CN107074594A - 传感器系统和用于感测氯浓度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量水中的氯浓度的传感器系统。传感器系统可具有歧管，所述歧管包括一条或多条流动通道，以用于接收流体流。传感器系统可具有用于测量氯浓度的探针，所述探针与歧管的所述一条或多条流动通道中的流动通道流体连通。探针可具有探针本体，所述探针本体定向成将流入的流体从所述歧管的一条或多条流动通道引向探针本体的端部。探针在探针本体的外表面上可具有多条凹槽。凹槽可成形和定向成将流体从位于电极近侧的端部朝向歧管的一条或多条流动通道引回。

Description

传感器系统和用于感测氯浓度的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年11月5日提交的申请号为14/533,343的美国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开整体涉及用于测量流体中某些物质的浓度的系统和方法。更加特别地，本公开涉及用于测量氯浓度的系统和方法。

背景技术

用于在流体(例如，诸如池水、温泉、水上公园等的娱乐休闲用水体)中投加某些物质(例如，氯)的分配系统通常需要感测物质的浓度。一种用于这类应用的传感器是氧化还原电位(ORP)传感器，其用于监测娱乐休闲用水体中的氯的水平。ORP传感器测量物质用作氧化剂或者还原剂的能力。氯是一种氧化剂，并且因此可由ORP传感器间接测量氯在流体中的存在性。ORP传感器由于其成本较低而得以广泛使用。然而，ORP传感器可以具有若干劣势。例如，ORP传感器可能针对处于通常应用在娱乐休闲用水体中的氯浓度范围(例如，1ppm至10ppm)内的氯浓度具有非线性信号响应。再者，ORP传感器的高水平的阻抗特性可导致产生泄露电流错误和杂散电噪音拾取，从而降低了测量的准确性。而且，ORP传感器通常不能直接感测氯浓度而是感测氧化还原电位，所述氧化还原电位继而受pH值、温度和在流体中存在其它化学物质影响。结果，ORP传感器可能需要校正程序，以测量ORP传感器对给定水体中的氯浓度的响应。因此必须根据在使用了ORP传感器的每种水体中普遍存在的物理条件(例如，pH值、温度等)“手工调整”ORP传感器。这种校正程序可因水体中的条件变化而随着时间变得不可靠，并且可能增加设备成本和维护成本。

用于测量流体中的某些物质(例如，氯)的浓度的另一种传感器是电流型传感器。这种电流型传感器可基于在一对电极之间流动的电流(或者电流变化)测量离子的浓度。与ORP传感器不同，电流型传感器可具有针对氯浓度和低电阻抗的线性信号响应。结果，在电流型传感器中不存在显著电噪音干扰，从而使得所述电流型传感器较之ORP传感器的测量准确性更高。由于传感器响应对于不同传感器都是可预测的从而不需要高成本校正程序，因此这种传感器的构造简单并且成本较低。

发明内容

本发明的特定实施例包括用于测量水中的氯浓度的传感器系统。该传感器系统可具有歧管，所述歧管包括一条或多条流动通道，以用于接收流体流。传感器系统可包括与歧管的一条或多条流动通道流体连通的传感器，以测量流经歧管的所述一条或多条流动通道的流体的一种或多种流体性质。该传感器系统可包括用于测量氯浓度的探针。这种探针可定位成与歧管的一条或多条流动通道中的流动通道流体连通。该探针可具有用于容纳多个电极的探针本体。电极可响应于存在于流体中的氯浓度而产生电流。该探针本体可定向成将流入的流体从歧管的一条或多条流动通道引向位于电极近侧的端部。

在一些实施例中，探针本体可具有中空部分，所述中空部分与歧管的流动通道流体连通。在一些情况中，喷嘴可与探针本体的中空部分流体连通。喷嘴可与探针本体的中空部分同轴，从而限定了位于喷嘴和探针本体之间的环形空间以及限定了歧管的流动通道。喷嘴可从中空部分接收流体。喷嘴可成形为将流体从中空部分引向第二端部。在一些实施例中，探针可具有限定在探针本体的外表面上的多条凹槽。凹槽可成形和定向成将流体从位于电极近侧的端部朝向歧管的一条或多条流动通道引回。

