本發(fā)明涉及電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代，化工行業(yè)及其他制造業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，液體扮演著重要的角色，而液體的電導(dǎo)率由于其可根據(jù)其數(shù)值及變化反映出液體的一些物理化學(xué)特性，如液體流動(dòng)狀態(tài)、液體組分及化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)等，因此研究液體電導(dǎo)率的檢測(cè)技術(shù)對(duì)工業(yè)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)效率的提高都具有重要意義。

當(dāng)前常用的液體電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)是接觸式電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)，其方法主要是將檢測(cè)電極探入待測(cè)液體中獲得液體電導(dǎo)率信息，因具有使用便捷、精度高等優(yōu)勢(shì)得到廣泛使用。但是這種方法由于電極與液體直接接觸，存在電極極化和電化學(xué)腐蝕等問(wèn)題，因此需要研究非接觸的電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)。

電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)(C⁴D)技術(shù)是一種新式電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)具有非接觸式測(cè)量的特點(diǎn)，可有效解決接觸式電導(dǎo)檢測(cè)技術(shù)中電極極化和電化學(xué)腐蝕的問(wèn)題。然而，由于電極和導(dǎo)電液體會(huì)通過(guò)絕緣管壁形成耦合電容，而這個(gè)電容在測(cè)量通路中加入了一個(gè)不可忽視的背景信號(hào)，因此會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量范圍和靈敏度。

為解決這個(gè)耦合電容的不利影響，已有以下兩個(gè)專(zhuān)利：專(zhuān)利(基于虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及其方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN103941099A)及專(zhuān)利(一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105353223A)結(jié)合串聯(lián)諧振原理和虛擬電感技術(shù)，利用虛擬電感代替實(shí)際電感，利用串聯(lián)諧振消除了耦合電容對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的不利影響；同時(shí)虛擬電感可有效克服實(shí)際電感存在的不足。然而，以上兩個(gè)專(zhuān)利中，專(zhuān)利(基于虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及其方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN103941099A)中所涉及的虛擬電感為浮置電感，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，并且由于采用了對(duì)稱(chēng)的電路結(jié)構(gòu)，對(duì)元器件提出較高的要求，電導(dǎo)測(cè)量過(guò)程中具有一定的不穩(wěn)定性。另外，該專(zhuān)利涉及的電導(dǎo)測(cè)量方法中，虛擬電感電路串聯(lián)在C⁴D傳感器的激勵(lì)電極與交流激勵(lì)源之間，而本專(zhuān)利中的單邊虛擬電感是在C⁴D傳感器之后直接與后續(xù)電路相連的。至于專(zhuān)利(一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105353223A)則采用的是電壓法，通過(guò)去一個(gè)定值電阻上的分壓得到信號(hào)，而此電阻在測(cè)量電路中實(shí)際會(huì)引入一個(gè)較大背景干擾，使得傳感器的靈敏度降低。

針對(duì)以上情況，設(shè)計(jì)了一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法。本發(fā)明具備已有專(zhuān)利(一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105353223A)及專(zhuān)利(基于虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及其方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN103941099A)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)；不同于已有專(zhuān)利(一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105353223A)采用的差壓法，本發(fā)明通過(guò)測(cè)量檢測(cè)通路的輸出電流得到被測(cè)導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值，由于不需要在電路中添加一個(gè)取壓的量程電阻，減少了背景信號(hào)，因而在一定程度上提高了靈敏度；相較于已有專(zhuān)利(基于虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及其方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN103941099A)中的虛擬電感，本發(fā)明涉及的單邊虛擬電感通過(guò)虛地的辦法解決了單邊虛擬電感輸出端需接地的問(wèn)題，相較浮置虛擬電感，電路得到簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，性能更為穩(wěn)定；利用運(yùn)放虛地的思路解決單邊虛擬電感輸出端需接地的問(wèn)題也為類(lèi)似問(wèn)題提供了新的思路和有益借鑒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效的基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法。具體技術(shù)方案如下：

