CN103558263B - 电导传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电导传感器。该电导传感器包括：外壳，限定使流体通过的流管；第一和第二电极，沿流管间隔开；激励电路，连接到电极并生成激励信号；处理电路，连接到电极并确定流过外壳的流体的电导率测量结果。激励电路将分别具有第一和第二激励频率的第一和第二激励信号施加于至少一个电极，处理电路用针对第一和第二激励频率获得的测量结果来确定校正电极的极化效应的、待施加于电导率测量结果的校正。该方法包括：使流体通过外壳的流管；用激励电路生成分别具有第一和第二激励频率的第一和第二激励信号，将激励信号施加于沿流管间隔开的第一和第二电极中的至少一个；用连接到电极的处理电路确定流过外壳的流体的电导率测量结果。

Description

电导传感器
本专利申请是国际申请日为2007年12月5日、国家申请号为200780045275.5、发明名称为“电导传感器”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及电导传感器。
背景技术
电导计是众所周知和确立的产品，在多个应用如透析机、电力系统和水处理系统中有用。申请人已销售电导传感器约40年。通常，电导传感器包括这样的电导池：其具有沿着流管精确地间隔开的至少两个电极。为了精确地间隔电极，通常通过加工细长的碳棒而制作电极。具体而言，碳棒被加工为留下所需形状(通常为碟形)的电极，这些电极被分隔开所需的间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线来实现与电极的连接。然后，将此电极结构放置在模子中，并向模子添加热固材料(如环氧树脂)，热固材料固化从而将电极保持就位。然后，沿着制成电极的碳棒的原始轴钻通固化的树脂而形成通孔。通孔的直径被设置成使得在此步骤中钻去连接两个电极的剩余的碳，留下沿着由通孔限定的流管分隔开所需的距离的两个电极。
发明人已认识到这一制作电导池的常规方法存在多个问题。首先，发明人已认识到这一当前制造方法导致约95％的碳被浪费(归因于加工和钻孔工艺)。其次，发明人已认识到使用机床来制造所需形状的且具有所需间距的电极限制了在任一时间可制作的电极的数量，其原因是：将碳棒安装到机床中需要时间，在加工了电极结构之后将其从机床拆去需要时间，而且可用机床的数量是有限的。最后，发明人已认识到使用卡簧和被焊接的线来与电极连接的传统技术在组装方面是耗时和昂贵的。
发明内容
本发明的目的是提供一种减轻一个或多个上述问题的电导池。
根据一个方面，本发明提供了一种电导传感器，包括：外壳；至少两个电极；多个槽，用于将每个电极保持于外壳内的预定位置和取向；以及激励和处理电路，可操作为连接到所述电极并且确定流过外壳的流体的电导率测量结果。通过在外壳中提供槽，电极可被精确地定位并保持于外壳内。因此，可以显著地增大用来制作电极的碳棒的利用率。具体而言，可通过从碳棒切下薄的矩形块来形成电极。如果从碳棒切下的每个电极的厚度与切割器的厚度相一致，则在该工艺中将仅损失50％的碳棒。这与上述现有技术类型的电导传感器相比表现出材料成本的显著节省。
虽然每个电极可由单个槽保持就位，但是优选地提供两个相对的槽来将电极保持于期望位置，并且这两个槽的取向被设定为使得电极横过流体可沿着其流过外壳的流径。
槽优选地与外壳一体地形成，因为这允许将电极精确地放置在外壳内。相比之下，如果槽与外壳分离并且由适当的紧固件如螺丝固定到外壳，则槽在外壳中的位置可能将有变化，这将降低最终电导传感器的精度。外壳优选为模制部件(例如塑料材料的模制部件)，且槽一体地形成为外壳内壁的一部分。
在一个实施例中，外壳限定模腔，电极由所述槽保持于模腔内，且模腔用热固树脂如环氧来填充。在此实施例中，电极在尺度上优选地被设定为使得它们从树脂突出以促成与激励和处理电路的连接。还提供了在传感器的入口与出口之间限定通过外壳、树脂和电极的流径的通孔。在一个可替选实施例中，可将电极安装到注射模中，然后用热塑材料如PEEK(聚醚醚酮，polyetheretherKetone)、Noryl或其它高性能热塑材料过模制(overmould)电极。在该实施例中，电极同样优选地从热塑材料突出以促成与电子装置的连接，并且在流体流动的入口与出口之间提供通孔。
在一个优选实施例中，激励和处理电路使用连接器来连接到至少一个电极，该连接器直接附着到承载激励和处理电路的电路板以及电极的边缘。在此情形下，连接器优选地包括用于当电极被插入连接器中时夹住电极边缘的一个或多个倒钩。
电极可具有任何方便的尺寸和形状。然而，它们优选地具有矩形块形状，因为这是最易于由标准细长碳棒制作电极的形状。
在一个实施例中，激励电路将具有第一和第二激励频率的第一和第二激励信号施加于至少一个电极，并且处理电路使用针对第一和第二激励频率获得的测量结果来确定对电极的极化效应进行校正的待施加于电导率测量结果的校正。在该实施例中，可同时施加或者在不同时间依次施加两个频率。当同时施加信号时，处理电路优选地包括用以分出两个频率处的响应信号从而可以在每个频率处分别进行测量的滤波器。如果同时施加两个频率信号，则激励信号可例如包括方波信号，在该情形下，两个频率信号可以是方波信号的基波和三次谐波。
