CN115561284A - 一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，包括：采用双电极电导率测量仪对被测溶液进行首次测量，得到被测溶液等效电阻；首次测量时默认状态设置分压电阻为1KΩ，双极性激励频率为1KHz；根据被测溶液等效电阻，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻；利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，将双电极电导率测量仪的状态调整为等效电阻所对应的最优激励频率和分压电阻；采用调整后的双电极电导率测量仪对被测溶液进行第二次测量；第二次测量的结果作为被测溶液的水质电导率的最优测量结果。该方法提高了现有的双极性电压脉冲电导率仪测量结果的准确度，尤其对于电导率较小溶液，测量准确度得到明显提高。

Description

一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，特别涉及一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法。

背景技术

溶液电解电导率表示离子在电解溶液中的电荷传导能力。在常规水质检测中，电导率是水质评价的重要参数，且与水溶液的总固体含量密切相关。不同溶液电导率的影响因素不同，溶质的性质和浓度及离子的价态等对检测结果都有较大的影响。电极型电导率测量方法属于接触测量，因其准确度高，测量方便，传感器体积小等优势，在各行各业中被广泛应用。测量电极由一对面积相等且相互平行电极片组成，测量结果的准确性主要受电极极化效应、电容效应以及检测温度影响。

电极与溶液之间极化效应主要有化学极化与浓差极化，已有的研究表明采用交流电源作为激励源是消除极化效应最为有效的方法。电容效应的产生，由于采用的电压源激励为双极性，每个周期内正负电荷交替出现，电极表面可以看做一个电容存在，这个电容被称作双层电容，数量级从几十到几百uF。当采用的激励源频率较高时，电极引线产生的电容对检测结果影响也较为严重，达到几百到几千pF。温度也是影响电导率测量准确度的主要因素，其温度补偿的方法也较为成熟，目前最为先进的方法是通过精确测量电导率与温度，过单片机进行自动温度补偿，此处不再赘述。与电导率值较大溶液相比，电导率值较小的溶液测量准确度较低。

目前，针对测量溶液电导率的研究主要有以下几个方面：

利用电极法测量溶液电导率，国内外针对电导率电极研究较多，我国应用较广的是双电极测量方式，国外则采用精度较高的四电极测量模式，一对电流电极和一对电压电极分开施加信号，避免相互干扰。在医药、化工等其他应用领域，也提出了一些新的电导率测量方法。目前，我国很多研究者在传感器的结构方面做了大量的工作以期望得到精度更高的测量结果。但方法均较为复杂，且条件较为苛刻，可实施性较差。

因此，针对上述电容效应影响，如何减少或降低，以便达到提高水质电导率准确检测的效果，成为同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，解决了现有技术中因存在电容效应导致水质电导率检测准确性不高的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，包括以下步骤：

S1、采用双电极电导率测量仪对被测溶液进行首次测量，得到被测溶液等效电阻R_x；所述双电极电导率测量仪首次测量时默认状态设置分压电阻为1KΩ，双极性激励频率为1KHz；

S2、根据所述被测溶液等效电阻R_x，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻；

S3、利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，将所述双电极电导率测量仪的状态调整为等效电阻R_x所对应的最优激励频率和分压电阻；

S4、采用调整后的所述双电极电导率测量仪对所述被测溶液进行第二次测量；第二次测量的结果作为所述被测溶液的水质电导率的最优测量结果。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21、根据所述被测溶液等效电阻R_x，采用电阻等效原则建立以激励信号频率为未知数的一元二次方程；

S22、根据所述一元二次方程的未知数存在有解的条件下，确定存在对应的分压电阻和激励频率；

S23、通过多次实验与数据分析获得不同溶液各自对应的最优分压电阻和激励频率；所述最优分压电阻和激励频率共分为三个区间，分别为：R₁＝100KΩ，f＝0.5KHz；R₁＝10KΩ，f＝5KHz；R₁＝1KΩ，f＝7KHz；

S24、当所述被测溶液等效电阻R_x＞10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝100KΩ，激励频率f＝0.5KHz；

当所述被测溶液等效电阻R_x≤1KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝1KΩ，激励频率f＝7KHz；

当：1KΩ＜被测溶液等效电阻R_x≤10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝10KΩ，激励频率f＝5KHz。

