΩ又輸出有效電壓V1Om=10mv 得VOmmax=10mv=傳感器電橋電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案一測(cè)量鹽度的的敏感元件，可選用一鹽度敏感電阻器件而不用兩電極型式探頭，將其放入鹽液中時(shí)，其電阻值會(huì)隨著鹽度濃度的增加面增加（減?。俅?lián)一分壓電阻，最后從分壓電阻兩端取出電壓信號(hào)送入放大電路進(jìn)行放大，此電路設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便經(jīng)濟(jì)，其不足之處為電路輸出靈敏度不高，分辨率低，使測(cè)量達(dá)不到測(cè)量要求，所以本次設(shè)計(jì)中不使用此電路。設(shè)計(jì)方案二 電導(dǎo)分析法電導(dǎo)分析法原理為電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率是溶液是各種離子的總貢獻(xiàn)，溶液的濃度和組成部分改變時(shí)，電導(dǎo)率隨之改變，兩者存在定量的關(guān)系。電導(dǎo)（G）既電阻的倒數(shù)，是衡量電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力的物理量，單位為西門子（S）。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)與與電導(dǎo)率（κ），電極面積（A）及兩電極之間距離（L）關(guān)系為G==κ ＝＝＝＞以交流電橋作為傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，其單臂工作電橋電路圖如下圖1．5所示圖1．5電橋電路。電橋中R1作為鹽度測(cè)量部分，其設(shè)計(jì)原理如下，以R1為兩電極放入鹽水中，根據(jù)鹽水的鹽度濃度的改變不同其兩電極間導(dǎo)電率也不同，從而使電極間的電阻值發(fā)生改變，引起輸出電壓信號(hào)的大小變化，再從分壓電阻兩端取出電壓信號(hào)達(dá)到測(cè)量目的。對(duì)負(fù)載而言，既從輸出端向電橋看去，電橋可等效為ZO與UO的串聯(lián)，其參數(shù)計(jì)算如下。電橋輸出內(nèi)阻 ZO=（Z1//Z2）+（Z3//Z4）=+ 電橋開路輸出電壓為 U2O=U2i（）=U2i 式111負(fù)載電流為IL= = （ZL為負(fù)載阻抗取500KΩ，這就保證了傳感器工作于交流小信號(hào)下，有效地防止了傳感器電極的氧化電離。負(fù)載電壓為UL= U2O 取ZL＞＞ZO，故UL≈U2O=10mv電橋平衡（U2O=0）的條件為相對(duì)兩臂阻抗乘積相等，既 Z1Z3＝Z2Z4當(dāng)電橋工作時(shí)，此時(shí)為單臂工作，既電橋均接入電阻傳感器，既Z1=R1+△R1，且初始時(shí)，△R1=0，Zi=Ri滿足電橋平衡條件==n 式112當(dāng)鹽度值從0開始變化時(shí)，既被測(cè)量使電導(dǎo)式傳感器電阻發(fā)生變化，△Ri≠0，電橋輸出電壓，可由Zi=Ri+△Ri代入上式111計(jì)算求得 式113將上式112代入，并考慮△Ri＜＜Ri,且略去△Ri的二階微量,并化簡(jiǎn)得 式114 式115e稱為電橋輸出的非線性誤差,因△Ri＜＜Ri,故e＜1,忽略非線性誤差e，并取n=1,化簡(jiǎn)得 式116 式117經(jīng)查閱有關(guān)資料四橋臂電阻器選用R1初值為100Ω正常工作溫度為20～80℃，當(dāng)其測(cè)量時(shí)，線性段工作測(cè)量變化電阻值范圍定為（5～10Ω）.R2～R4選用固定電阻器，分別各為100Ω，工作于常溫之下。測(cè)量時(shí)此時(shí)為單臂工作，電橋均接入電導(dǎo)傳感器，既Z1=R1+△R1，Z2=R2=R1=100Ω，Z3=R3=R4=Z4=100Ω，由上式116和式117得UO=Ui Ui=10mv電橋輸出非線性誤差e=其轉(zhuǎn)換計(jì)算列舉如下︰ 剛開始假設(shè)鹽度值為0，電導(dǎo)率沒有發(fā)生變化，則△R1=0，輸出電壓為0，此時(shí)和沒有測(cè)量時(shí)讀值均為0 當(dāng)鹽度值發(fā)生變化，電導(dǎo)率κ增加，由G==κ得電阻減小， 取剛好使△R1=5Ω，測(cè)UO=Ui=10mv=. 當(dāng)鹽度值達(dá)到飽和值時(shí)，電導(dǎo)率κ增加到最大，剛好使△R1=10Ω，測(cè)UO=Ui=10mv=0．25mv～0．25mv將其分為20個(gè)小刻度值，因此電壓信號(hào)值每發(fā)生0．00625mv的變化，就表示鹽度值增加一個(gè)量級(jí)。從以上計(jì)算可知電橋單臂工作不足之處是靈敏度很低，輸出信號(hào)只有輸入信號(hào)的。放大電路設(shè)計(jì)Ⅰ放大電路設(shè)計(jì) 放大和濾波電路其電路圖如下圖1。6圖所示，其工作原理為將上一級(jí)測(cè)量電橋電路送來的微弱電信號(hào)加以放大，再送入濾波電路進(jìn)行濾波，使輸出信號(hào)為一個(gè)平滑的信號(hào)，并且不出現(xiàn)紋波和二次及多次諧波，以便電路處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。圖1．6放大濾波電路 問題分析︰～0．25mv，必須經(jīng)放大后才能送入整流電路進(jìn)行整流，不可
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