附图说明

以下附图示出了本发明的特定实施例并且因此不限制本发明的范围。附图不必按照比例绘制(除非有如此规定)，并且旨在与以下详细描述的解释相结合地使用。在下文，结合附图描述本发明的实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出了用于测量流体的一种或多种性质的传感器系统的整体示意图；

图2是根据本发明的某些实施例的传感器系统的歧管的透视图；

图3是图2的歧管沿着图A-A剖切的截面图；

图4是图2的歧管沿着平面B-B剖切的截面图的一部分；

图5是根据本发明的某些实施例的电流型探针的一部分的透视图；

图6是图5中示出的电流型探针的俯视平面图；

图7是沿着图5中示出的平面B-B剖切的电流型探针的一部分的透视图；和

图8A和8B是图5的电流型探针的外部部分的透视图。

具体实施方式

以下详细描述本质上是示例性的并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或者构造。而是，以下描述提供了用于实施本发明的示例性实施例的一些实践论证。针对所选择的元件提供了构造、材料、尺寸和制造方法的示例，并且采用本发明领域中的技术人员已知的所有其它元件。本领域中的技术人员将认识到的是所提出的示例中的多个示例具有各种适当的替代方案。

本发明的实施例提供了一种传感器系统100，所述传感器系统100具有电流型传感器，用于测量流体(例如，水)中的某些物质(例如，氯)的浓度。传感器系统100可以可选地包括一个或多个传感器，以用于测量流经传感器系统的流体的诸如pH值、温度、浓度、流量等的流体性质。这种电流型传感器可用于测量居民区和商业设施(例如，旅馆、水上乐园等)中的娱乐休闲用水体中的氯浓度。另外，这种传感器可用于测量其它应用(诸如，水塔、冷却塔等)中的流体的其它物质(例如，溶解的矿物质)的浓度，以判定发生污染的可能性。

图1示出了根据本发明的某些实施例的设置有传感器系统100的水体10(例如，水池或者温泉)的整体示意图。流体(例如，水)可被一个或多个泵20从容器(例如，罐)30泵送到水池中。一个或多个过滤器40可过滤掉任何悬浮颗粒或者不需要的物质，以免其进入到水体10中。在一些情况中，可设置一个或多个流量计50，以测量从泵流出、流经过滤器或者图1示出的主要流动管路60的示意图的任何其它部分处的流体的流量。泵和罐可设定尺寸以提供和/或保持流至水体10的流体的特定流量。在某些示例性实施例中，水体10可以以介于大约15psi和大约30psi(例如，以20psi)之间的压力从容器接收介于大约每分钟10加仑和大约每分钟200加仑之间的流体(例如，大约每分钟100加仑)或者接收更多流体。

继续参照图1，传感器系统100可设置在主要流动管路60的任何位置处，在所述位置处，存在压差，以测量流体的某些性质。在一些情况中，流经主要流动管路60的流体的流量的一部分可被捕获并且被引导到传感器系统100中。如将在此描述并且如图2所示，传感器系统100可具有歧管110。歧管110可具有限定在其中的流动通道，以用于从主要流动管路60接收具有期望的流动特性(例如，流量、压力、湍流水平等)的流体。歧管110可容纳用于测量流体的特定性质的一个或多个传感器。歧管110可以以任何期望的流量接收流体。例如，歧管110可接收由图1中示出的泵供应的流量的一部分的流体。在这种情况中，如图2所示，可使用流动控制器件120(例如，阀、调节器等)将歧管流量的水供应到歧管110。可替代地，歧管110可接收由泵供应的全部流量的流体。在一些情况中，歧管110可以以歧管流量接收水。歧管流量可小于或者等于进入水体10中的水的流量。在一些示例性实施例中，当流入到水体10中的流体流量介于大约每分钟10加仑和大约每分钟200加仑之间或者更多时，歧管110可以以介于大约每分钟0.1加仑和大约每分钟10.0加仑的范围内的歧管流量接收水。