进一步地，所述S21步骤包括：

S211、在所述双电极电导率测量仪的测量电路中构建简化的电导池等效电路；所述电导池等效电路由被测溶液等效电阻R_x和双层电容C_x串联后，再与引线电容C_p并联构成；

S212、分析获得所述电导池等效电路的容抗；

S213、将所述电导池等效电路视为电阻R_Z，所述电阻R_Z与分压电阻R₁构成串联电阻，分析获得分压比；

S214、根据所述分压比，推导得出以激励信号频率为未知数的一元二次方程。

进一步地，所述步骤S212，包括：

采用如下表达式分析获得所述电导池等效电路的容抗；

式中，X_c表示容抗，π表示圆周率，c表示电容，f表示激励频率；ω＝2πf，表示简化等式后的数值。

进一步地，所述步骤S213中分析获得分压比，包括：

R₁/R_z＝k (2)

式中，k表示R₁与R_z的比值；v_i表示输入激励电压幅值；v₀表示电导池输出电压。

进一步地，所述步骤S214包括：

根据双层电容C_x远大于引线电容C_p，由公式(3)和公式(4)得到：

公式(5)两边同除以R₁，且理想情况下，R_z＝R_x则公式(5)转化为：

公式(7)以ω＝2πf为未知数的一元二次方程，激励信号频率f为未知数。

进一步地，所述步骤S22包括：

所述公式(7)有解的条件为：

根据方程有解的条件判断公式(8)，则存在合适的k值与激励频率f使得方程公式(7)成立。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，包括：采用双电极电导率测量仪对被测溶液进行首次测量，得到被测溶液等效电阻R_x；所述双电极电导率测量仪首次测量时默认状态设置分压电阻为1KΩ，双极性激励频率为1KHz；根据所述被测溶液等效电阻R_x，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻；利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，将所述双电极电导率测量仪的状态调整为等效电阻R_x所对应的最优激励频率和对应的分压电阻；采用调整后的所述双电极电导率测量仪对所述被测溶液进行第二次测量；第二次测量的结果作为所述被测溶液的水质电导率的最优测量结果。该方法提高了现有的双极性电压脉冲电导率仪测量结果的准确度，尤其对于电导率较小溶液，测量准确度得到明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法的流程图；

图2为实验原理电路示意图；

图3a为模拟电导池等效电路图；

图3b为全波整流电路图；

图4为图2的转化电路示意图；

图5a为分压电阻为100KΩ标准溶液为12.2us/cm的实验结果分析图；

图5b为分压电阻为100KΩ标准溶液为29.9us/cm的实验结果分析图；

图5c为分压电阻为100KΩ标准溶液为38us/cm的实验结果分析图；

图5d分压电阻为100KΩ时的相对误差与频率关系的示意图；

图6a为分压电阻为10KΩ标准溶液为92.2us/cm的实验结果分析图；

图6b为分压电阻为10KΩ标准溶液为180us/cm的实验结果分析图；

图6c为分压电阻为10KΩ标准溶液为250us/cm的实验结果分析图；

图6d为分压电阻为10KΩ时的相对误差与频率关系的示意图；

图7a为分压电阻为1KΩ标准溶液为650us/cm的实验结果分析图；

图7b为分压电阻为1KΩ标准溶液为1251us/cm的实验结果分析图；

图7c为分压电阻为1KΩ标准溶液为3615us/cm的实验结果分析图；

图7d为分压电阻为1KΩ时的相对误差与频率关系的示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，本发明提供的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，包括以下步骤：

S1、采用双电极电导率测量仪对被测溶液进行首次测量，得到被测溶液等效电阻R_x；所述双电极电导率测量仪首次测量时默认状态设置分压电阻为1KΩ，双极性激励频率为1KHz；

S2、根据所述被测溶液等效电阻R_x，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻；

S3、利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，将所述双电极电导率测量仪的状态调整为等效电阻R_x所对应的最优激励频率和分压电阻；

