[發明專利]可換擋大范圍的電容耦合式非接觸電導測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201911383466.3
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111044581B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉偉文;曹成喜;張強;王源豫;梁子其
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N27/07
• 分類號: G01N27/07
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本發明涉及一種可換擋大范圍的電容耦合式非接觸電導測量裝置及方法，該測量裝置包括絕緣測量管道、激勵電極模塊、接收電極模塊、交流激勵源、電壓檢測模塊和控制單元，接收電極模塊包括至少兩個接收電極，激勵電極模塊中包括至少兩個激勵電極，激勵電極的數量和接收電極的數量相同，測量裝置還包括激勵電極模擬開關和接收電極模擬開關，接收電極模擬開關連接控制單元和電壓檢測模塊，激勵電極模擬開關連接控制單元。控制單元依據電壓檢測模塊輸出的電壓值，按照一定方法依次進行換擋測量或直接輸出絕緣測量管道內溶液的電導值。與現有技術相比，本發明具有檢測靈敏度高、測量范圍大等優點，并可應用于多通道電導檢測的場合。

技術領域

本發明涉及一種電導檢測技術，尤其是涉及一種可換擋大范圍的電容耦合式非接觸電導測量裝置及方法。

背景技術

電導率是液體的基本物理參數之一，電導率的檢測對分析液體的組分、分布、濃度等其它特性參數起著重要的作用。

在現有電導檢測方法中,按照電極是否與待測溶液接觸,可分為接觸式電導檢測和非接觸式電導檢測，接觸式電導檢測法的檢測電極與溶液接觸,容易產生電極化和電化學腐蝕的問題，限制了此類檢測方法的應用；非接觸式電導檢測法由于電極與溶液不接觸，防止了電極極化和電化學腐蝕等問題的發生，有效解決了導電溶液對金屬電極的污染問題，目前以電容耦合式非接觸電導檢測方法的研究較多，應用也較廣泛。

然而，在目前的電容耦合式非接觸電導檢測器中，其金屬電極-絕緣管壁-導電液體所形成的耦合電容對測量范圍帶來了不利影響。這是由于當溶液電導率增大時，溶液電阻減小，耦合電容在總阻抗中的貢獻逐漸增大，電壓檢測模塊輸出信號變化變緩并趨于平穩，導致測量范圍受到限制。因此此類檢測器測量范圍都較小，一般為檢測限的二個數量級左右(CN 201410341459.8)。為解決這一問題，出現了基于串聯諧振的電容耦合式非接觸電導的測量裝置及方法(CN200910099505.7，CN201010281706.1，CN201110119845.9，CN201410734121.9和CN201510873612.6)，該類裝置及方法通過電感與電容的串聯諧振，消除了耦合電容對測量范圍的不利影響，提高了傳感器的測量范圍。但是，此類裝置和方法只能工作于特定的諧振頻率下，不僅頻率選擇受到一定限制而且諧振調節困難，當諧振點調節不準確時其實際增加的測量范圍相當有限。另外，實驗證明，此類裝置和方法也不方便應用于多通道電導檢測的場合。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可換擋大范圍的電容耦合式非接觸電導測量裝置及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種可換擋大范圍的電容耦合式非接觸電導測量裝置，包括絕緣測量管道、激勵電極模塊、接收電極模塊、交流激勵源、電壓檢測模塊和控制單元，所述的激勵電極模塊安裝在絕緣測量管道的一端，所述的接收電極模塊安裝在絕緣測量管道的另一端，所述的交流激勵源連接激勵電極模塊，互相連接的控制單元和電壓檢測模塊連接接收電極模塊，所述的接收電極模塊包括至少兩個接收電極，所述激勵電極模塊中包括至少兩個激勵電極，激勵電極的數量和接收電極的數量相同，所述測量裝置還包括激勵電極模擬開關和接收電極模擬開關，每個激勵電極均連接激勵電極模擬開關，每個接收電極均連接接收電極模擬開關，所述接收電極模擬開關連接控制單元和電壓檢測模塊，所述激勵電極模擬開關連接控制單元。

進一步地，所述的激勵電極沿絕緣測量管道中間向端部的方向依次命名為第一激勵電極、第二激勵電極、…、第N激勵電極，N為激勵電極的總數；所述的接收電極沿絕緣測量管道中間向端部的方向依次命名為第一接收電極、第二接收電極、…、第N接收電極，N為接收電極的總數；第一激勵電極和第一接收電極組成第一檔位電極對，第二激勵電極和第二接收電極組成第二檔位電極對，依次將所有激勵電極和接收電極組成電極對。

進一步地，在每個電極對中，激勵電極和接收電極的長度相同。