在该优选实施例中，激励电路在不同频率处分别生成正弦波信号，激励电路包括：第一电路，可操作为在所述第一激励频率处生成第一方波信号；第二电路，可操作为在所述第二激励频率处生成第二方波信号；滤波器，可操作为对所述第一和第二方波信号中所选的一个进行滤波以生成与所选方波信号频率相同的正弦波信号；以及选择器，可操作为选择所述第一和第二方波信号二者之一以供输入至所述滤波器。
可针对传感器的每次测量确定根据两个激励信号确定的校正。然而，在该优选实施例中，间歇地确定校正，并使用该校正直到确定了更新的校正时为止。传感器还优选地监视校正值的变化，以检测比如可能由电极的劣化或者由传感器流管中的阻塞造成的传感器工作异常。如果检测到这样的异常，则可例如使用警告显示或灯向用户输出警告。
本发明还提供了一种制造用在电导传感器中的设备的方法，该方法包括：提供限定模腔的外壳；在所述模腔内提供多个槽；将电极放置在槽中以将它们部分地保持于模腔内；用可固化树脂填充模腔；固化树脂；并形成贯穿外壳、电极和树脂的通孔以限定流体可流过的流管。在此情形下，用在传感器中的设备可以是可与激励和处理电路分开地制作和销售的电导池。
槽优选地设置在外壳的相对侧面上以将每个电极保持于期望位置，并且槽的取向被设定为横过流过外壳的流体流。可钻通固化的树脂、电极和外壳而形成通孔。可替选地，可以在树脂固化之前插入棒使之穿过外壳和电极，然后在树脂已固化之后拆去该棒。
本发明还提供了一种制造用在电导传感器中的设备的方法，该方法包括：提供限定模腔的模子，所述模腔内具有多个槽；将电极放置在槽中以将它们部分地保持于模腔内；用热塑材料填充模腔；固化热塑材料；并形成贯穿外壳、电极和树脂的通孔以限定流体可流过的流管。
该方法还优选地将激励和处理电路附着到电极。该附着优选地使用连接器，该连接器直接附着到电极的一个边缘并且直接附着到承载激励和/或处理电路的至少一部分的电路板。该连接器优选地包括用于当电极被插入连接器的凹槽中时夹住电极边缘的一个或多个倒钩。
本发明还提供了一种电导传感器，包括：外壳，限定用于使流体通过的流管；第一和第二电极，沿着所述流管间隔开；激励电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为生成激励信号；以及处理电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为确定流过外壳的流体的电导率测量结果；其中所述激励电路可操作为将分别具有第一和第二激励频率的第一和第二激励信号施加于至少一个所述电极，并且其中所述处理电路可操作为使用针对第一和第二激励频率获得的测量结果来确定用于对电极的极化效应进行校正的待施加于所述电导率测量结果的校正。
可同时或逐个施加不同频率激励信号。如果同时施加，则处理电路优选地包括用于获得针对第一和第二激励频率的测量结果的滤波器。
本发明还提供了一种电导传感器，包括：外壳，限定用于使流体通过的流管；第一和第二电极，沿着所述流管间隔开；激励电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为生成激励信号；以及处理电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为确定流过外壳的流体的电导率测量结果；其中所述激励和所述处理电路的至少一部分安装在通过第一和第二边缘连接器连接到所述电极的电路板上，第一和第二边缘连接器都直接附着到所述电路板以及所述第一和第二电极中相应的一个的边缘。
边缘连接器优选地包括用于当电极被插入连接器中时夹住电极边缘的一个或多个倒钩，并且在形状上被设定为接纳具有矩形块形状的电极。
本领域的技术人员应理解，在如所附权利要求书中陈述的本发明的范围内，可以将一方面的特征应用于其它方面并且可以提供细节的变化。
附图说明
为了帮助理解本发明，现在参照附图详细描述多个示例实施例，在附图中：
图1是体现本发明的电导传感器的分解透视图；
图2是图1中所示电导传感器的构成部分“外壳”的下半部的从上往下看的透视图；
图3A是组装后的图1中所示电导传感器的横截面图；
图3B是图示了碳电极与电导计的印刷电路板连接的方式的细节图；
图3C是图示了用来将碳电极连接到印刷电路板的连接器的形状的透视图；
图4是图1中所示电导传感器的电气等效电路；
图5是图示了测量信号由于与电极关联的极化效应而随施加频率变化的方式的曲线图；
图6是图示了图1中所示电导传感器的构成部分“激励和处理电路”的框图；
图7是图示了构成图6中所示电路的一部分的激励电路的主要部件的框图；以及
图8是图示了激励和处理电路的可替选布置的框图。
具体实施方式
电导传感器的结构
图1是图示了本发明第一实施例的电导传感器1的主要部件的三维分解图。电导传感器1被设计为透析机(未示出)的一部分并且提供对主流电导率和温度的测量。电导传感器1包括由上外壳部分3和下外壳部分5构成的外壳，其中容纳了三个电极7-1、7-2和7-3、温度传感器9以及承载激励和处理电路的印刷电路板(PCB)11。
下文将更详细地说明，电极7被安装并保持于具有入口15和出口17的流道13的腔内。如图1中所示，印刷电路板11包括三个连接器夹19-1、19-2和19-3，这些连接器夹被设置成夹到电极7-1至7-3中相应的一个的短边上并且与该短边实现电连接。在此实施例中，电极具有22mm长、16mm宽和2mm厚的大致矩形块(骨牌)形状。
