技术领域
[0001] 本实用新型涉及测量材料从
电解液中的沉淀或析出领域，尤其涉及一种在线实时库仑法卡尔·费休微量水测定仪。
背景技术
[0002] 微量水分的测量在一些石油化工以及
天然气等领域非常重要，微量水分的存在会导致
腐蚀强化、催化剂中毒等，所以测量其水分的含量是至关重要的。现有的测量装置在电解与检测过程中，
电路之间的
信号相互影响，致使测量结果误差大，不能时时显示待测气体的水分含量。
发明内容
[0003] 本实用新型对于上述
现有技术的不足，提供了一种在线实时库仑法卡尔·费休微量水测定仪。
[0004] 本实用新型的一种在线实时库仑法卡尔·费休微量水测定仪，包括主机和
电解池，电解池包括电解池瓶和顶盖，顶盖上插接设有电解
电极、
测量电极、气体进样
接口和干燥管，电解池瓶的内部设有搅拌子，电解池瓶的上部设有穿过其外壁的样品注入孔；主机内设有
单片机、测量电路、电解电路、高速光耦器、测量电路电源、电解电路电源，单片机依次与测量电路、测量电极电路连接，单片机依次与高速光耦器、电解电路、电解电极电路连接，测量电路电源连接测量电路和单片机，电解电路电源连接电解电路；主机外部设有
液晶显示器和
键盘，单片机与液晶显示器和键盘电路连接。
[0005] 作为本实用新型的进一步改进，电解电极采用的是上层为
阴极铂网、中层为多孔陶瓷板、下层为
阳极铂网，电解电极上设有阴极液注入孔。
[0006] 作为本实用新型的进一步改进，气体进样接口外接AD流速采集器。
[0007] 作为本实用新型的进一步改进，测量电极采用双铂
探头，测量电路采用8V/30HZ的交流电。
[0008] 本实用新型的一种在线实时库仑法卡尔•·费休微量水测定仪，结构设计安全合理，测量电路与电解电路之间互不干扰，信号稳定，测量结果准确，能实时显示待测品的含水值。让用户更快捷、直观的观察到含水值的变化。
附图说明
[0009] 图1为本实用新型的结构示意图；
[0010] 图2为本电解池的结构示意图；
[0011] 图3为本实用新型的原理示意图；
[0012] 图4为本实用新型的测量电源电路和电解电源电路示意图；
[0013] 图5为本实用新型的测量电路图；
[0014] 图6为本实用新型的测量原理图；
[0015] 图7为本实用新型的单片机AD输出电解信号电路图；
[0016] 图8为本实用新型的比较控制TIP122开、关闭给
电流电路图；
[0017] 图9为本实用新型的检测输出电流值图；
[0018] 图10-12为本实用新型的电解电路原理图。
具体实施方式
[0019] 如图1-12所示，本实用新型的一种在线实时库仑法卡尔·费休微量水测定仪，包括主机1和电解池2，电解池2包括电解池瓶3和顶盖4，顶盖4上插接设有电解电极5、测量电极6、气体进样接口7和干燥管8，电解电极5采用的是上层为阴极铂网、中层为多孔陶瓷板、下层为阳极铂网，测量电极6采用双铂探头，保证了测量状态
稳定性，电解电极5上设有阴极液注入孔，电解池瓶3的内部设有搅拌子9，电解池瓶3的上部设有穿过其外壁的样品注入孔10。
[0020] 主机1内设有单片机11、测量电路12、电解电路13、高速光耦器14、测量电路电源15、电解电路电源16，单片机11依次与测量电路12、测量电极6电路连接，单片机11依次与高速光耦器14、电解电路13、电解电极5电路连接，电解电路13为一个闭环的控制给电流电路，所以单片机11与电解电路13中间有高速光耦器14作为隔离，即（图7）里的N7 N8 N9 以及（图9）里的U4，N7 N8和 N9为单片机
输出信号的隔离，U4为检测实时电流的脉冲反馈给单片机的隔离，测量电路电源15连接测量电路12和单片机11，电解电路电源16连接电解电路13，为保证在给电解电流的时候，不影响到测量电路12的信号，采用了双电源模式，测量电路电源15与电解电路电源16不共地（图4），（图4）里的N5 N6产生的±12V为电解电路供电，N2 N4产生的±12V为测量电路供电，测量电路12与单片机11处同一电源，电解是另外一组电源，所以在单片机11与电解直接实现数据通信时，需要有高速光电
耦合器14来隔离开（图7）的N7、N8、N9为单片机11输出信号给电解回路的DA芯片U5的光耦，（图9）的U4为单片机11接收电解电流测量脉冲值U12的光耦；主机1外部设有液晶显示器17和键盘18，单片机11与液晶显示器17和键盘18电路连接。
[0021] 气体进样接口7外接AD流速采集器，主机1内还设有时钟电路和气体流速信号检测电路，时钟电路和气体流速信号检测电路与单片机11电路连接，AD流速采集器与气体流速信号检测电路电路连接，在测量气体样品时，可以自动检测气体的流速值。
[0022] 电解电路13需要有一个采集输出的电流值的采集