S4、采用调整后的所述双电极电导率测量仪对所述被测溶液进行第二次测量；第二次测量的结果作为所述被测溶液的水质电导率的最优测量结果。

该方法，首先是在默认分压电阻及默认激励频率下开始测量，系统上电后微控制器先按照默认的电阻组合对电导率调理电路的输出电平进行一次采样，得到被测溶液等效电阻R_x；然后通过被测溶液等效电阻R_x，进行判断得出最优的激励频率区间和分压电阻区间；再利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，进行激励频率、分压电阻的最优化选择后再进行一次采样，二次测量的结果作为被测溶液的水质电导率的最优测量结果；可提高采样的精度，提高了现有的双极性电压脉冲电导率仪测量结果的准确度，尤其对于电导率较小溶液，测量准确度得到明显提高。

在一个实施例中，上述步骤S2包括：

S21、根据所述被测溶液等效电阻R_x，采用电阻等效原则建立以激励信号频率为未知数的一元二次方程；

S22、根据所述一元二次方程的未知数存在有解的条件下，确定存在对应的分压电阻和激励频率；

S23、通过多次实验与数据分析获得不同溶液各自对应的最优分压电阻和激励频率；所述最优分压电阻和激励频率共分为三个区间，分别为：R₁＝100KΩ，f＝0.5KHz；R₁＝10KΩ，f＝5KHz；R₁＝1KΩ，f＝7KHz；

S24、当所述被测溶液等效电阻R_x＞10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝100KΩ，激励频率f＝0.5KHz；

当所述被测溶液等效电阻R_x≤1KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝1KΩ，激励频率f＝7KHz；

当：1KΩ＜被测溶液等效电阻R_x≤10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝10KΩ，激励频率f＝5KHz。

例如，被测溶液等效电阻R_x＝0.5KΩ，测量系统通过判断反馈信号，启动最优测量频率为R₁＝1KΩ，f＝7KHz。该方法为通过假设不存在附加电容的影响，通过硬件电路及已有的数学模型选择合适分压比和频率，以此无限接近假设的情况。

本实施例中，根据被测溶液等效电阻R_x，采用等效电阻原则，构建以激励信号频率为未知数的一元二次方程，根据方程有解的条件判断必然有合适的条件使得方程成立。通过实验，获得不同分压电阻下，溶液等效电阻一元二次拟合关系式并获得该分压电阻的最优激励频率。基于该方法开发的软件程序，配置到现有的双电极电导率测量仪，实现了自适应方波脉冲电导率仪对分压电阻和激励信号的判断与选择。无需对现有的双电极电导率测量仪的硬件结构进行改进，只需重新配置基于该方法的软件程序，成本较低，可进一步提高电导率检测设备的测量准确度。

下面对本发明实施例的上述方法步骤进行三方面的说明，分别为方法的测量原理、加载到双电极电导率测量仪的实验设计、以及实验结果分析。

1、测量原理：

采用电极法测量电导率，其电极与溶液之间是一个复杂的系统，首先溶液的特性及溶液与电极之间的关系随着温度不断的变化。其次，采用交流信号源作为激励，虽然从一定程度上可以减小双层电容及引线电容的影响，但仍然对测量结果的准确度有较大的影响。不同的电导率溶液，采用固定的激励信号频率，必定会带来较大的误差。

本实施例中，采用等效电路的原则，以不存在双层电容和引线电容为条件构建以ω为未知数的方程。实验原理如图2所示,虚线框内的部分视为简化后的电导池等效电路，C_x为电极与溶液接触界面形成的双层电容，_Cp认为是引线电容。双极性电压信号源采用牛顿公司的PSM1700频率响应分析仪作为激励源信号发生器。该设备采用直接数控高稳定数码合成信号源，信号频率为10uHZ～1MHZ可调，频率精度为±0.05％，可输出双极性交流方波信号，满足实验需求。

从图2中可以看到，由于激励源信号为双极性交流方波，电导池等效电路下的双层电容C_x与引线电容C_p在不断的充放电，由于充电和放电在电路中形成电流，但电容器存储电容的能力有限，当存储足够电荷后便表现出对电流的抗拒，则称为容抗。表示为Xc，单位为欧姆。其表达式为：