一種電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置，其特征在于包括交流激勵(lì)源、絕緣測(cè)量管道、激勵(lì)電極、檢測(cè)電極、單邊虛擬電感、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)處理模塊；激勵(lì)電極和檢測(cè)電極依次安裝在絕緣測(cè)量管道上，交流激勵(lì)源與激勵(lì)電極相連，檢測(cè)電極、單邊虛擬電感、電流電壓轉(zhuǎn)換電路順次相連，單邊虛擬電感的一端通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路的同相端虛地，以滿(mǎn)足單邊虛擬電感接地的要求，電流電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出與信號(hào)處理模塊相連。

所述的單邊虛擬電感結(jié)構(gòu)為：第一運(yùn)算放大器(A₁)的正相輸入端為單邊虛擬電感(5)的輸入端，檢測(cè)電極(4)及第三電阻(R₃)的一端與第一運(yùn)算放大器(A₁)的正相輸入端相連，第一電阻(R₁)的一端、第一電容(C₁)及第六電阻(R₆)的一端與第一運(yùn)算放大器(A₁)的反相輸入端相連，第一電容(C₁)的另一端、第二電阻(R₂)的一端、第六電阻(R₆)的另一端分別與第一運(yùn)算放大器(A₁)的輸出端相連，第二運(yùn)算放大器(A₂)的正相輸入端與第一運(yùn)算放大器(A₁)的正相輸入端相連，第二電阻(R₂)的另一端、第五電阻(R₅)的一端與第二運(yùn)算放大器(A₂)的反相輸入端相連，第二運(yùn)算放大器(A₂)的輸出端通過(guò)串聯(lián)的第四電阻(R₄)、第三電阻(R₃)與第二運(yùn)算放大器(A₂)的正相輸入端相連，第五電阻(R₅)的另一端與第二運(yùn)算放大器(A₂)的輸出端相連，第一電阻(R₁)的另一端與電流電壓轉(zhuǎn)換電路(6)中運(yùn)算放大器(A₃)的反相端相連，作為單邊虛擬電感(5)的輸出端。利用運(yùn)算放大電路深度負(fù)反饋情況下同相端反相端電位相等的性質(zhì)，通過(guò)運(yùn)算放大器的同相端虛地。所述單邊虛擬電感5為經(jīng)典Riordan電路的改進(jìn)電路，具體改動(dòng)為：在電容C₁兩端并聯(lián)大電阻R₆，如此，則單邊虛擬電感5的等效內(nèi)阻值R_eq的表達(dá)式為其中R₆的阻值為R₁的200倍以上，可以保證內(nèi)阻非常小且不受其余參數(shù)調(diào)整的影響從而幾乎不影響測(cè)量，并且不影響單邊虛擬電感實(shí)現(xiàn)電感功能及其等效電感值；R₆還起到穩(wěn)定運(yùn)算放大器工作狀態(tài)的功能，保證當(dāng)電路進(jìn)入正反饋導(dǎo)致自激振蕩時(shí)，電容C₁可通過(guò)其放電，從而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)；在可調(diào)電阻R₃前串聯(lián)一個(gè)定值電阻R₄，可以保證單邊虛擬電感不會(huì)由于R₃、R₄串聯(lián)值過(guò)小，引起運(yùn)算放大器A₂產(chǎn)生自激振蕩，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定；等效電感值若其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中一個(gè)或多個(gè)可調(diào)，則L值可通過(guò)調(diào)節(jié)R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中任意一個(gè)或多個(gè)的值進(jìn)行改變。

優(yōu)選的，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中僅R₃可調(diào)，用于僅調(diào)節(jié)R₃對(duì)等效電感值L值的進(jìn)行調(diào)節(jié)。