现在参照图2说明制作电导传感器1的方式。初始时，电极7-1至7-3由相应的一对相对的槽(每对槽中的一个槽在图2中示出并被标记为23-1、23-2和23-3)定位并保持于流道13的细长模腔21内。每对槽中的另一个槽被下外壳部分5的侧壁遮蔽而不可见。槽23在尺度上被设定为接纳并保持电极7的长边，使得电极7被保持于横过细长模腔21的纵轴的取向上。在此实施例中，外壳的多个部分由塑料材料例如Noryl(RTM)形成，且槽23被一体地模制在模腔21的内壁上。由于槽23被一体地模制于模腔21内，所以槽23可被精确地定位，并因此电极可精确地彼此间隔开。本领域的技术人员应理解，电极的精确定位对于限定电导池(其由电极的将与流体接触的区域和电极之间的间隔来限定)的正确池常数而言是必需的。
在电极7被插入槽23内之后，用热固树脂如环氧树脂填充模腔21。在此实施例中，模腔21的深度和电极7的长度被选择为确保每个电极7约有4mm从热固材料中突出。然后，通常通过加热使热固树脂脱气并固化。在固化后，沿着模腔21的纵轴钻出通孔(未示出)以便在入口15与出口17之间限定通过固化的树脂和电极7的流管。
在热固树脂已固化并且通孔被钻出之后，插入温度传感器9以在入口15内延伸，且PCB11经由连接器夹19连接到从模腔21突出的电极7的末端。然后，上外壳部分3以常规方式固定到下外壳部分5。然后，电导传感器1的入口15和出口17连接到透析机的入口和出口管25和27。
图3A是沿着组装后的电导传感器1的纵轴的横截面图。如图所示，温度传感器9穿过下外壳部分5的侧壁而延伸到入口15中，并且被设置成感测流过电导传感器1的液体的温度。图3A还更详细地示出了模腔21，热固树脂29先被灌注到模腔21中然后固化。图3A还图示了在入口15与出口17之间贯穿固化的热固树脂和电极7的通孔31。
图3B是图3A中所示的将PCB11连接到电极7-2的连接器夹19-2的细节图。图3C中示出了一个连接器夹19的透视图。如图所示，连接器夹19包括六个倒钩状弹性触片，其中一些被示出并被标记为33。如图3B中所示，这些倒钩状弹性触片33被设置成当碳电极7被插入连接器夹19中时夹住碳电极7的末端。
电导传感器的工作
安装在PCB11上的激励电路生成电压稳定、低失真、1伏峰－峰值的正弦波信号，该信号被施加于中央电极7-2。外电极7-1和7-3连接在一起并且经由参考电阻器接地。电导池和参考电阻器产生了分压器。分压器的结处的电压是与测量电导率成比例的交流电压。也安装在PCB11上的处理电路处理此交流电压以确定流过传感器1的流体的电导率的测量结果。
图4是电导传感器1的电气等效电路。具体而言，图4示出了向中央电极7-2施加交流电压的交流源41。图4还示出了连接在一起并且通过参考电阻器(Rref)43接地的两个外电极7-1和7-3。流过通孔31的流体由矩形45表示，PCB11上的处理电路由伏特计47表示。
众所周知，此类型的电导传感器因电极7的极化效应而具有不精确的缺点。在图4中，这些极化效应由可变极化电阻器(Rp)49表示。众所周知，此极化电阻随着激励信号频率的平方根而逆变化。因此，可以(并且也是惯例)通过施加高频激励信号来减小此极化电阻的影响。然而，使用这样的高频激励信号需要更昂贵且更复杂的激励和处理电路，并且由于电极之间的干扰和电容耦合而带来更多的困难。试图克服极化问题的另一常用技术是固定激励信号的频率、测量极化电阻(通过使已知电导率的流体通过计量仪)并将其存储为可用来对在正常使用期间获得的测量结果进行校正的校准数据。然而，针对给定激励频率的极化电阻将随时间缓慢地变化，因为电极7的特性随时间变化。因此，除非定期地重新执行此校准程序(由于需要使用已知电导率的流体而通常在工厂进行该校准程序)，电导传感器1的精度将随时间缓慢地降低。
双频测量
在此实施例中，安装在印刷电路板11上的激励和处理电路被设置成施加两个不同激励频率并测量在这两个频率处获得的信号以便确定极化电阻的测量结果，该测量结果然后可用来校正电导率测量结果。可以每当电导传感器进行测量时执行此双频测量，或者可以间歇地(在校准程序期间)执行此双频测量，其中测得的极化数据被存储以供依靠单频激励的后续测量使用。可同时施加双频激励信号，然后在处理电路中分离(过滤)双频激励信号，但是在该优选实施例中，逐个施加双激励频率。
图5是图示了测量信号随着施加频率(f)的平方根的倒数变化的方式的曲线图。如图所示，随着激励频率的减小，测量信号增大，当激励频率增大时，测量信号减小到值S0，值S0对应于与流过传感器1的流体的电导率成比例的期望信号。在此实施例中，为了使计算更容易，使用4kHz和1kHz的激励频率。通过使用这些频率，在施加4kHz激励信号时获得的测量信号(S4)与在施加1kHz激励信号时获得的测量信号(S1)之差约等于在施加4kHz激励信号时获得的测量信号(S4)与经校正的电导率测量结果S0之差。换言之，S1－S4＝S4－S0并因此S0＝2S4－S1。然而，如上所述，电导传感器1每当进行电导率测量时可以不使用两个激励频率。为了应对这一点，处理电路确定S1－S4的值并将其存储为校准值，处理电路从在单个激励信号(4kHz)被施加于电极7-2时获得的后续测量结果中减去该校准值。结果是经校正的电导率测量结果(S0)。
