[發(fā)明專利]電導傳感器、適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統及方法

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• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113091591A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 顧漢洋;劉莉;張琦;李俊龍;曾陳;張嘉榮
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種電導傳感器，其特征在于，包括：PCB板(201)和多個傳感器單元體，所述多個傳感器單元體分布在所述PCB板(201)上；

其中，單個傳感器單元體部包括相互垂直的電導線和電導線末端的電導片，一部分電導線位于所述PCB板(201)的正面，另一部分電導線位于所述PCB板(201)的背面，所述電導片貫穿設置于所述PCB板(201)。

2.根據權利要求1所述的電導傳感器，其特征在于，所述電導線包括發(fā)射極電路(204)和接收極電路(205)，所述電導片包括發(fā)射極探頭(202)和接收極探頭(203)，所述發(fā)射極探頭(202)與所述發(fā)射極電路(204)導通，所述接收極探頭(203)與所述接收極電路(205)導通。

3.根據權利要求1所述的電導傳感器，其特征在于，相鄰的傳感器單元體的電導線在所述PCB板(201)正、反面上的布置方式完全相反。

4.根據權利要求2所述的電導傳感器，其特征在于，當單個傳感器單元體被激活時，電導信號經過所述發(fā)射極電路(204)被所述接收極電路(205)捕獲。

5.根據權利要求1所述的電導傳感器，其特征在于，所述多個傳感器單元體串聯排列成矩陣。

6.根據權利要求2所述的電導傳感器，其特征在于，還包括信號放大器(208)和取樣保持電路(209)，串聯在同一行的傳感器單元體與所述發(fā)射極電路(204)接通，間歇性接通不同行的發(fā)射極電路(204)，產生的電導信號經信號放大器(208)和取樣保持電路(209)被采集。

7.一種適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統，其特征在于，包括權利要求1-6中任一項所述的電導傳感器(2)。

8.根據權利要求7所述的適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統，其特征在于，當適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統處于工作狀態(tài)時，將所述PCB板(201)的一個面用于電導信號測量，另一面進行絕緣處理。

9.根據權利要求7所述的適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統，其特征在于，還包括流量分配器(3)、入口節(jié)流板(4)、出口節(jié)流板(5)、第一蓄水箱(6)、廢水箱(7)和數據采集端(10)，所述流量分配器(3)的一端與所述第一蓄水箱(6)串聯，所述流量分配器(3)的另一端與所述入口節(jié)流板(4)相連，所述電導傳感器(2)設置在所述入口節(jié)流板(4)和出口節(jié)流板(5)之間，所述出口節(jié)流板(5)與所述廢水箱(7)相連接。

10.一種適用于傾斜壁面液膜的厚度測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：將相互垂直的電導線分別焊接在PCB板的兩個面，在電導線末端焊接電導片，電導片貫穿PCB板用于傳輸電導信號；

步驟S2：將步驟S1中構成的傳感器單元體排成矩陣，同一行或者列的傳感器單元體分別與發(fā)射極電路和接收極電路串聯；

步驟S3：將電導傳感器放置在設定閾值高度的窄矩形通道中進行標定，向窄矩形通道灌滿流動介質，此時，電導傳感器被對應閾值高度的厚度的液膜浸沒，接通發(fā)射極電路，記錄電導信號值G；

步驟S4：重復步驟S3，獲得不同厚度的液膜對應的電導信號值G；

步驟S5：根據William關系式，液膜厚度h與電導信號值G之間的關系式為：

其中，D_e為電導片間距，d為電導線寬度，γ為流動介質的電導率，α和β為電極矩陣修正系數；

步驟S6：將步驟4所獲得的數據帶進步驟5所述的關系式中，計算出電極矩陣修正系數α和β；

步驟S7：當液膜經過電導傳感器時，將電導G代入步驟5所述的關系中，即可計算出對應的液膜厚度h。