本發(fā)明屬于水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶溫度補(bǔ)償功能的水資源電導(dǎo)率測(cè)量所用的模擬處理電路。

技術(shù)背景

長期以來，我國經(jīng)濟(jì)增長方式粗放，企業(yè)單純追求經(jīng)濟(jì)效益，忽視環(huán)境效益和生態(tài)效益。隨著我國水資源的不斷開發(fā)利用，水環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，尤其是重金屬污染和富營養(yǎng)化問題十分突出。我國七大水系中，近一半河段嚴(yán)重污染，86%的城市河段水質(zhì)超標(biāo)。據(jù)全國飲用水源調(diào)查，全國約7億人飲用大腸菌群超標(biāo)水，1.64億人飲用有機(jī)污染嚴(yán)重的水，3500萬人飲用硝酸鹽超標(biāo)水，飲用水水質(zhì)下降，直接危害人類健康，甚至危及人類生命。因此，如何在水資源污染嚴(yán)重的當(dāng)今社會(huì)，做好水污染的防治工作顯得刻不容緩。

為了防治水污染，有效保護(hù)水環(huán)境，實(shí)現(xiàn)水資源開發(fā)利用可持續(xù)發(fā)展，我國將水資源發(fā)展戰(zhàn)略置于國家大戰(zhàn)略之中進(jìn)行統(tǒng)籌，不斷增強(qiáng)對(duì)水資源方面的研究和開發(fā)。對(duì)水資源方面的研究和開發(fā)離不開水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)。水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)是人類研究、開發(fā)和利用水資源等活動(dòng)的技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)水面以下的環(huán)境、物理參數(shù)等進(jìn)行原位探測(cè)、測(cè)量和分析的技術(shù)。其中水資源電導(dǎo)率是反映水性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，水資源電導(dǎo)率的精確測(cè)量具有有效監(jiān)測(cè)污水排放，在環(huán)境保護(hù)、水質(zhì)的檢測(cè)和水資源保護(hù)中起到重要的作用。目前高精度的電導(dǎo)率測(cè)量技術(shù)都被國外壟斷，國內(nèi)很多產(chǎn)品都處于中低端市場(chǎng)。在電導(dǎo)率測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)中，除了電導(dǎo)率探頭的指標(biāo)性能影響外，模擬測(cè)量電路是至關(guān)重要。模擬測(cè)量電路需要兼顧高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換、多量程可切換、溫度自適應(yīng)等要求，為了大規(guī)模推廣應(yīng)用還要兼顧成本需求，因此目前并沒有合適的成型產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種帶溫度補(bǔ)償功能的高精度電導(dǎo)率測(cè)量模擬電路，可與多種電導(dǎo)率測(cè)量探頭和溫度測(cè)量探頭配合使用，電路采用24位高精度AD實(shí)現(xiàn)模擬測(cè)量，具有溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，可手動(dòng)選擇不同測(cè)量量程等技術(shù)特點(diǎn)，作為一個(gè)關(guān)鍵的電路模塊可廣泛應(yīng)用于水資源和水環(huán)境電導(dǎo)率檢測(cè)領(lǐng)域。

本發(fā)明由激勵(lì)源電路、量程切換電路、真有效值轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，電導(dǎo)率探頭、溫度值探頭、供電電源模塊、處理器模塊為任何滿足要求的配套模塊，處理器模塊與激勵(lì)源電路信號(hào)連接，激勵(lì)源電路與電導(dǎo)率探頭信號(hào)連接，電導(dǎo)率探頭與量程切換電路信號(hào)連接，量程切換電路與真有效值轉(zhuǎn)換電路信號(hào)連接、真有效值轉(zhuǎn)換電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與處理器模塊信號(hào)連接，溫度值探頭與信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)連接，信號(hào)調(diào)理電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)連接，供電電源模塊與所有其他模塊電源連接。