本领域的技术人员应理解，不必要在双频测量期间采用这两个特定频率。可以使用导致测量信号值与经校正的电导率测量结果(S0)之间的类似关系的其它频率值。例如，4kHz和16kHz的激励频率将提供类似的结果。此外，不必要使用以上述方式相关联的激励频率。可以使用任何两个激励频率，虽然这将要求处理电路对测量信号进行更复杂的处理。具体而言，在此情形下，处理电路将必须存储对测量信号随施加频率的变化进行限定的数据，使得处理电子装置可使用两个测量信号并将它们与两个未知数—极化电阻(Rp)和流过传感器1的流体的电导率相关联。
激励和处理电路
图6是图示了安装在印刷电路板11上的激励和处理电路的主要部件的框图。如图所示，该电路包括微控制器61，微控制器61生成适当的控制信号来控制传感器激励信号发生器63生成激励信号。如图所示，在图6中，在微控制器61与激励信号发生器63之间提供光隔离阻障65。在此实施例中，激励信号发生器63在微控制器61所选择的频率处生成电压稳定的低失真正弦波。在此实施例中，如图7中所示，传感器激励信号发生器63使用8阶贝赛尔滤波器64以及用以平滑波形的输出滤波器66来生成此正弦波。为了能工作，贝赛尔滤波器64需要所需输出频率处的方波以及在所需频率的128倍的频率处运行的时钟。晶控振荡器68和分频器70用来产生这些信号。在此实施例中，为了允许使用频率切换来消除极化效应，分频器70提供两组时钟和输出频率，且双数字复用器72用来选择所需的一组频率作为贝赛尔滤波器64的输入。微控制器61控制复用器72，使得适当的激励信号被施加于电导池67的电极7-2。
如图所示，在图6中，来自电极7的信号被输入至电导率输入调节和滤波电路69，电导率输入调节和滤波电路69对输入信号进行滤波以减小噪声的影响。然后，该输入调节和滤波电路对信号进行整流和平滑处理以产生随着流过电导池67的流体的电导率变化的直流信号。最后，输入调节滤波电路67放大和缩放此直流信号以提高模数转换之前的信噪比。
图6还示出了温度传感器9。在此实施例中，还通过利用参考电阻器(未示出)和传感器产生分压器来测量流体的温度。参考电阻器被选择为最小化通过温度传感器9的电流，使之仅处于消除因自热而产生的误差的水平。通过施加固定的直流电压来驱动温度传感器，并且作为结果的测量直流信号在模数转换之前由温度输入调节和滤波电路71滤波和缩放。
在此实施例中，由调节和滤波电路69输出的经放大和缩放的直流信号被输入至电压－可变传号空号(markspace)转换电路73，并在该转换电路73中与由三角波发生器75生成的三角波的当前值进行比较。作为结果的输出因此将是具有与从调节和滤波电路69输出的直流信号成比例的传号空号比的固定频率信号(对应于三角波发生器的频率)。然后，此传号空号信号经由光隔离阻障65被馈送到微控制器61的定时器比较输入端，微控制器61执行对传号和空号时间的高分辨率测量，并根据该测量的结果来计算与上述S4或S1(取决于所用激励频率)的值对应的传号空号比。
使用电压－可变传号空号转换电路77对由温度输入调节和滤波电路71输出的经滤波和缩放的直流信号执行等效模数转换。
如图6中所示，安装在印刷电路板11上的处理电路还包括I2c接口79-1和79-2，经校正的电导率测量结果可从I2c接口79-1和79-2输出至例如其它计算机装置。还提供I2c地址编码电路81，用于将地址信息提供给微处理器61以便控制通过I2c输出总线79进行的通信。还提供由微控制器61控制的状态LED83。具体而言，微控制器61控制状态LED83以向用户表明电导传感器1是否在正确地工作。微控制器61可例如通过监视测量的极化电阻随时间变化的方式来识别是否存在故障。具体而言，如果极化电阻从先前值突然改变了超过预定水平的量，则这表明传感器1有故障。因而，微控制器61可通过激活适当的状态LED83来向用户输出适当的警告。
如图6中所示，还提供耦合到微控制器61的复位装置85，用于将电导传感器1复位到它的原始出厂设置。最后，该电路包括用于从外部源接收电力的电力供应连接器87，该电力被传递到微控制器61和传感器电力供应调整电路89，调整电路89控制向电极7和温度传感器9施加的信号的功率水平。还提供传感器电力供应监视器91，用于监视由调整电路89生成的传感器电力供应，该监视到的功率信息还被供应给微处理器61，用于监视电导传感器1的状态。
修改和可替选实施例
在以上实施例中，使用特定类型的模数转换器对从电极7和温度传感器9获得的信号进行数字化。图7是图示了在一个可替选实施例中使用的激励和处理电路的框图，该可替选实施例提供了不同类型的模数转换电路。具体而言，该可替选实施例提供了Σ-Δ模数转换器93，该模数转换器93具有分别用于电导率和温度信号的输入端。Σ-Δ模数转换器93具有提供良好的50/60Hz噪声抑制而无需附加滤波级的优点，并且包括使得调节和滤波电路69和71中无需有一些增益和缩放电路的内置增益级。
如上所述，不同频率的两个激励信号被施加于电导传感器1的电极7。在所述特定实施例中，依次施加两个信号。倘若被测量的流体的电导率在施加两个激励信号之间的时间间隔内不显著变化，则上述计算允许确定极化电阻(Rp)或者至少确定与此电阻成比例的测量结果(S4－S1)。上述技术的优点之一在于用于确定极化电阻的计算无需知道流过电导传感器1的流体的电导率。因此，测量可以在任何时间进行并且无需任何特殊离线处理。