图2和图3图解了根据本发明的一个实施例的歧管110的透视图和截面图。如在图2和图3中看到的，来自任何源(未示出)的流体进入到歧管110的流体供应管路130。在一些情况中，源可是图1中示出的主要流动管路60。如先前所提到的，歧管110可以以任何期望的流量接收流体。返回参照图2，歧管110包括一个或多个流动控制器件(例如，阀、调节器等)，以调节和/或控制流体的流量，使得歧管110以任何期望的流量接收流体。在一些情况中，流动控制器件可是限流装置、球阀或者小孔。在一些实施例中，流动特性(例如，流量、湍流、流体的成分等)可影响对特定性能测量的准确性。在这些情况中，提供一个或多个流动控制器件可允许精确计量进入歧管110中的流体，以便消除因湍流、所捕获的气泡、杂质或类似效果而引起的对性质测量的误差。

继续参照图3，歧管110包括歧管入口140和歧管出口150。歧管入口140可以以期望的流量接收流体。进入歧管110的流体可流过容纳在过滤器壳体中的过滤器160，以消除流体中的杂质，以便保护容纳在歧管110中的一个或多个传感器并且便于对流体性质准确测量。过滤后的流体随后可以被引导到歧管110中的与一个或多个传感器流体连通的一条或多条流动通道，以用于测量期望的流体性质。歧管出口150可与流体返回管路170流体连通，以用于使得流体返回源。如先前所提到的，在一些实施例中，源可是图1中示出的主要流动管路60。在这种情况中，流体可经由歧管出口150和流体返回管路170离开歧管110并且再次进入到图1示出的主要流动管路60。在一些情况中，歧管入口140以歧管流量接收流体。在这些情况中，歧管出口150可使得流体返回到流体返回管路170并且以歧管流量流到源。换言之，歧管110可构造成在稳定流动构造中操作，其中，随着时间在歧管110中没有流体聚集。然而，歧管110可构造成以任何适当方式操作(例如，不稳定流)。

在图1示出的实施例中，主要流动管路60连续运行，以接近恒定的流量将流体供应到水体10。然而，歧管110可应用在各种其它构造中。例如，歧管110可流体联接到罐(例如，水罐或者冷却塔)，以测量在罐中保持静止的流体的性质。在这种情况中，可以将期望流量和/或体积的流体被泵出罐并且引向歧管110的流体供应管路130。歧管110可以连续(例如，以稳定方式)或者间歇(例如，以非稳定方式)接收流体并且测量流体的性质。然后，歧管110可以使得流体经由流体返回管路返回到罐或者排水管中。在此描述的歧管110的特定定向和构造是为了进行阐释并且不会限制在此公开的发明的实施例的范围和适用性。

返回参照图3，歧管110包括均限定在歧管110内部的主要流动通道180和辅助流动通道190。如在图3中看到的，主要流动通道180可以与流体供应管路130和流体返回管路170流体连通。辅助流动通道190可以与流体供应管路130流体连通。主要流动通道180可从歧管入口140接收第一流量，而辅助流动通道190可从歧管入口140接收第二流量。在一些情况中，第一流量和第二流量的总和等于歧管流量。换言之，主要流动通道和辅助流动通道可定位并且定向成，使得来自流体供应管路130的流分成两个分支，其中，一个分支以第一流量引向主要流动通道180，而第二分支以第二流量引向辅助流动通道190。主要流动分和辅助流动分支还可以定位或者定向成，使得在离开歧管110之前的两股分流汇合。可替代地，处于第二流量的流体可以进入辅助流动通道190中，朝向探针200行进，然后在与引向主要流动通道180的流体再汇合之前返回辅助流动通道190。