激勵(lì)電極與絕緣測(cè)量管道內(nèi)的待測(cè)導(dǎo)電流體通過(guò)管壁形成的耦合電容，檢測(cè)電極(4)與絕緣測(cè)量管道內(nèi)的待測(cè)導(dǎo)電流體通過(guò)管壁形成的耦合電容，緣測(cè)量管道中兩電極間待測(cè)導(dǎo)電流體的等效電阻，單邊虛擬電感及其等效內(nèi)阻串聯(lián)構(gòu)成電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路，所述電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路的總阻抗為：令等式中虛部為零，經(jīng)計(jì)算可知當(dāng)測(cè)量電路的激勵(lì)頻率此時(shí)電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路諧振，記此時(shí)的f＝f₀，因此設(shè)置若交流激勵(lì)源的激勵(lì)頻率為f₀可使檢測(cè)電路處于諧振狀態(tài)，此時(shí)電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路的等效阻抗Z₀的虛部為零，呈現(xiàn)純阻性，表達(dá)式為Z₀＝R_x+R_eq；實(shí)際操作中可以依據(jù)先設(shè)定交流激勵(lì)源的輸出U_i的激勵(lì)頻率f為諧振頻率f₀，而后改變單邊虛擬電感中可調(diào)電阻R₃，以改變單邊虛擬電感的電感值L，使得電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路達(dá)到諧振點(diǎn)；或者改變單邊虛擬電感中可調(diào)電阻R₃，以改變單邊虛擬電感的電感值L，再根據(jù)電感值L和耦合電容值C_x1、C_x2來(lái)設(shè)定激勵(lì)源的輸出U_i的激勵(lì)頻率f，為計(jì)算得到的諧振頻率，從而使得電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路達(dá)到諧振點(diǎn)；以上敘述中，j為復(fù)數(shù)阻抗的虛部單位，f為交流激勵(lì)源輸出U_i的頻率，f₀為檢測(cè)電路的諧振頻率，C_x1、C_x2分別為激勵(lì)電極與檢測(cè)電極與絕緣測(cè)量管道內(nèi)的待測(cè)導(dǎo)電流體通過(guò)管壁形成的耦合電容，L、R_eq分別為單邊虛擬電感等效電感值及等效內(nèi)阻值，R_x為絕緣測(cè)量管道中兩電極間待測(cè)導(dǎo)電流體的等效電阻值。

當(dāng)電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)，測(cè)量電路為純阻性阻抗為Z₀＝R_x+R_eq，此時(shí)單邊虛擬電感的輸出電流經(jīng)過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路后輸出電壓其中，R₇為電流電壓轉(zhuǎn)換電路的放大倍數(shù)控制電阻的阻值，為輸入的被測(cè)導(dǎo)電流體的等效電導(dǎo)值，經(jīng)信號(hào)處理模塊對(duì)電壓信號(hào)U_out進(jìn)行處理和輸出，再通過(guò)計(jì)算得到待測(cè)導(dǎo)電流體的等效電導(dǎo)。由于單邊虛擬電感可實(shí)現(xiàn)等效電感值的調(diào)節(jié)，從而相較于實(shí)際電感降低了對(duì)激勵(lì)源頻率的要求。

本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)測(cè)量通路的電流值得到被測(cè)導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值，即在電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)測(cè)量電路為純阻性，此時(shí)單邊虛擬電感的輸出電流為I_out，經(jīng)過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路后輸出電壓U_out，利用信號(hào)處理模塊獲取電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出電壓U_out后，進(jìn)行輸出，進(jìn)而得到導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有有益效果：

1)利用串聯(lián)諧振的原理消除了電極與導(dǎo)電液體通過(guò)管壁產(chǎn)生耦合電容，改善了測(cè)量靈敏度，增大了測(cè)量范圍；

2)檢測(cè)電路中，需要交流激勵(lì)源的激勵(lì)頻率f為諧振頻率檢測(cè)電路便可處于諧振狀態(tài)，而由于利用單邊虛擬電感技術(shù)代替實(shí)際電感，實(shí)現(xiàn)了電感值可調(diào)節(jié)，故可通過(guò)調(diào)節(jié)電感值使檢測(cè)電路諧振，降低了對(duì)激勵(lì)源的要求。