如上所述，代替在不同时间施加两个激励信号，可将两个激励信号同时施加于电极7-2。这可例如通过施加包括基频分量和高阶谐波的方波信号来实现。通过在基频处和在三次谐波处对从电极7获得的信号进行滤波，可获得两个不同频率处的两个测量结果。滤波可由模拟或数字滤波器执行，或者通过对从电极获得的信号的频率分析来执行。在滤波后，可按上面概述的方式处理测量结果以确定有效极化电阻并由此校正电导率测量结果。
在上述实施例中，通过纵向地沿着外壳在入口与出口之间钻孔，来形成限定通过电导传感器的流管的通孔31。在一个可替选实施例中，可以对外壳和电极预钻孔，并且可以在入口与出口之间插入细长棒使之穿过外壳和电极。在该实施例中，在热固树脂固化之前插入该棒。在树脂已固化后，抽取该棒从而留下在外壳的入口与出口之间通过的通孔。
在上述实施例中，电导传感器包括三个电极，其中两个连接在一起并且经由参考电阻器接地。本领域的技术人员应理解，不必要使用三个电极。例如，可提供二电极传感器，其中一个电极连接到激励电路而另一个电极连接到处理电路。如果需要，也可使用更多电极。另外，可以使连接到激励和处理电路的电极相反。例如，代替将激励电路连接到传感器电极7-2并将外电极7-1和7-3连接到处理电路，可将激励电路连接到电极7-1和7-3并将处理电路连接到传感器电极7-2。
类似地，虽然在实践中可能总是将激励电路连接到同一电极来进行两个频率的测量，但是也可以将一个激励频率施加于一个电极并且从一个或多个其它电极获得测量结果，将第二激励频率施加于先前连接到处理电路的电极，并处理从先前连接到激励电路的电极获得的信号。
在上述实施例中，在外壳中提供三对槽，用于接纳并保持三个电极。在一个可替选实施例中，可沿着外壳的长度提供一排槽(例如十个槽)以允许电极在外壳内的灵活定位，以由此控制电导池的作为结果的池常数。这样的设计具有如下优点：同一外壳可用于池常数不同的电导池。
在上述第一实施例中，槽与外壳的内壁一体地模制。在一个可替选实施例中，可使用胶水或适当的紧固件如螺丝将槽固定于外壳内。
在上述实施例中，激励和处理电路安装在印刷电路板上，该印刷电路板然后经由边缘连接器直接连接到电极，这些边缘连接器直接连接到该电路板和电极的边缘。本领域的技术人员应理解，一些激励和处理电路可安装在单独的电路板上，该单独的电路板连接到承载边缘连接器的电路板。然而，这样的布置使传感器的设计过于复杂而不是优选的。
虽然上述实施例使用了由各种硬件电路构成的激励和处理电路，但是激励和处理电路的功能可以由可编程计算机装置实现，并且用于使得计算机实现此功能的指令可以以存储在计算机可读介质上的指令或者信号来提供。
在本说明书(该术语包括权利要求书)中公开的和/或在附图中示出的每个特征可以与其它公开和/或图示的特征独立地合并在本发明中。
在上述实施例中，热固树脂用来填充外壳的腔以围绕外壳中的电极。在一个可替选实施例中，可提供限定具有多个槽的模腔的模子。电极于是可放置在槽和用热塑材料填充的模腔中。在固化后，热塑材料和嵌入的电极可如上所述那样从模子拆去并被钻孔以限定通过塑料和电极的、流体可流过的流管。

Claims (12)

1.一种电导传感器，包括：
外壳，限定用于使流体通过的流管；
第一和第二电极，沿着所述流管间隔开；
激励电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为生成激励信号；以及
处理电路，可操作为连接到所述电极并且可操作为确定流过所述外壳的流体的电导率测量结果，
其中，所述激励电路可操作为将分别具有第一和第二激励频率的第一和第二激励信号施加于至少一个所述电极，并且其中，所述处理电路可操作为使用针对所述第一和第二激励频率获得的测量结果来确定对所述电极的极化效应进行校正的待施加于所述电导率测量结果的校正。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为在不同时间施加所述第一和第二激励信号。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为将所述第一和第二激励信号同时施加于所述至少一个电极，并且其中，所述处理电路包括用于获得针对所述第一和第二激励频率的所述测量结果的滤波器。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为生成方波信号，并且其中，所述第一和第二激励信号是所述方波信号的基波和三次谐波。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为在所述不同频率处生成正弦波信号作为所述第一和第二激励信号。
6.根据权利要求5所述的传感器，其中，所述激励电路包括：
i)电路，可操作为在所述第一激励频率处生成第一方波信号并且在所述第二激励频率处生成第二方波信号；
ii)滤波器，可操作为对所述第一和第二方波信号中所选的一个进行滤波以生成与所选方波信号频率相同的正弦波信号；以及
iii)选择器，可操作为选择所述第一和第二方波信号二者之一以供输入至所述滤波器。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为施加所述第一和第二激励信号，并且所述处理电路可操作为在间或执行的校准程序期间确定所述校正，并且其中，所述处理电路可操作为存储经确定的所述校正以用于校正后续测量结果，直到执行了又一校准程序并且确定了更新的校正时为止。