如先前所提到的，主要流动通道和辅助流动通道可定位并且定向成，使得来自流体供应管路130的流体具有期望的流动特性，诸如，流量、湍流水平、没有捕获的颗粒或者气泡等。在一些示例性实施例中，例如图3所示，主要流动通道180和辅助流动通道190定向成相互垂直。然而，在不损失功能性的条件下可以使用任何期望的取向。另外，主要流动通道180的横截面面积大于辅助流动通道190的横截面面积。此外，主要流动通道和辅助流动通道的取向和截面面积可以使得进入主要流动通道的第一流量和进入辅助流动通道的第二流量处于期望值。例如，第二流量可介于第一流量的大约1％和大约50％之间。此外，期望的第一流量和第二流量可通过由任何已知器件(例如，文丘里管、泵等)为流体增压来保持主要流动通道和/或辅助流动通道中的期望压力差(例如，正压力差)而得以保持。

如在图3中看到的，歧管110包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与主要流动通道180或者辅助流动通道190流体连通，以用于测量一种或多种流体性质。在很多情况中，诸如水池的水体中的流体的性质可能不会变化。然而，在其它情况中，流体性质可能变化并且一种流体性质(例如，pH值或者温度)的任何变化可能影响其它流体性质(例如，氯的浓度)。为了准确测量可能受其它流体性质影响的流体性质，歧管110包括多个传感器，以用于测量多种流体性质。在一些情况中，歧管110包括浓度传感器(例如，图3中示出的电流型探针200)、pH值传感器210、导电传感器、温度传感器220和流量计230中的至少一者。在图3示出的实施例中，氯浓度传感器(例如，电流型探针200)与辅助流动通道190流体连通，而pH值传感器210、温度传感器220和流量计230与主要流动通道180流体连通。pH值传感器210、电导传感器、温度传感器220和流量计230可是任何已知类型的。在一些情况中，传感器210、220、230可测量流经歧管110的流体的物质(例如，氯)的浓度、pH值、导电性、温度和体积流量中的至少一者。另外，传感器210、220、230适于同时测量流经歧管110的流体的pH值、导电性、温度和体积流量中的至少两者。在一些实施例中，传感器系统100可是反馈控制环路(未示出)的一部分，其中，传感器系统100可提供作为输入到反馈控制环路的输入的一种或多种已测量的性质(例如，氯浓度或者pH值)。反馈控制环路可以具有控制器(例如，微型控制器或者计算机程序)，所述控制器于是可决定是否添加一种或多种物质(例如，氯)，以使得测量的性质(例如，氯浓度、pH值等)达到期望水平。

现在参照图4和图5，歧管110包括浓度传感器200，以用于测量物质(例如，氯)的浓度。在一些实施例中，浓度传感器可是电流型探针。测量物质(例如，氯)的浓度的电流型探针的一般操作原理在本领域中众所周知并且为了清晰而省略了对其的描述。电流型探针200可以以偏压模式或者电流模式操作。如在图6的平面图中看到的，探针200包括多个电极。在图解的实施例中，探针200包括容纳在其上部部分260内的阳极240和阴极250。上部部分可与周围事物电绝缘并且脱盖(例如，具有压配或者旋拧到探针的塑料盖)。电极240、250可连接到电源(未示出)，以提供电极240、250间的偏压。电极240、250显示为圆柱状形状，但是还可是任何形状。在在此示出的实施例中，阳极240由铜制成并且具有介于大约3mm和大约12mm之间的直径。阳极240和阴极250可相互间隔开介于大约1mm和大约20mm之间(例如，大约5mm)的距离。电极240、250与进入探针200中的流体流体连通。电极240、250产生了电流，所述电流与某些物质(例如，氯)的浓度成比例。阴极250可是任何适当金属或者合金，并且在图解的实施例中由铂制成。在此描述的探针200的实施例可有利地辅助便于使用直径小于普通电流型探针的直径的铜阳极240而与此同时保持探针200的使用寿命为探针200连续运行三年和大约五年之间。在使用期间，若电极(例如，铜阳极)溶解，则该实施例可能是有益的。

