[发明专利]一种微机电系统电导率传感器的接口电路

说明书

本发明涉及一种微机电系统电导率传感器的接口电路，包括电流模块、信号调理模块、直流转换模块、温度补偿模块和数据采集模块；电流模块与电导率传感器的输入端连接，信号调理模块与电导率传感器的输出端连接，直流转换模块与信号调理模块连接，温度补偿模块与电导率传感器的被测液体连接，数据采集模块与直流转换模块和温度补偿模块连接，数据采集模块还与电流模块连接。本发明提供的微机电系统电导率传感器的接口电路更加便于进行数据采集和处理；既不需要进行正弦拟合运算，又能全面真实反映电导率传感器输出电压的值，极大地降低了算法的复杂度，精简了接口电路的构成，在降低系统的复杂度的同时，大大提高了测量的准确度。

技术领域

本发明涉及一种微机电系统电导率传感器的接口电路。

背景技术

电导率传感器是在实验室、工业生产和探测领域里被用来测量超纯水、纯水、饮用水、污水、海水等各种溶液的电导性或水标本整体离子的浓度的传感器。微机电系统电导率传感器是采用微纳加工技术制备的微型四电极型电导率传感器。其测量方法是往两个输入电极施加电流，测量两个输出电极的电压差，根据施加电流值和测量电压值即可推算对应的电导率的值。直流驱动电流会使电极产生电解，长时间工作会损坏电极和引进测量误差，因此需要采用交流驱动电流；由于电极尺寸为微米级别，信号的细微变化即可引起巨大测量误差，因此需要精密的接口电路；液体电导率会随着液体温度的变化而变化，因此需要进行温度补偿。

目前的微机电系统电导率传感器的接口电路，基本上都是采用交流电流作为输入驱动信号，交流电压作为输出信号。在获取计算值方面，大致分为两种方法。一种方法是对输出电压进行三参数正弦拟合，从而得到正弦电压输出的幅度、相位和直流偏移。根据输入电流的幅度和输出电压的幅度即可计算出电导率的值。该方法的缺陷在于，正弦信号的处理算法较为复杂，需要在电路中增加数字信号处理模块，提高了系统的复杂度。另一种方法是采用峰值检测器获取输入电流和输出电压的峰值，根据两者峰值计算电导率的值。该方法的缺陷在于抗干扰能力不强，干扰信号很有可能被峰值检测器获取而作为计算值，从而影响电导率的准确性。

因此，现有技术中用于微机电系统电导率传感器的接口电路有待改进。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提供一种微机电系统电导率传感器的接口电路，降低系统的复杂度，并提高测量的准确度。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微机电系统电导率传感器的接口电路，包括电流模块、信号调理模块、直流转换模块、温度补偿模块和数据采集模块；

电流模块与电导率传感器的输入端连接，用于为电导率传感器提供电流驱动信号；

信号调理模块与电导率传感器的输出端连接，用于对电导率传感器的输出信号进行滤波和放大处理；

直流转换模块与信号调理模块连接，用于以均方根值的转换方式，将信号调理模块处理后输出的交流电压信号转换为直流电压信号；

温度补偿模块与电导率传感器的被测液体连接，用于将被测液体的温度变化转化为对应变化的电信号；

数据采集模块与直流转换模块和温度补偿模块连接，用于收集直流转换模块和温度补偿模块输出的数据，并进行模数转换；

数据采集模块还与电流模块连接，用于向电流模块提供时钟信号。

所述电流模块包括相互连接的电流源芯片和开关芯片。

所述电流源芯片为LT3092芯片，所述开关芯片为ADG884BRMZ芯片。

所述信号调理模块包括相互连接的低通滤波器和仪器放大器。

所述直流转换模块包括一均方根-直流转换电路。

所述均方根-直流转换电路包括AD637JRZ芯片。