基于脉冲响应法的非绝缘液体电导率、介电常数测量设备研制

摘要

脉冲电场杀菌技术具有保存食品原有风味，营养流失量较低，灭菌消耗能量小，灭菌迅速等优点，逐渐被食品加工工业所关注。脉冲电场杀菌技术中，为了设计良好的脉冲电源，以及研究液体食品击穿等问题，了解液体食品的电气参数是十分重要的。由于液体食品均属于非绝缘液体，具有较高电导率，采用脉冲响应法对液体食品的介电常数和电导率进行测量，不仅可以避免长时间通电带来的电流热效应，而且可以测量出液体食品在脉冲电压频率下的介电常数。
　　本文先对脉冲响应法测量原理进行研究，设计了脉冲响应法原理测量液体食品阻抗参数的电路方案，并通过示波器测量并计算了自来水、啤酒、橙汁、牛奶几种常见液体食品的电导率和介电常数。针对液体与电极接触时发生的一些电化学现象，分析其产生原因以及对测量产生的影响。
　　本文采用德州仪器的DSP芯片TMS320F2812为系统的主处理芯片，使用ADS805作电压采集模数转换芯片，依据脉冲响应法原理设计了一台非绝缘液体电导率、介电常数测量仪器样机。该测量仪器样机可通过按键和液晶模块对电路参数进行选择和设定，实现自动产生方波脉冲的同时，对液体试品电极上的电压参数同步进行测量，针对本测量仪器样机测量的结果与成品电导率仪测量结果进行对比，对本测量仪器可能产生的误差进行线性校正，最终得出待测液体试品的电导率和介电常数。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2非绝缘液体电导率、介电常数测量研究现状

1.3本课题来源及研究的主要内容

第2章 非绝缘液体电导率和介电常数测量原理

2.1脉冲响应法测量等效阻抗原理

2.2等效阻抗测量电路的设计方案

2.3液体试样电导率和介电常数的计算

2.4几种液体食品的电导率和介电常数测量与计算

2.5电极/溶液界面性质及其对测量的影响

2.6本章小结

第3章 测量设备硬件设计

3.1 TMS320F2812系统设计

3.2模数转换器外围电路设计

3.3 MOSFET驱动电路设计

3.4脉冲响应法的测量主电路设计

3.5本章小结

第4章 软件设计

4.1 CCS编程环境简介

4.2总体软件设计

4.3事件管理器及其中断服务程序设计

4.4 ADS805采样数据读取程序设计

4.5液晶模块驱动及按键程序设计

4.6本章小结

第5章 软硬件调试与测量结果

5.1硬件调试

5.2软件调试

5.3测量结果分析

5.4系统改进方法

结论

参考文献

致谢