公式(1)中，π＝3.14，f为频率，单位为HZ，c为电容，单位为F；ω＝2πf，表示简化等式后的数值。

从公式(1)中可以看到，当电容c一定时，容抗X_c与激励源频率呈现反比例关系。双层电容C_x与溶液等效电阻R_x串联，在低阻溶液下测量，双层电容C_x产生的容抗会有明显的分压。引线分布电容C_p与溶液等效电阻R_x相当于并联，在测量高阻溶液时，引线电容C_p产生的容抗分流严重。为了解决这个问题，可以加大溶液电阻，明显不易实现；如果增大激励频率，C_x产生的容抗分压减小，但此时C_p的容抗也在减小，分流会更加明显，此时，在合适的分压比下，理论上应该存在一个合适的频率使得附加电容对测量的影响达到最小。那么，针对不同被测溶液，必然有合适的分压比以及激励信号频率使得测量结果达到最优，采用影响因素剔除法，从一定程度上可以理解为完全消除双层电容和引线电容给测量结果带来的影响。

图2中，由溶液等效电阻R_x，双层电容C_x以及引线电容C_p构成电导池等效电路，由于电容的容抗效应，将电导池看做电阻R_z，与分压电阻R₁构成串联电阻，其分压比

R₁/R_z＝k (2)

式中，k表示R₁与R_z的比值；v_i表示输入激励电压幅值；v₀表示电导池输出电压。

通常情况下，双层电容C_x(uF级)>>引线电容C_p(PF级)，由公式(3)和公式(4)得到：

公式(5)两边同除以R₁，且理想情况下，R_z＝R_x则公式(5)转化为：

公式(7)以ω＝2πf为未知数的一元二次方程，激励信号频率f为未知数。

方程(7)式有解的条件为：

采用影响因素剔除和等效替代的方法，并根据有解的判断条件，方程(7)必然存在至少一个最佳频率使得方程有解。从实验结果看，这种假设从理论上可以完全消除双层电容C_x和引线电容C_p对测量结果的影响，为解决附加电容对测量结果的影响提供了一种新的思路，有效提高了检测结果的准确性。

2、实验

2.1实验电路设计

根据实验需求，要求输入双极性脉冲激励源频率可调，选择英国牛顿N4LPSM1735环路分析仪作为信号源，可输出频率与幅值稳定的交流方波。实验电极采用双电极电导率进行实验。为了获得输出电压与频率的关系，采用高精度精密电阻箱替代电导池电阻。为了进一步提高信号发生器输出电压的稳定性，采用运放LF356芯片实现电压跟随，完成1:1放大，保证信号的输出精度。

实验电路采用PSM1735环路分析仪用来产生正负交变的高频率方波，用来激励电导率电极，基本精度为0.01db。因为激励信号为正负交变的直流信号，可以最大程度地减少极化现象带来的干扰。方波信号输出经过缓冲后通过分压电阻阵列输出至电导电极上，电导电极的输出信号经缓冲后进入组成的全波整流电路，以上部分的电路工作过程如图3a所示。图3a中的V1端输出后，选用全波整流电路将负半周期的信号转换为正半周期信号，电导率电极的输出电平信号被最大程度的保留，输出的电压变化范围较宽，提高了采样精度。第二部分的工作过程为全波整流部分，如图3b所示。全波整流后输出端信号V2再经过一次缓冲后利用R7、C1组成的低通滤波电路消除毛刺后进行AD采样处理。数据采集利用安捷伦6.5位高精度万用表采集输出信号。

2.2实验方案设计

1)分压比实验

假设不存在双层电容和引线电容，将双层电容C_x短路，引线电容C_p断路，输入电压v_i幅值为2.36V，分压电阻R₁为三档可调，分别为1KΩ、10KΩ、100KΩ，激励信号频率范围为0.05KHZ～20KHZ，因为不涉及电容的充放电，因此在分压比试验中选择1KHZ。则图2的原电路转化为图4所示，获得输出电压V₀与溶液等效电阻R_x的关系。

根据前期的研究基础，设计自动切换分压电阻R₁为三档，分别为1KΩ、10KΩ、100KΩ，利用高精度电阻箱进行电阻R_x模拟试验，具体试验参数如下表：

表1.分压比模拟试验

2)频率自适应选择实验

频率试验采用标准电导率测定溶液进行试验，实验所用标准样品电导率范围为12.2～3615us/cm。选择某一电导率值的标准溶液，首先用哈希多参数水质测量仪测量标准溶液得到电导率为σ₁1，根据标准溶液电导率测量值σ₁得到对应阻抗X₁，根据X₁选择对应分压电阻R₁和输出模型。采用选择的分压电阻和被试标准溶液构成实验回路，根据PSM1735提供交流方波作为电路的激励信号，频率范围为0.05KHZ～30KHZ，在不同频率下获得对应的输出V_0i(i＝1、2、3……n)。根据对应的输出模型和输出V_0i，得到对应的阻抗R_xi(i＝1、2、3……n)，从而获得对应溶液电导率为σ_xi(i＝1、2、3……n)。