3)與已有專(zhuān)利(基于虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及其方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN103941099A)中的虛擬電感相比，本發(fā)明涉及的虛擬電感是單邊虛擬電感，相比于浮置電感具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

4)已有專(zhuān)利(一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置及方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN105353223A)采用的電壓法，本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)測(cè)量通路的電流值得到被測(cè)導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值，由于不需要在測(cè)量通路中串入一個(gè)較大的電阻，因此具有更高的靈敏度。

5)本專(zhuān)利中利用運(yùn)算放大器深度負(fù)反饋時(shí)，同相端反相端電位相等的特性，將單邊虛擬電感電路輸出端通過(guò)電流轉(zhuǎn)電壓電路中運(yùn)算放大器的同相端實(shí)現(xiàn)虛地，為類(lèi)似電路部分需接地的問(wèn)題，提供了新解決方案與借鑒。

附圖說(shuō)明

圖1是基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的單邊虛擬電感電路圖；

圖3是本發(fā)明的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量等效電路圖。

圖中：交流激勵(lì)源1、激勵(lì)電極2、絕緣測(cè)量管道3、檢測(cè)電極4、單邊虛擬電感5、電流轉(zhuǎn)電壓模塊6和信號(hào)處理模塊7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒(méi)有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1所示，一種基于單邊虛擬電感的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量裝置，其特征在于包括交流激勵(lì)源1、激勵(lì)電極2、絕緣測(cè)量管道3、檢測(cè)電極4、單邊虛擬電感5、電流電壓轉(zhuǎn)換電路6、信號(hào)處理模塊7；激勵(lì)電極2和檢測(cè)電極4依次安裝在絕緣測(cè)量管道3外壁上，交流激勵(lì)源1與激勵(lì)電極2相連，檢測(cè)電極4、單邊虛擬電感5、電流電壓轉(zhuǎn)換電路6、信號(hào)處理模塊7順次相連，其中單邊虛擬電感5的一端通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路6中的運(yùn)算放大器虛地，以滿(mǎn)足單邊虛擬電感接地的要求，電流電壓轉(zhuǎn)換電路6的輸出與信號(hào)處理模塊7相連。

如圖2所示，所述的單邊虛擬電感5電路結(jié)構(gòu)為：

第一運(yùn)算放大器A1(AD817)的正相輸入端為單邊虛擬電感5的輸入端，檢測(cè)電極4及第三電阻R₃的一端與第一運(yùn)算放大器A1(AD817)的正相輸入端相連，第一電阻R₁的一端、第一電容C₁及第六電阻R₆的一端與第一運(yùn)算放大器A1(AD817)的反相輸入端相連，第一電容C₁的另一端、第二電阻R₂的一端、第六電阻R₆的另一端分別與第一運(yùn)算放大器A1(AD817)的輸出端相連，第二運(yùn)算放大器A2(AD817)的正相輸入端與第一運(yùn)算放大器A1(AD817)的正相輸入端相連，第二電阻R₂的另一端、第五電阻R₅的一端與第二運(yùn)算放大器A2(AD817)的反相輸入端相連，第二運(yùn)算放大器A2(AD817)的輸出端通過(guò)串聯(lián)的第四電阻R₄、第三電阻R₃與第二運(yùn)算放大器A2(AD817)的正相輸入端相連，第五電阻R₅的另一端與第二運(yùn)算放大器A2(AD817)的輸出端相連，第一電阻R₁的另一端與電流電壓轉(zhuǎn)換電路6中運(yùn)算放大器A₃的反相端相連，作為單邊虛擬電感5的輸出端。

利用運(yùn)算放大電路深度負(fù)反饋情況下同相端反相端電位相等的性質(zhì)，通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路中運(yùn)算放大器的同相端虛地。