8.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为施加所述第一和第二激励信号，并且所述处理电路可操作为针对每个确定的电导率测量结果确定所述校正。
9.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述处理电路可操作为通过比较所述更新的校正与一个或多个先前的校正来确定表明所述传感器的工作状态的状态信息。
10.根据权利要求9所述的传感器，其中，所述处理电路可操作为在其确定了所述更新的校正与一个或多个先前确定的校正显著不同的情况下向用户输出警告。
11.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述激励电路可操作为将所述激励信号施加于所述第一电极，并且其中，所述处理电路可操作为根据从所述第二电极获得的信号来确定所述电导率测量结果。
12.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述第一和第二激励信号的频率被选择为使得所述处理电路能通过减去针对所述第一和第二激励频率获得的所述测量结果来确定所述校正。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2444509B (en) 2006-12-06 2010-09-15 Abb Ltd Conductivity sensor
IT1390930B1 (it) * 2008-07-11 2011-10-27 Sorin Group Italia Srl Circuito per la dialisi extracorporea con cassetta di tipo perfezionato
JP5255498B2 (ja) * 2009-03-30 2013-08-07 シスメックス株式会社 試薬調製装置および検体処理システム
US8501009B2 (en) 2010-06-07 2013-08-06 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University Fluid purification system
US8513956B2 (en) * 2010-07-26 2013-08-20 Mettler-Toledo Thornton, Inc. Calibration of conductivity measurement system
US9861733B2 (en) 2012-03-23 2018-01-09 Nxstage Medical Inc. Peritoneal dialysis systems, devices, and methods
CN103619372A (zh) 2011-03-23 2014-03-05 纳科斯达格医药股份有限公司 腹膜透析系统、装置和方法
US9023555B2 (en) * 2012-02-24 2015-05-05 Alan Devoe Method of making a fuel cell device
WO2014018798A2 (en) * 2012-07-25 2014-01-30 Nxstage Medical, Inc. Fluid property measurement devices, methods, and systems
WO2014018896A1 (en) * 2012-07-27 2014-01-30 Deka Products Limited Partnership Control of conductivity in product water outlet for evaporation apparatus
US20150314055A1 (en) 2014-04-29 2015-11-05 Michael Edward HOGARD Dialysis system and methods
EP3193963B1 (en) * 2014-09-18 2019-07-31 Outset Medical, Inc. Dialysis machine having a conductivity sensor for determining fluid properties
US10352887B1 (en) 2016-06-22 2019-07-16 Ronald W. Parker Conductivity measurement methods and systesms
US10416107B2 (en) * 2016-08-19 2019-09-17 Ecolab Usa Inc. Conductivity sensor with void correction
ES2908601T3 (es) 2016-08-19 2022-05-03 Outset Medical Inc Sistema y métodos de diálisis peritoneal
JP2018072242A (ja) * 2016-11-01 2018-05-10 株式会社 堀場アドバンスドテクノ 電気伝導度計
KR101895401B1 (ko) * 2017-05-24 2018-09-06 주식회사 오토닉스 센서