返回参照图4，探针200可定位成与辅助流动通道190流体连通。探针200包括限定了中空部分280的探针本体270。虽然探针200与辅助流动通道190流体连通已足以，但是在一些情况中探针200物理连接到辅助流动通道190。例如，探针本体270可具有位于其上部部分260下方的杆部290(例如，竖直地位于容纳电极240、250的上部部分260的下方)，所述杆部290可插入到辅助流动通道190中。尽管图解的实施例示出了杆部290的横截面面积小于探针本体270的上部部分260的横截面面积，但是在其它实施例中，杆部290的横截面面积可以大于或者等于探针本体270的上部部分260的横截面面积。例如，探针本体和杆部可具有圆柱状形状，所具有的直径分别介于大约15mm和大约25mm之间和介于大约1mm和大约10mm之间。在这种情况中，上部部分260的长度介于大约10mm和大约50mm之间(例如，大约25mm)，而杆部290的长度可介于大约20mm和大约80mm之间(例如，大约55mm)。这种实施例允许电极240、250延伸介于大约10mm和大约20mm之间的距离而进入到上部部分260中并且与来自辅助流动通道190的进入流体流体连通。在一些情况中，探针本体270的杆部290可具有中空部分280，流体经由所述中空部分280可进入探针200中。中空部分的内径可介于大约1mm和大约10mm之间(例如，大约6mm)。如图解的实施例所示，杆部290可安置成与辅助流动通道190同轴，从而在杆部290的外表面310和辅助流动通道190的壁之间限定了环形间隙300。然而，探针本体270还可相对于辅助流动通道190偏置。探针本体270可构造成(例如，在辅助流动通道190中成形和/或定向)，使得第二流量的流体进入探针200并且被引向电极240、250，以用于以期望的准确性测量物质的浓度。在一些情况中，探针本体和电极可被包封在具有盖的外壳中并且被插入歧管110的通道中(例如，辅助流动通道190)。例如，外壳可以用螺纹、压配、紧固或者粘合的方式与歧管110的通道(例如，辅助流动通道190)接合。

继续参照图4，探针本体270可具有第一端部320和与所述第一端部320相对的第二端部330。杆部290的中空部分280可在第一端部320近侧接收第二流量。探针本体270可成形和定向成将以第二流量流动的流体引向探针本体270的第二端部330，并且使得所述流体从探针本体270的第二端部330返回到辅助流动通道190。如在图4和图6中看到的，第二端部330位于电极240、250近侧。在一些情况中，探针200可包括喷嘴340，所述喷嘴与杆部290的中空部分280流体连通。如可能在图7的近视图中最好地看到的，喷嘴340可以与杆部290的中空部分280以及辅助流动通道190同轴。喷嘴340可成形为使得其产生流自辅助流动通道190的流体射流，并且将射流引向探针本体270的第二端部330。喷嘴340可成形为使得其横截面面积小于杆部290的中空部分280的横截面面积，从而加速流体流经杆部290的中空部分280。在一些实施例中，喷嘴340的直径(例如，在位于喷嘴出口360处或者其近侧处)介于大约1毫米和大约3毫米之间。在某些实施例中，喷嘴340适于抑制进入流体(例如，流自辅助流动通道190的流体)中发生湍流和/或出现气泡。

