[發明專利]電導傳感器

有效

• 申請號: 201310438870.2
• 申請日: 2007-12-05
• 公開（公告）號: CN103543181A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 科林·豪厄爾;大衛·阿爾博內;大衛·愛德華·科
• 申請（專利權）人: ABB有限公司
• 主分類號: G01N27/08
• 分類號: G01N27/08;A61M1/36
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;楊華

本專利申請是國際申請日為2007年12月5日、國家申請號為200780045275.5、發明名稱為“電導傳感器”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種電導傳感器。

背景技術

電導計是眾所周知和確立的產品，在多個應用如透析機、電力系統和水處理系統中有用。申請人已銷售電導傳感器約40年。通常，電導傳感器包括這樣的電導池：其具有沿著流管精確地間隔開的至少兩個電極。為了精確地間隔電極，通常通過加工細長的碳棒而制作電極。具體而言，碳棒被加工為留下所需形狀（通常為碟形）的電極，這些電極被分隔開所需的間距并且由未被去除的石墨棒的中央部分保持就位。然后，使用卡簧和焊接到卡簧的線來實現與電極的連接。然后，將此電極結構放置在模子中，并向模子添加熱固材料（如環氧樹脂），熱固材料固化從而將電極保持就位。然后，沿著制成電極的碳棒的原始軸鉆通固化的樹脂而形成通孔。通孔的直徑被設置成使得在此步驟中鉆去連接兩個電極的剩余的碳，留下沿著由通孔限定的流管分隔開所需的距離的兩個電極。

發明人已認識到這一制作電導池的常規方法存在多個問題。首先，發明人已認識到這一當前制造方法導致約95％的碳被浪費（歸因于加工和鉆孔工藝）。其次，發明人已認識到使用機床來制造所需形狀的且具有所需間距的電極限制了在任一時間可制作的電極的數量，其原因是：將碳棒安裝到機床中需要時間，在加工了電極結構之后將其從機床拆去需要時間，而且可用機床的數量是有限的。最后，發明人已認識到使用卡簧和被焊接的線來與電極連接的傳統技術在組裝方面是耗時和昂貴的。

發明內容

本發明的目的是提供一種減輕一個或多個上述問題的電導池。

根據一個方面，本發明提供了一種電導傳感器，包括：外殼；至少兩個電極；多個槽，用于將每個電極保持于外殼內的預定位置和取向；以及激勵和處理電路，可操作為連接到所述電極并且確定流過外殼的流體的電導率測量結果。通過在外殼中提供槽，電極可被精確地定位并保持于外殼內。因此，可以顯著地增大用來制作電極的碳棒的利用率。具體而言，可通過從碳棒切下薄的矩形塊來形成電極。如果從碳棒切下的每個電極的厚度與切割器的厚度相一致，則在該工藝中將僅損失50％的碳棒。這與上述現有技術類型的電導傳感器相比表現出材料成本的顯著節省。

雖然每個電極可由單個槽保持就位，但是優選地提供兩個相對的槽來將電極保持于期望位置，并且這兩個槽的取向被設定為使得電極橫過流體可沿著其流過外殼的流徑。

槽優選地與外殼一體地形成，因為這允許將電極精確地放置在外殼內。相比之下，如果槽與外殼分離并且由適當的緊固件如螺絲固定到外殼，則槽在外殼中的位置可能將有變化，這將降低最終電導傳感器的精度。外殼優選為模制部件（例如塑料材料的模制部件），且槽一體地形成為外殼內壁的一部分。

在一個實施例中，外殼限定模腔，電極由所述槽保持于模腔內，且模腔用熱固樹脂如環氧來填充。在此實施例中，電極在尺度上優選地被設定為使得它們從樹脂突出以促成與激勵和處理電路的連接。還提供了在傳感器的入口與出口之間限定通過外殼、樹脂和電極的流徑的通孔。在一個可替選實施例中，可將電極安裝到注射模中，然后用熱塑材料如PEEK（聚醚醚酮，polyetherether?Ketone）、Noryl或其它高性能熱塑材料過模制（over?mould）電極。在該實施例中，電極同樣優選地從熱塑材料突出以促成與電子裝置的連接，并且在流體流動的入口與出口之間提供通孔。

在一個優選實施例中，激勵和處理電路使用連接器來連接到至少一個電極，該連接器直接附著到承載激勵和處理電路的電路板以及電極的邊緣。在此情形下，連接器優選地包括用于當電極被插入連接器中時夾住電極邊緣的一個或多個倒鉤。

電極可具有任何方便的尺寸和形狀。然而，它們優選地具有矩形塊形狀，因為這是最易于由標準細長碳棒制作電極的形狀。

在一個實施例中，激勵電路將具有第一和第二激勵頻率的第一和第二激勵信號施加于至少一個電極，并且處理電路使用針對第一和第二激勵頻率獲得的測量結果來確定對電極的極化效應進行校正的待施加于電導率測量結果的校正。在該實施例中，可同時施加或者在不同時間依次施加兩個頻率。當同時施加信號時，處理電路優選地包括用以分出兩個頻率處的響應信號從而可以在每個頻率處分別進行測量的濾波器。如果同時施加兩個頻率信號，則激勵信號可例如包括方波信號，在該情形下，兩個頻率信號可以是方波信號的基波和三次諧波。