所述單邊虛擬電感5為經(jīng)典Riordan電路的改進(jìn)電路，具體改動(dòng)為：在電容C₁兩端并聯(lián)大電阻R₆，如此，則單邊虛擬電感5的等效內(nèi)阻值R_eq的表達(dá)式為其中R₆的阻值為R₁的200倍以上，可以保證內(nèi)阻非常小且不受其余參數(shù)調(diào)整的影響從而幾乎不影響測(cè)量，并且不影響單邊虛擬電感實(shí)現(xiàn)電感功能及其等效電感值；R₆還起到穩(wěn)定運(yùn)算放大器工作狀態(tài)的功能，保證當(dāng)電路進(jìn)入正反饋導(dǎo)致自激振蕩時(shí)，電容C₁可通過(guò)其放電，從而恢復(fù)穩(wěn)態(tài)；在可調(diào)電阻R₃前串聯(lián)一個(gè)定值電阻R₄，可以保證單邊虛擬電感不會(huì)由于R₃、R₄串聯(lián)值過(guò)小，引起運(yùn)算放大器A₂產(chǎn)生自激振蕩，導(dǎo)致電路不穩(wěn)定；等效電感值若其中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中一個(gè)或多個(gè)可調(diào)，則L值可通過(guò)調(diào)節(jié)R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中任意一個(gè)或多個(gè)的值進(jìn)行改變。

作為上述調(diào)節(jié)方式中的一種，本發(fā)明R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、C₁中僅R₃可調(diào)，用于僅通過(guò)調(diào)節(jié)R₃實(shí)現(xiàn)等效電感值L值的調(diào)節(jié)。即單邊虛擬電感5的等效電感值的調(diào)節(jié)方法為：根據(jù)單邊虛擬電感5的等效電感值L的表達(dá)式其中，R₁、R₂、R₄、R₅和C₁的值設(shè)為定值，通過(guò)調(diào)節(jié)單邊虛擬電感5中的第三電阻R₃的電阻值大小，實(shí)現(xiàn)單邊虛擬電感5等效電感值L的調(diào)節(jié)。

一種使用上述裝置的電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量方法，具體方法如下：

激勵(lì)電極2、檢測(cè)電極4分別與絕緣測(cè)量管道3內(nèi)的待測(cè)導(dǎo)電流體通過(guò)管壁形成的耦合電容，緣測(cè)量管道3中兩電極間待測(cè)導(dǎo)電流體的等效電阻，單邊虛擬電感5及其等效內(nèi)阻串聯(lián)構(gòu)成電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路，所述電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路的總阻抗為：令等式中虛部為零，經(jīng)計(jì)算可知當(dāng)測(cè)量電路的激勵(lì)頻率此時(shí)電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路諧振，記此時(shí)的f＝f₀，因此若設(shè)置交流激勵(lì)源1的激勵(lì)頻率f為f₀，則可使檢測(cè)電路處于諧振狀態(tài)，此時(shí)檢測(cè)電路的等效阻抗Z₀的虛部為零，呈現(xiàn)純阻性，表達(dá)式為Z₀＝R_x+R_eq；實(shí)際操作中可以依據(jù)先設(shè)定交流激勵(lì)源1的輸出U_i的激勵(lì)頻率f為諧振頻率f₀，而后改變單邊虛擬電感5中可調(diào)電阻R₃，以改變單邊虛擬電感5的電感值L，使得電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路達(dá)到諧振點(diǎn)；或者9改變單邊虛擬電感5中可調(diào)電阻R₃，以改變單邊虛擬電感5的電感值L，再根據(jù)電感值L和耦合電容值C_x1、C_x2來(lái)設(shè)定交流激勵(lì)源1的輸出U_i的激勵(lì)頻率f為計(jì)算得到的諧振頻率，從而使得電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路達(dá)到諧振點(diǎn)；以上敘述中，j為復(fù)數(shù)阻抗的虛部單位,f為交流激勵(lì)源1輸出U_i的頻率，f₀為檢測(cè)電路的諧振頻率，C_x1、C_x2分別為激勵(lì)電極2與檢測(cè)電極4與絕緣測(cè)量管道3內(nèi)的待測(cè)導(dǎo)電流體通過(guò)管壁形成的耦合電容，L、R_eq分別為單邊虛擬電感5等效電感值及等效內(nèi)阻值，R_x為絕緣測(cè)量管道3中兩電極間待測(cè)導(dǎo)電流體的等效電阻值；