3.实验结果分析

3.1电导池模拟电阻R_x(溶液等效电阻)与输出电压V₀的关系

分压电阻R₁阻值分别为1KΩ、10KΩ、100KΩ，根据实验数据获得三组数学关系模型。如下表2所示：

从上表2可以看到，在不同R_x与R₁的比值下，拟合的数学模型一元三次多项式比二次多项式拟合优度高，决定系数R²均优于0.999。其数据模型的预测能力较好。

3.2频率自适应测试结果

采用标准溶液频率自适应选择性实验研究，标准溶液范围为12.2us/cm～1251us/cm。具体实验参数如下表3所示：

1)分压电阻为100KΩ实验结果分析：

图5a-图5c是匹配分压电阻为100KΩ下，不同激励频率与测试电导率的关系曲线，横坐标表示频率，纵坐标表示传导率/相对误差。标准溶液试验测试结果呈现出一定的规律性，随着频率的不断增大，均呈现出先增大后减小又一次增大的趋势。当频率大于3KHz时，相对误差呈现总体增大的趋势。从频率与相对误差的关系图5d可以看到，不同标准溶液相对误差最小值的拐点出现在0.5KHz频率点附近，最大误差为4.05％。测量电导率相对较小的溶液时，在合适的分压电阻下，激励方波信号频率控制在0.5KHz～1KHz，可以获得准确度较高的测量结果。

2)分压电阻为10KΩ实验结果分析

图6a-图6c是匹配分压电阻为10KΩ下，不同激励频率下的电导率测量值。实验相对误差与激励频率表现出的关系与上一组试验相同，均呈现出先增大后减小随后又增大的趋势。实验过程发现，较小的频率驱动数据跳变严重，检测结果误差较大，因此不考虑在频率较小情况下的测试结果。图6d显示相对误差最低拐点交叉密集于频率为5KHz附近，最大相对误差为3.15％。因此，对于电导率的等效电阻在1KΩ～10KΩ的溶液，激励信号频率选择5KHz，测量相对误差小于4％。

3)分压电阻为1KΩ实验结果分析

图7a-图7c是匹配分压电阻为1KΩ下，电导率及相对误差与频率的关系。第三组实验数据表现的规律与前两组有较大的差别，且相对误差控制在5％以内的频率范围较宽。图7d显示频率点为7KHz附近，总体相对误差小于3％。从以上分析可以看到，溶液电导率较大，其测量频率范围更大，频率的变化对于检测准确度的影响较小。

4)频率自适应方波脉冲法对比实验

采用频率自适应方波脉冲法分别与Sension156哈希电导率测试仪，DDSJ-318雷磁电导率测试仪进行对比实验。实验采用标准溶液进行测试，根据对应的分压电阻，将标准溶液分为三组，如下表所示。

表4.分压电阻为100KΩ的对比实验

表5.分压电阻为10KΩ的对比实验

表6.分压电阻为1KΩ的对比实验

通过对三种电导率设备进行对比分析，哈希电导率采用的环状电极在检测准确度方面更具优势，平均相对误差为1.16％；国内雷磁公司电导率设备与频率自适应方波脉冲电导率测试仪均采用平行双电极进行检测，其平均相对误差分别为3.23％和2.1％。目前国内的电导率测试设备均以双电极为主，因其结构简单，成本较低，具有广泛的适用性。频率自适应方波脉冲法在不改变电极结构的情况下，通过软件算法的方式提高检测准确度，同时针对检测环境的不同，频率自适应方法具有更好的适应性。

本发明实施例提供的频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，在已有的双电极电导率仪研究基础上，对方波脉冲信号激励频率及最佳分压电阻进行研究。