电阻5欧姆/3W（R58）通过运放与单片机的DA值进行比较，判断时电流值是否与真实电流值一致，通过比较电路（图8的U20）来控制场效应TP122的闭合（原理见图11和图12），用于控制电解电极5的电流的大小；电解电路需要有可调试零电流值（RP7）以及有满电流值360毫安的调试电位器（RP8）用于电解电路的校正，RP7 原理是当不需要电流输出时，必须要有一个电位器调整运放的零漂，防止有电流输出，RP7就是用来调整零点的；电解电路13的采集电流给单片机11时需要有高速光耦器14作为隔离，在采集电路上需要有零电流脉冲值的调试（RP5），以及满电流脉冲值的调试（RP6）即360毫安对应3352的脉冲（图9），即RP5调0点脉冲为0，RP6调满度脉冲为3352；电解电路13采用的是闭环输出电流模式，采用程控恒流源模式，（图10-12）用比较器可以比较输出电流与实际电流的大小，来控制场效应管的闭合，使得实际电解池子里的电解电流与所给的电解电流相等为止，保证了电解电流精准，计算含水值的准确度。
[0023] 测量电路12采用电阻式测量，与电解池2的体积无关，测量电路12采用8V/30HZ的交流电，使得离子不会富集双铂电极上，抗干扰能
力强，（图5）的U16是一个文式桥振荡电路，TP1点
电压为8V/30HZ，在测量回路上有一个100K欧姆（图5的R25）的
采样电阻；需要有一个AD转换器（图5的U10 AD637集成芯片）将采集到的交流电转变为直流电，传送给运放（图5的U13 OP07）进行放大，其运放有漂移调零功能（RP1电位器可调零漂），然后传送给压频转换器（图5的U11 LM331），其压频转换器有零点调试（RP3电位器）与满度调试（RP4电位器），用于校正测量电路，保证信号的稳定
精度；根据测量电路采集的脉冲值，调试为零点脉冲100，接上3K欧姆电阻时脉冲为4500，那么可以根据此判断
试剂的状态值为
短路、过碘、开路以及正常运行。
[0024] 利用U16以及电阻R70、R71、R72、R20、R26、C24、C71产生
频率为30HZ 大约8V左右的交流电（图5的TP1点电压值），通过100K欧姆的电阻给测量电极两端，测量电极接在真有效值交流转化为直流AD637（图5的U10）的输入脚，接运放图5的U13，（RP1调
运算放大器的漂移），再接LM331（图5的U11）的输入（有反向保护
二极管D5）（RP4调LM331的偏置电压即零漂，RP3调LM331的电压转化为频率的输出频率值），最后输出接单片机计数器脚，可以计算电压。在调试是零点电压值对应的脉冲为100，接3K欧姆电阻时电压为4500。当测量信号小于100，仪器会显示测量短路；当测量信号在0到150时，会显示试剂过碘；当信号值在150到
1200之间是会显示仪器正常；当信号值大于1200时，会显示测量开路。
[0025] 因为电解地和测量地不共地，所以从单片机11出来的给DA转换器（图7的U5）的信号 DATA、CLK、CS都要通过高速光电耦合器（图7的N7、N8、N9）6N137转化过去，6N137的+5V必须由电解电源+12V通过7805稳压+5V，DA转换器（图7的U5）的基准电压为2V，由基准电压芯片（图7的U18）提供（调节 RP2），DA转换器（图7的U5）的
输出电压接一个比较器（图8的U20）的3脚（正输入端）与+比较器（图8的U20）的2脚（负输入端）由采样电阻5.1Ω，通过
运算放大器（图8的U17）放大（RP8可以调房大倍数），提供的电压进行比较来控制TIP122（图8的T1）的闭合，从而达到实际电解池子里的电解电流与所给的电解电流相等为止。
[0026] IOEN（图8的U21）控制给电流的总
开关，如果1OEN高，则不管什么时候都给不上电流，IOEN为0时才打开了给电流的总开关。
[0027] （图9）的U12是一个压频转换器，输出检测到的电流脉冲值通过高速光耦U4给单片机，TP5为采集电流的电阻接口，通过运放U19放大，并进行零点漂移调整，输入到压频转化芯片U12，压频转化芯片U12有RP5电位器进行零点调节，以及RP6进行满度调节，最后通过高速光耦U4送给单片机11，使得0毫安电流对应的脉冲值为0，360毫安电流对应的脉冲值为3352。这样就可以把消耗的电流值作线性化计算。
[0028] 在测定液体样品的含水时，利用时钟电路产生的时间计算整个实验过程中所累积的消耗电量，利用积分方式，从而计算出样品的含水值。
[0029] 在测量气体样品的含水时，通过电解速率与气体的速率计算出实时的含水值，即通过每秒电解电流的消耗，计算电解的速率（单位ug/s），然后测量出接入样品气体的流速，(吹入速率L/s)，从而计算出实时的含水值(ug/s÷L/s=ug/L），只需要输入气体
密度即可换算为
质量百分比的结果，与进样的体积无关，而且在液晶显示器17上能实时显示分析含水值，并能一次出三个结果并取其平均值。
[0030] 采用8V/30HZ的交流电测量电解池的阻值大小，有精密的零漂和满度调试，误差小，相比与普通的微量水分测定装置，在对液体样品的测量采用了传统的积分法外，在对气体的测量上采用了在线实时显示气体中的含水值，能更方便客户直观看到气体的含水值变化过程。