所述的激勵(lì)源電路包括直接數(shù)字式頻率合成芯片U1，運(yùn)放芯片U2，有源晶振XTAL1，瓷片電容C1、C2、C3、C4、C5、C6，電阻R1,、R2、R3、R4。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳1與瓷片電容C1的一端相連，瓷片電容C1的另一端與VCC相連。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳2與瓷片電容C2的一端和VCC相連，瓷片電容C2的另一端接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳3與瓷片電容C4的一端相連，瓷片電容C3的另一端接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳4接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳5與有源晶振XTAL1的引腳3相連，有源晶振XTAL1的引腳4與VCC和瓷片電容C6的一端相連，瓷片電容C6的另一端接地。有源晶振XTAL1的引腳2接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳6、引腳7、引腳8分別與處理器模塊SPI接口的引腳SIN DATA、引腳SIN CLK、引腳SIN FSYNC相連。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳9接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳10與瓷片電容C4的一端和瓷片電容C5的一端相連，瓷片電容C4的另一端與VCC相連，瓷片電容C5的另一端與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與運(yùn)放芯片U2的引腳2和電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與運(yùn)放芯片U2的引腳6相連。運(yùn)放芯片U2的引腳3與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與VCC相連，運(yùn)放芯片U2的引腳4與-VCC相連。運(yùn)放芯片U2的引腳5與Conduct_in相連。

所述的量程切換電路包括模擬多路復(fù)用芯片U3，低功耗運(yùn)算放大器U4，撥碼開關(guān)K1，接插件J1，電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳2與VCC相連，模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳1與撥碼開關(guān)K1的引腳1和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與VCC相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳16與撥碼開關(guān)K1的引腳2和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端與VCC相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳15與撥碼開關(guān)K1的引腳3和電阻R7的一端相連，電阻R6的另一端與VCC相連。撥碼開關(guān)K1的引腳4接地。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳4與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳5與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳6與電阻R10的一端相連，電阻R10的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳7與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳12與電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳11與電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳10與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳9與電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳8與低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳6和電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端與AC_OUT相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳3、引腳14接地。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳13接VCC。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳3與電阻R16和電阻R18的一端相連，電阻R16的另一端接VCC，電阻R18的另一端接地。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳4接地。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳7接VCC。接插件J1的引腳2與Conduct_in相連。

所述的真有效值轉(zhuǎn)換電路包括真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5，電解電容C7，瓷片電容C8、C9、C10、C11，電阻R19。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳3與瓷片電容C9的一端相連，瓷片電容C9的另一端與真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳4、引腳5相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳6與瓷片電容C10的一端和電阻R19的一端相連，瓷片電容C10的另一端接AC_OUT，電阻R19的另一端與真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳12相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5引腳7、引腳9接地。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳10與瓷片電容C11的一端和DC_OUT相連，瓷片電容C11的另一端接地。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳11與-VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳16、引腳17、引腳18與VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳19與瓷片電容C8的一端相連，瓷片電容C8的另一端與VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳20與瓷片電容C7的負(fù)極相連，瓷片電容C7的正極與VCC相連。

所述的信號(hào)調(diào)理電路包括電阻R20、R21、R22、R23、R24，瓷片電容C12、C13、C14、C15、C16、C17，接插件J2。接插件J2的引腳1與電阻R20的一端和AIN3相連，電阻R20的另一端與瓷片電容C12的一端、瓷片電容C13的一端和AIN1相連，瓷片電容C12的另一端接地，瓷片電容C13的另一端與瓷片電容C14的一端、電阻R21的一端和AIN0相連，瓷片電容C14的另一端接地，電阻R21的另一端與接插件J2的引腳2和AIN2相連。接插件J2的引腳3與電阻R22和電阻R23的一端相連，電阻R23的另一端接地，電阻R22的另一端與瓷片電容C15的一端、瓷片電容C16的一端和REFP0相連，瓷片電容C15的另一端接地，瓷片電容C16的另一端與瓷片電容C17的一端、電阻R24的一端和REFN0相連，電阻R24的另一端接地。瓷片電容C17的另一端接地。

所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6，晶振XTAL2。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳1與AIN1相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳2與AIN0相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳3與AIN3相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳4與AIN2相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳5與REFP0相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳6與REFN0相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳7與VCC相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳8與晶振XTAL2的引腳3相連，晶振XTAL2的引腳4與VCC相連，晶振XTAL2的引腳2接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳9與VCC相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳12接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳13與DOUT相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳14與SCLK相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳15與A1相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳16與A0相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳17接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳18與電容C18的一端和VCC相連，電容C18的另一端接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳19接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳20與DC_OUT相連。