继续参照图7，流体经由杆部290的中空部分280进入探针本体270的上部部分260中，通过喷嘴340并且被加速以在喷嘴中形成射流，并且被引向探针本体270的位于电极240、250近侧的第二端部330。电极240、250响应于流动特征和物质(例如氯)的浓度而产生电流。然后可将流体引导成(例如，通过压差)从探针本体270流出并且返回到辅助流动通道190。如在图7中看到的并且如先前所述，探针本体270和辅助流动通道190的壁在它们之间限定了环形间隙300。来自第二端部330的流体可被引导到位于探针本体270(例如，杆部290)和辅助流动通道190的壁之间的环形间隙300。在一些实施例中，主要流动通道180和辅助流动通道190流体联接，以使得来自探针本体270的第二端部330并且流经辅助流动通道190的流体与引向主要流动通道180的流体混合。在这种情况中，来自辅助流动通道190的流体可被以任何已知方式(例如，压差、重力等)引向主要流动通道180。一旦混合，则流体可流经主要流动通道180并且可保持与一个或多个传感器流体连通，以用于测量流体性质，诸如，pH值、导电性、温度和流量。如上所述，流体然后可以被引导(例如，通过产生压差)离开歧管110并且加入到主要流动管路60中。

如在图7中看到的，探针200可包括多颗珠子350，所述多颗珠子350定位在喷嘴出口360的近侧。珠子350可构造成在不存在流经喷嘴340的流时保持坐落于喷嘴出口360处而在流体流出喷嘴340时从其坐落位置升起。在一些情况中，珠子350可由玻璃制成，尽管还可设想其它材料(例如，聚合物、陶瓷或者其它电绝缘材料)。珠子350的形状在图解的实施例中为球形的，尽管它们可具有任何其它形状或者尺寸，并且响应于来自喷嘴340并且被引向探针本体270的第二端部330的流动而被升起期望的距离。如通常已知的那样，珠子350防止电极240、250腐蚀(例如，由于污垢)。特别地参照图7示出的实施例，可以因来自喷嘴340的流体射流撞击珠子350而将珠子350从喷嘴出口360竖直向上升起。珠子350可以移动到电极240、250(例如，铜阳极240)近侧并且磨擦和/或磨光阳极240，以移除任何刮擦、沉淀物或者腐蚀铜阳极240的其它物质。珠子350可具有足够大的尺寸，以有效接触和刮擦阳极240，而不会堵塞流体流出喷嘴340。同样，可使用任何数量的珠子350，所述任何数量的珠子350允许流体流量足够大和/或以适当流量抵达电极240、250，但抑制出现湍流或者所捕获的气泡。该实施例可防止因沉淀物或者沉积物阻塞探针200并且延长了探针200的使用寿命。另外，减小堵塞可以导致更准确地测量浓度。

现在参照图8A和8B，探针本体270的外表面310的一部分具有多条凹槽370，所述多条凹槽370限定在外表面310的一部分中，以引导流体从第二端部330(例如，位于探针本体270的上部部分260附近)返回到辅助流动通道190中。返回参照图7，环形间隙300与主要流动通道180流体连通，使得由凹槽370引导到环形空间中的流体被再次引导到主要流动通道180中。在一些情况中，进入和/或离开喷嘴340的流沿着图7示出的第一方向“c”(例如，竖直向上方向)定向，从凹槽370流入辅助流动通道中的流沿着第二方向“d”，其中，第一方向与第二方向相反。参照图8A和图8B，凹槽370可成形和定向成从第二端部330引导流体沿着凹槽370流入到位于喷嘴340和探针本体270之间的环形空间中。例如，凹槽370可关于探针本体270的上部部分260的长度的至少一部分成锥形、倾斜或者开槽，以将流动从第二端部330引导到环形空间中。在图8A和8B示出的实施例中，凹槽370径向向内朝向探针200的轴线成锥形。在图8A和8B示出的实施例中，四条凹槽370对称(例如，关于圆周)地定位在探针本体270的外表面310上。然而，可使用任何数量的将流引向环形空间的凹槽370。还可设想凹槽370的其它方向和/或形状。