US11207454B2 (en) 2018-02-28 2021-12-28 Nxstage Medical, Inc. Fluid preparation and treatment devices methods and systems
CN111066440B (zh) * 2020-01-14 2021-03-19 中国科学院合肥物质科学研究院 基于非接触式电导传感器的水肥一体机配肥系统及其控制方法
CN112557453B (zh) * 2020-11-26 2022-04-19 天津大学 基于连续相导电特性补偿的油气水三相流持气率测量方法
CN113125516B (zh) * 2021-04-01 2023-04-14 青岛盛瀚色谱技术有限公司 宽量程恒温双极脉冲电导检测器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3980944A (en) * 1974-11-08 1976-09-14 Renal Systems, Inc. Portable conductivity meter for artificial kidney machines
US3993945A (en) * 1974-08-02 1976-11-23 George Kent Limited Measuring cells for measuring electrical conductivity of liquids
WO1989009396A1 (en) * 1988-03-25 1989-10-05 Beta Sensor Ab Apparatus for measuring parameters in a moving fluid and a method of making a cell therefor
JP2001188054A (ja) * 1999-11-03 2001-07-10 Eaton Corp 流体状態センサ、流体状態モニター、および流体の状態を監視する方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB869226A (en) 1956-08-17 1961-05-31 Electronic Switchgear London L Improvements in or relating to liquid conductivity measuring cells
US3645669A (en) * 1969-02-28 1972-02-29 Gerhard Rausch Method and arrangement for testing the liquid in washing machines
US3714555A (en) * 1971-05-25 1973-01-30 Honeywell Inc Conductivity sensor
US3746891A (en) * 1971-12-27 1973-07-17 Singer Co Digitally controlled sine wave generator
GB1460892A (en) * 1973-01-19 1977-01-06 Malcom Ellis Ltd Apparatus for m'asuring the electrical conductivity of a liquor sample
US3890420A (en) * 1973-06-04 1975-06-17 Theodore C Neward Method of making a bipolar electrode structure
DE2329669A1 (de) * 1973-06-09 1975-01-02 Precitec Gmbh Aufsteckgriff
US3936729A (en) * 1974-02-28 1976-02-03 Petrolite Corporation Conductivity measurement probe
US4287150A (en) * 1979-05-21 1981-09-01 Hercules Incorporated Method and apparatus for injection blow molding an article with improved detail definition
GB2057141B (en) * 1979-08-03 1983-07-20 Nat Res Dev Method and apparatus for sensing fluid flow
CA1216911A (en) * 1981-03-13 1987-01-20 Francis Vause Electrical connectors
JPS62218878A (ja) * 1986-03-20 1987-09-26 Hitachi Ltd 電極インピ−ダンスの解析方法及び装置
US4740755A (en) * 1986-05-30 1988-04-26 Cobe Laboratories, Inc. Remote conductivity sensor having transformer coupling in fluid flow path