本發(fā)明所涉及的直接數(shù)字式頻率合成芯片U1采用ADI公司的數(shù)字式頻率合成芯片AD9837芯片，運(yùn)放芯片U2采用TI公司的LMV641芯片，多路復(fù)用芯片U3采用Maxim公司的模擬多路復(fù)用芯片MAX4638芯片，低功耗運(yùn)算放大器U4采用TI公司的OPA197芯片，真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5采用ADI公司的TRMS/DC轉(zhuǎn)換芯片AD8436芯片，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6采用TI公司的ADS1254芯片。供電電源模塊是任何可以提供VCC=3.3V和-VCC=-3.3V直流電壓，最大電流值可達(dá)1A的電源模塊。接插件J1和J2分別為電導(dǎo)率探頭和溫度值探頭的連接口。電導(dǎo)率探頭是由交流激勵(lì)觸發(fā)的模擬電導(dǎo)率探頭，溫度值探頭是3線制的鉑電阻，處理器模塊是任何帶SPI和I²C接口的單片機(jī)，根據(jù)測(cè)量精度、響應(yīng)速度和采集速率，可以選擇滿足上述條件的電導(dǎo)率探頭、溫度值探頭和處理器模塊。

相比較于

背景技術(shù)：
，本發(fā)明具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償、量程手動(dòng)調(diào)整、高精度模擬采集等功能與特點(diǎn)，可與多種電導(dǎo)率探頭和溫度值探頭配合使用，廣泛應(yīng)用于水資源和水環(huán)境檢測(cè)與保護(hù)領(lǐng)域。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的總體框圖；

附圖2是本發(fā)明的激勵(lì)源電路圖；

附圖3是本發(fā)明的量程切換電路圖；

附圖4是本發(fā)明的真有效值轉(zhuǎn)換電路圖；

附圖5是本發(fā)明的信號(hào)調(diào)理電路圖；

附圖6是本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖；

附圖7是本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種帶溫度補(bǔ)償功能的高精度電導(dǎo)率測(cè)量模擬電路，可以連接電導(dǎo)率探頭、溫度值探頭和處理器模塊，結(jié)合溫度自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)和高精度模擬采集技術(shù)，從而可獲取精確的水資源電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。如附圖1所示，本發(fā)明包括激勵(lì)源電路、量程切換電路、真有效值轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其中電導(dǎo)率探頭、溫度值探頭、供電電源模塊、處理器模塊為任何滿足要求的配套模塊。

如附圖2所示，激勵(lì)源電路包括直接數(shù)字式頻率合成芯片U1，運(yùn)放芯片U2，有源晶振XTAL1，瓷片電容C1、C2、C3、C4、C5、C6，電阻R1,、R2、R3、R4。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳1與瓷片電容C1的一端相連，瓷片電容C1的另一端與VCC相連。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳2與瓷片電容C2的一端和VCC相連，瓷片電容C2的另一端接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳3與瓷片電容C4的一端相連，瓷片電容C3的另一端接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳4接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳5與有源晶振XTAL1的引腳3相連，有源晶振XTAL1的引腳4與VCC和瓷片電容C6的一端相連，瓷片電容C6的另一端接地。有源晶振XTAL1的引腳2接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳6、引腳7、引腳8分別與處理器模塊SPI接口的引腳SIN DATA、引腳SIN CLK、引腳SIN FSYNC相連，分別是串行數(shù)據(jù)輸入端、串行時(shí)鐘輸入端和串行數(shù)據(jù)控制端。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳9接地。數(shù)字式頻率合成芯片U1的引腳10與瓷片電容C4的一端和瓷片電容C5的一端相連，瓷片電容C4的另一端與VCC相連，瓷片電容C5的另一端與電阻R1的一端相連，電阻R1的另一端與運(yùn)放芯片U2的引腳2和電阻R2的一端相連，電阻R2的另一端與運(yùn)放芯片U2的引腳6相連。運(yùn)放芯片U2的引腳3與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端與VCC相連，運(yùn)放芯片U2的引腳4與-VCC相連。運(yùn)放芯片U2的引腳5與Conduct_in相連。直接數(shù)字式頻率合成芯片U1采用ADI公司的數(shù)字式頻率合成芯片AD9837芯片，用以產(chǎn)生指定頻率的正弦信號(hào)，可以滿足雙頻正弦信號(hào)測(cè)量方式中需要多種頻率正弦信號(hào)的要求。運(yùn)放芯片U2采用TI公司的LMV641芯片，構(gòu)成了負(fù)反饋比例運(yùn)算電路，調(diào)節(jié)電阻R1和電阻R2就可以產(chǎn)生設(shè)定比例的輸入信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)電導(dǎo)率探頭。有源晶振XTAL1采用20MHz時(shí)鐘晶振，用于控制數(shù)字式頻率合成芯片的輸出頻率。