在某些实施例中，探针本体270可构造成便于视觉检查流经探针本体270的流。操作者可通过视觉检查探针本体270确保流体的连续流接触电极240、250并且珠子350处于运动中以清洁电极240、250。在一个示例中，探针本体270由可透过可见光的聚合物制成，以便于视觉检查流过探针200的流动。例如，探针本体270可由可透过可见光的聚氯乙烯(PVC)制成。可替代地，在另一个示例中，探针本体270的一部分可具有透明窗口(例如，由玻璃和/或透明聚合物(诸如聚氯乙烯)制成，未示出)，以允许操作者检查探针200的状况。例如，探针本体270的仅仅一部分具有可透性，以允许操作者观察通道(例如，通过喷嘴并且朝向电极的通道)没有被堵塞以及检查电极(例如，阳极)状况。另外，珠子350可以具有非透明外表面310(例如，不透明和/或具有除了白色或者纯色(clear)的颜色)，以便于检查珠子350的运动。其它视觉辅助装置也可以包含到该实施例中以检查探针200的状况。

在利用传感器系统100测量流体性质的方法的一个实施例中，参照图4和图8A至图8B，流体首先在第一端部320处进入探针本体270的杆部290的中空部分280。流体沿着方向“c”竖直向上朝向喷嘴340行进。喷嘴340产生射流，以进一步从喷嘴出口360且朝向电极240、250垂直向上升起多颗珠子350，并且防止在阳极240和/或阴极250上出现沉淀物或者腐蚀。随后流体可以持续向上更远地流动，直到其触及探针本体270的上边缘为止，并且被引导到凹槽370中，所述凹槽370沿着探针本体270的上部部分260的圆周定位在外表面310上。凹槽370可以将流体沿着向下方向“d”引向辅助流动通道190而进入位于探针本体270和辅助流动通道190的壁之间的环形空间。因为环形空间与主要流动通道180流体连通，所以从凹槽370向下流入环形空间中的流体被进一步引导(例如，由于因诸如泵、文丘里管或者重力引发流的加压手段而产生的压差)到主要流动通道180中。然后，流体可以接触被流体流通地容纳的一个或多个传感器。所述一个或多个传感器可以测量一种或多种流体性质，诸如，pH值、温度、流量等。然后流体可经由歧管出口150流出歧管110和流过流体返回管路170，以再次进入到图1中示出的主要流动管路60。

多个可选特征可以结合到在此描述的传感器系统和方法中。例如，传感器系统可是反馈控制系统的一部分，其中，可将所测量的流体性质发送到微型控制器，以作出一项或多项决定。例如，基于所测量的pH值或者氯浓度，微型控制器可判定pH值或者氯的水平低于期望水平，并且可将适当剂量的添加剂(例如，消毒剂、杀菌剂)添加到流体中，以使得pH值或者氯水平达到期望值。另外，传感器系统可与操作者界面交互(例如，经由软件程序)，从而允许操作者读取和/或监测随着时间推移的各种流体性质。另外，若所测量的流体性质中的任意一个超出期望范围，传感器系统可警告操作者。

根据本发明的实施例的电流型传感器因改进的流体流动设计而确保精确测量氯浓度。在此公开的探针的实施例确保抵达电极的流体流稳定，从而促进从电极输出代表氯浓度的稳定信号。另外，流动通道可成形、定尺寸并且定向成允许抵达电极的流体的流量最优，从而确保可由电极产生具有足够幅度的信号输出。流动通道还抑制湍流并且最小化任何捕获的气泡，以提高电流型探针的信号输出。

传感器系统的某些实施例改进了传感器系统中的流体流动设计，所述流体流动设计减少了堵塞并且提供了通过传感器系统中的各个传感器的最优流量。本发明的实施例还促进使用较之已知设计更大的电极并且延长探针的操作寿命。根据本发明的某些实施例的传感器系统的制造成本低于普通的传感器系统。当结合到用于休闲泳池、温泉和水上公园的化学制品分配系统中时，根据本发明的某些实施例的传感器系统提供了对诸如水池、温泉和水塔中的休闲水体中的pH值和氯水平的改善的调节和控制。

因此，公开了本发明的实施例。尽管参照某些公开的实施例相当详细地描述了本发明，但是所公开的实施例是为了图解而非进行限制，并且本发明的其它实施例也是可行的。本领域技术人员将意识到可以在不背离本发明的精神的前提下进行各种改变、调整和修改。