JPH079410B2 (ja) * 1990-01-14 1995-02-01 株式会社堀場製作所 導電率測定装置
KR920018284A (ko) 1991-03-29 1992-10-21 가나이 쓰도무 세탁기
DE4137628C1 (zh) * 1991-11-15 1992-12-03 Fresenius Ag, 6380 Bad Homburg, De
US5389214A (en) * 1992-06-19 1995-02-14 Water Regeneration Systems, Inc. Fluid treatment system employing electrically reconfigurable electrode arrangement
IT1258181B (it) * 1992-08-05 1996-02-20 Apparecchiatura per la determinazione della frazione d'acqua in una corrente di idrocarburi luquidi anche in presenza di gas
DE4233110A1 (de) * 1992-10-02 1994-04-07 Knick Elektronische Mesgeraete Verfahren zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten und Vorrichtung zu dessen Durchführung
FR2766271B1 (fr) * 1997-07-16 1999-10-01 Zellweger Analytics Procede et dispositif de mesure de la conductivite d'une solution assurant le controle de la polarisation des electrodes
EP1052595B1 (de) * 1999-05-14 2001-09-19 Sokymat Sa Transponder und Spritzgussteil sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2001063268A1 (fr) 2000-02-23 2001-08-30 Organo Corporation Appareil de mesure de conductivite electrique multiple
US8424345B2 (en) * 2002-11-28 2013-04-23 Lg Electronics Inc. Washing machine, conductivity sensor in washing machine, and controlling method of the same
US7148707B2 (en) * 2003-11-17 2006-12-12 Robert Joseph Basnett Non-corrosive conductivity sensor unit for measuring conductivity of a fluid
CN100460023C (zh) 2006-05-24 2009-02-11 重庆山外山科技有限公司 血液净化用离子浓度监测器
GB2444509B (en) 2006-12-06 2010-09-15 Abb Ltd Conductivity sensor
EP2545851A3 (en) * 2009-06-08 2013-05-08 S.E.A. Medical Systems, Inc. Systems and methods for the identification of compounds in medical fluids using admittance spectroscopy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3993945A (en) * 1974-08-02 1976-11-23 George Kent Limited Measuring cells for measuring electrical conductivity of liquids
US3980944A (en) * 1974-11-08 1976-09-14 Renal Systems, Inc. Portable conductivity meter for artificial kidney machines
WO1989009396A1 (en) * 1988-03-25 1989-10-05 Beta Sensor Ab Apparatus for measuring parameters in a moving fluid and a method of making a cell therefor
JP2001188054A (ja) * 1999-11-03 2001-07-10 Eaton Corp 流体状態センサ、流体状態モニター、および流体の状態を監視する方法

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