如附圖3所示，量程切換電路包括模擬多路復(fù)用芯片U3，低功耗運(yùn)算放大器U4，撥碼開關(guān)K1，接插件J1，電阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳2與VCC相連，模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳1與撥碼開關(guān)K1的引腳1和電阻R5的一端相連，電阻R5的另一端與VCC相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳16與撥碼開關(guān)K1的引腳2和電阻R6的一端相連，電阻R6的另一端與VCC相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳15與撥碼開關(guān)K1的引腳3和電阻R7的一端相連，電阻R6的另一端與VCC相連。撥碼開關(guān)K1的引腳4接地。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳4與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳5與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳6與電阻R10的一端相連，電阻R10的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳7與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳12與電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳11與電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳10與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。接插件J1為電導(dǎo)率探頭的接口。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳9與電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端與接插件J1的引腳1和低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳2相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳8與低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳6和電阻R17的一端相連，電阻R17的另一端與AC_OUT相連。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳3、引腳14接地。模擬多路復(fù)用芯片U3的引腳13接VCC。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳3與電阻R16和電阻R18的一端相連，電阻R16的另一端接VCC，電阻R18的另一端接地。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳4接地。低功耗運(yùn)算放大器U4的引腳7接VCC。接插件J1的引腳2與Conduct_in相連。多路復(fù)用芯片U3采用美信公司的模擬多路復(fù)用芯片MAX4638芯片，低功耗運(yùn)算放大器U4采用TI公司的OPA197芯片。用戶可以通過撥碼開關(guān)K1改變多路復(fù)用芯片U3的第1、15、16引腳的高低電平，從而選擇多路復(fù)用芯片U3的第4、5、6、7、9、10、11、12引腳的電阻，通過切換反饋電阻的方式改變測(cè)量量程，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如附圖4所示，真有效值轉(zhuǎn)換電路包括真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5，電解電容C7，瓷片電容C8、C9、C10、C11，電阻R19。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳3與瓷片電容C9的一端相連，瓷片電容C9的另一端與真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳4、引腳5相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳6與瓷片電容C10的一端和電阻R19的一端相連，瓷片電容C10的另一端接AC_OUT，電阻R19的另一端與真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳12相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5引腳7、引腳9接地。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳10與瓷片電容C11的一端和DC_OUT相連，瓷片電容C11的另一端接地。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳11與-VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳16、引腳17、引腳18與VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳19與瓷片電容C8的一端相連，瓷片電容C8的另一端與VCC相連。真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5的引腳20與瓷片電容C7的負(fù)極相連，瓷片電容C7的正極與VCC相連。電導(dǎo)率探頭輸出的是交流電壓信號(hào)，必須通過有效值轉(zhuǎn)換處理轉(zhuǎn)成直流電壓，本發(fā)明的真有效值轉(zhuǎn)換芯片U5采用ADI公司的TRMS/DC轉(zhuǎn)換芯片AD8436芯片，以獲取電導(dǎo)率信號(hào)的有效值。

如附圖5所示，信號(hào)調(diào)理電路包括電阻R20、R21、R22、R23、R24，瓷片電容C12、C13、C14、C15、C16、C17，接插件J2。接插件J2的引腳1與電阻R20的一端和AIN3相連，電阻R20的另一端與瓷片電容C12的一端、瓷片電容C13的一端和AIN1相連，瓷片電容C12的另一端接地，瓷片電容C13的另一端與瓷片電容C14的一端、電阻R21的一端和AIN0相連，瓷片電容C14的另一端接地，電阻R21的另一端與接插件J2的引腳2和AIN2相連。接插件J2的引腳3與電阻R22和電阻R23的一端相連，電阻R23的另一端接地，電阻R22的另一端與瓷片電容C15的一端、瓷片電容C16的一端和REFP0相連，瓷片電容C15的另一端接地，瓷片電容C16的另一端與瓷片電容C17的一端、電阻R24的一端和REFN0相連，電阻R24的另一端接地。接插件J2為溫度值探頭的接口。瓷片電容C17的另一端接地。信號(hào)調(diào)理電路針對(duì)3線制的鉑電阻驅(qū)動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以兼容2線制的鉑電阻，主要實(shí)現(xiàn)了恒流源驅(qū)動(dòng)和低通濾波功能，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的三個(gè)采集通道消除由引線電阻變化引起的測(cè)溫誤差。