在测量过程中，根据被测溶液等效电阻R_x，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻，是通过等效电阻替代的方法，建立了以激励信号频率为未知数的一元二次方程，根据方程有解的条件判定，必有合适的频率点使得方程解与理论解无限接近使得方程成立。本发明以一种新的研究思路，即匹配合适分压电阻下加载合适的频率信号，有效抑制双层电容及引线电容的影响，提高测量准确度。针对目前国内使用较为广泛的双电极电导率探头，不增加硬件成本，通过软件算法使得双电极电导率检测仪的检测准确度得到有效提升。

a)通过实验，确定分压电阻R₁为100KΩ，频率为0.5KHz；分压电阻R₁为10KΩ，频率为5KHz；分压电阻R₁为1KΩ，频率为7KHz。在不同的分压电阻下，同时给予相应频率的激励信号，是消除极化现象，提高测量准确度的有效方法，相对误差为2.1％。

b)对于测量电导率较小的溶液，频率变化对于检测结果的影响较大，频带选择范围较小，频率的变化对于电导率检测结果较为敏感。目前应用较多的双电极电导率仪均采用固定频率的激励信号，测量结果必然会有较大的误差。

c)对于测量电导率较大的溶液，频率变化对检测结果的影响较小，其频带选择范围较大。随着电导率值的增大，频率对测量结果的影响敏感程度逐渐减小。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用双电极电导率测量仪对被测溶液进行首次测量，得到被测溶液等效电阻R_x；所述双电极电导率测量仪首次测量时默认状态设置分压电阻为1KΩ，双极性激励频率为1KHz；

S2、根据所述被测溶液等效电阻R_x，确定所需的最优激励频率和对应的分压电阻；

S3、利用IO控制选通相应的多通道模拟开关，将所述双电极电导率测量仪的状态调整为等效电阻R_x所对应的最优激励频率和分压电阻；

S4、采用调整后的所述双电极电导率测量仪对所述被测溶液进行第二次测量；第二次测量的结果作为所述被测溶液的水质电导率的最优测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、根据所述被测溶液等效电阻R_x，采用电阻等效原则建立以激励信号频率为未知数的一元二次方程；

S22、根据所述一元二次方程的未知数存在有解的条件下，确定存在对应的分压电阻和激励频率；

S23、通过多次实验与数据分析获得不同溶液各自对应的最优分压电阻和激励频率；所述最优分压电阻和激励频率共分为三个区间，分别为：R₁＝100KΩ，f＝0.5KHz；R₁＝10KΩ，f＝5KHz；R₁＝1KΩ，f＝7KHz；

S24、当所述被测溶液等效电阻R_x＞10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝100KΩ，激励频率f＝0.5KHz；

当所述被测溶液等效电阻R_x≤1KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝1KΩ，激励频率f＝7KHz；

当：1KΩ＜被测溶液等效电阻R_x≤10KΩ时，选择对应的分压电阻R₁＝10KΩ，激励频率f＝5KHz。

3.根据权利要求2所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述S21步骤包括：

S211、在所述双电极电导率测量仪的测量电路中构建简化的电导池等效电路；所述电导池等效电路由被测溶液等效电阻R_x和双层电容C_x串联后，再与引线电容C_p并联构成；

S212、分析获得所述电导池等效电路的容抗；

S213、将所述电导池等效电路视为电阻R_Z，所述电阻R_Z与分压电阻R₁构成串联电阻，分析获得分压比；

S214、根据所述分压比，推导得出以激励信号频率为未知数的一元二次方程。

4.根据权利要求3所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述步骤S212，包括：

采用如下表达式分析获得所述电导池等效电路的容抗；

式中，X_c表示容抗，π表示圆周率，c表示电容，f表示激励频率；ω＝2πf，表示简化等式后的数值。

5.根据权利要求4所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述步骤S213中分析获得分压比，包括：

R₁/R_z＝k (2)

式中，k表示R₁与R_z的比值；v_i表示输入激励电压幅值；v₀表示电导池输出电压。

6.根据权利要求5所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述步骤S214包括：

根据双层电容C_x远大于引线电容C_p，由公式(3)和公式(4)得到：

公式(5)两边同除以R₁，且理想情况下，R_z＝R_x则公式(5)转化为：

公式(7)以ω＝2πf为未知数的一元二次方程，激励信号频率f为未知数。

7.根据权利要求6所述的一种频率自适应方波脉冲水质电导率的检测方法，其特征在于，所述步骤S22包括：

所述公式(7)有解的条件为：

根据方程有解的条件判断公式(8)，则存在合适的k值与激励频率f使得方程公式(7)成立。

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