當(dāng)電容耦合式非接觸電導(dǎo)檢測(cè)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)，測(cè)量電路為純阻性阻抗為Z₀＝R_x+R_eq，此時(shí)單邊虛擬電感5輸出電流經(jīng)過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路后輸出電壓其中，R₇為電流電壓轉(zhuǎn)換電路的放大倍數(shù)控制電阻的阻值，為輸入的被測(cè)導(dǎo)電流體的等效電導(dǎo)值，經(jīng)信號(hào)處理模塊對(duì)電流電壓轉(zhuǎn)換電路輸出電壓信號(hào)進(jìn)行處理和輸出，進(jìn)一步計(jì)算后得到導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值。由于單邊虛擬電感5可實(shí)現(xiàn)等效電感值的調(diào)節(jié)，從而相較于實(shí)際電感降低了對(duì)激勵(lì)源頻率的要求。

在測(cè)量電路中單邊虛擬電感5的等效電阻R_eq可以設(shè)置的比較小，從而不會(huì)產(chǎn)生較大的背景信號(hào)而導(dǎo)致靈敏度降低。實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，為了適應(yīng)不同電導(dǎo)率的流體，可以適當(dāng)?shù)母淖冸娏麟妷恨D(zhuǎn)換電路中R₇的阻值，改變電流電壓轉(zhuǎn)換電路的放大倍數(shù)為適當(dāng)?shù)闹?，防止該運(yùn)算放大器的輸出飽和失真或由于放大倍數(shù)過(guò)小影響靈敏度。

如圖3所示，電容耦合式非接觸電導(dǎo)測(cè)量等效電路為：激勵(lì)電極2與管道內(nèi)導(dǎo)電流體通過(guò)絕緣測(cè)量管道3的管壁形成第一耦合電容C_x1，交流激勵(lì)源1與第一耦合電容C_x1的一端相連，第一耦合電容C_x1的另一端和絕緣測(cè)量管道3內(nèi)兩個(gè)電極間的導(dǎo)電流體等效電阻R_x的一端相連；檢測(cè)電極4與管道內(nèi)導(dǎo)電流體通過(guò)絕緣測(cè)量管道3的管壁形成的第二耦合電容C_x2，導(dǎo)電流體等效電阻R_x的另一端與的第二耦合電容C_x2一端相連，第二耦合電容C_x2的另一端與單邊虛擬電感5的一端相連；單邊虛擬電感5的另一端與電流電壓轉(zhuǎn)換電路6中運(yùn)算放大器A₃的反相端相連并通過(guò)運(yùn)算放大器A₃的同相端虛地。

本發(fā)明測(cè)量導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)的流程為：首先將交流激勵(lì)源的輸出頻率設(shè)定為f，隨后調(diào)節(jié)單邊虛擬電感5中的可調(diào)電阻R₃，以改變單邊虛擬電感的等效電感值L直到測(cè)量電路達(dá)到諧振；或者先通過(guò)改變單邊虛擬電感5中的可調(diào)電阻R₃的以改變單邊虛擬電感5等效電感值L，根據(jù)傳感器耦合電容和電感值來(lái)調(diào)節(jié)諧振頻率，使測(cè)量電路達(dá)到諧振。在諧振狀態(tài)下通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換電路6將測(cè)量電路的輸出電流I_out轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)U_out，最后經(jīng)信號(hào)處理模塊7對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理和輸出，進(jìn)一步計(jì)算后得到導(dǎo)電流體等效電導(dǎo)值。