如附圖6所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6，晶振XTAL2。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳1與AIN1相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳2與AIN0相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳3與AIN3相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳4與AIN2相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳5與REFP0相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳6與REFN0相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳7與VCC相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳8與晶振XTAL2的引腳3相連，晶振XTAL2的引腳4與VCC相連，晶振XTAL2的引腳2接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳9與VCC相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳12接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳13與DOUT相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳14與SCLK相連，低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳15與A1相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳16與A0相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳17接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳18與電容C18的一端和VCC相連，電容C18的另一端接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳19接地。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6的引腳20與DC_OUT相連。低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U6采用TI公司的ADS1254芯片，具有4路差分模擬電壓測(cè)量功能，其中1路用于采集電導(dǎo)率模擬電壓，其余三路用于采集溫度值的測(cè)量電壓和參考電壓。

本發(fā)明采用ADI公司的數(shù)字式頻率合成芯片AD9833實(shí)現(xiàn)多頻率激勵(lì)源設(shè)計(jì)；采用美信公司的模擬多路復(fù)用芯片MAX4638實(shí)現(xiàn)反饋電阻之間的切換，從而改變電導(dǎo)率測(cè)量的量程值；采用ADI公司的TRMS/DC轉(zhuǎn)換芯片AD8436作為真有效值轉(zhuǎn)換芯片，用以獲取交流電壓的真有效值數(shù)據(jù)；采用TI公司研制的ADS1254芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，用以將溫度數(shù)據(jù)與電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；運(yùn)放芯片和低功耗運(yùn)算放大器分別采用TI公司的LMV641芯片和OPA197芯片，用以完成信號(hào)放大和信號(hào)隔離。供電電源模塊是任何可以提供VCC=3.3V和-VCC=-3.3V直流電壓，最大電流值可達(dá)1A的電源模塊。電導(dǎo)率探頭是由交流激勵(lì)的模擬電導(dǎo)率探頭，溫度值探頭是3線制的鉑電阻，處理器模塊可為任何帶SPI和I²C接口的單片機(jī)，用戶可根據(jù)測(cè)量精度、響應(yīng)速度和采集速率，可以選擇滿足上述條件的電導(dǎo)率探頭、溫度值探頭和處理器模塊，配合本發(fā)明的模擬測(cè)量電路就可以實(shí)現(xiàn)水樣電導(dǎo)率的精確測(cè)量。在本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的實(shí)例中，采用的電導(dǎo)率探頭測(cè)量范圍：0~100mS/cm，測(cè)量精度：±0.1mS/cm，采用的溫度值探頭測(cè)量范圍：-2℃~50℃，測(cè)量精度：±0.01℃，處理器模塊采用了STM32F103單片機(jī)。

如附圖7所示，本發(fā)明的工作模式如下：系統(tǒng)初始化后，通過手動(dòng)方式選擇電導(dǎo)率測(cè)量量程，然后處理器模塊控制激勵(lì)源電路產(chǎn)生雙頻正弦信號(hào)，從而觸發(fā)電導(dǎo)率探頭進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集電導(dǎo)率電壓。如果電導(dǎo)率電壓測(cè)量值超限，那么需要重復(fù)上述過程。如果電導(dǎo)率電壓測(cè)量值沒有超限，那么控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采集溫度值探頭數(shù)據(jù)，然后實(shí)施溫度自動(dòng)補(bǔ)償算法。本發(fā)明使用的溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，利用電導(dǎo)率與溫度之間的計(jì)算方程，通過軟件編程的計(jì)算方法，得到標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電導(dǎo)率值。

綜上，本發(fā)明提供了一種帶溫度補(bǔ)償功能的高精度電導(dǎo)率測(cè)量模擬處理電路，具有以下特點(diǎn)：（1）使用靈活，可與多種電導(dǎo)率探頭和溫度值探頭配合使用；（2）測(cè)量精度高，采用了24位AD模擬采樣技術(shù)和溫度自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)；（3）測(cè)量范圍廣，量程可以手動(dòng)選擇，可廣泛應(yīng)用于水資源和水環(huán)境檢測(cè)與保護(hù)領(lǐng)域。