Claims (18)

1.一种用于测量水中的氯浓度的传感器，所述传感器包括：

歧管，所述歧管包括：

歧管入口，所述歧管入口与流体供应管路流体连通，用于接收从源流至所述歧管的歧管流量；

歧管出口，所述歧管出口与流体返回管路流体连通，用于使得所述歧管流量从所述歧管返回到所述源；

主要流动通道，所述主要流动通道限定在所述歧管中并且与所述流体供应管路和所述流体返回管路流体连通，所述主要流动通道适于从所述歧管入口接收第一流量；和

辅助流动通道，所述辅助流动通道限定在所述歧管中，所述辅助流动通道适于从所述歧管入口接收第二流量，所述第二流量显著小于所述第一流量；

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与所述主要流动通道流体连通，用于测量流经所述主要流动通道的流体的一种或多种流体性质；和

探针，所述探针用于测量氯浓度，所述探针定位成与所述辅助流动通道流体连通，所述探针包括：

探针本体，所述探针本体限定了中空部分，所述探针本体具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述中空部分适于在所述第一端部近侧接收所述第二流量，所述探针本体成形和定向成将所述第二流量引向所述探针本体的所述第二端部，并且从所述探针本体的所述第二端部引向所述辅助流动通道；

多个电极，所述多个电极定位于所述中空部分中且在所述第二端部近侧并且接触所述中空部分中的流体，所述电极适于响应于存在于流体中的氯浓度而产生电流。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述歧管流量等于流经所述主要流动通道的所述第一流量和流经所述辅助流动通道的所述第二流量的总和。

3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道和所述辅助流动通道定向成，使得从所述探针本体的第二端部流经所述辅助流动通道的流体与被引向所述主要流动通道的流体混合。

4.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述探针本体与所述辅助流动通道同轴。

5.根据权利要求4所述的传感器系统，还包括喷嘴，所述喷嘴与所述探针本体的中空部分流体连通，所述喷嘴与所述探针本体和所述辅助流动通道同轴，所述喷嘴成形为使得喷嘴产生流经中空部分的流体射流并且将所述流体射流引向所述探针本体的第二端部。

6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道和所述辅助流动通道相互垂直地定向。

7.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道的截面面积大于所述辅助流动通道的截面面积。

8.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述电极包括铂阴极和铜阳极，所述铂阴极和所述铜阳极从所述第二端部朝向所述第一端部延伸到所述中空部分中。

9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述一个或多个传感器包括pH值传感器、温度传感器和流量计中的至少一者。

10.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述一个或多个传感器适于测量流经所述歧管的流体的pH值、导电性、温度和体积流量中的至少一者。

11.根据权利要求10所述的传感器系统，其中，所述一个或多个传感器适于同时测量流经所述歧管的流体的pH值、导电性、温度和体积流量中的至少两者。

12.一种位于传感器系统中的传感器探针，所述传感器探针基于在一对电极之间流动的电流来测量流体中的氯浓度，所述流体流经限定在所述传感器系统中的多条通道，所述传感器探针包括：

探针本体，所述探针本体具有：

中空部分，所述中空部分与所述传感器系统的第一流动通道流体连通；

第一端部，所述第一端部位于所述第一流动通道近侧；和

第二端部，所述第二端部位于所述第一端部远侧；和

喷嘴，所述喷嘴与所述探针本体的所述中空部分流体连通，所述喷嘴与所述探针本体的所述中空部分同轴，从而在喷嘴与探针本体之间限定了环形空间以及限定了第一流动通道，所述喷嘴从所述中空部分接收流体，所述喷嘴成形为将所述流体从所述中空部分引向所述第二端部；

所述探针本体的外表面的一部分具有限定在所述外表面的一部分中的多条凹槽，所述凹槽成形和定向成将流体从所述第二端部引导成沿着凹槽流到位于喷嘴和探针本体之间的环形空间中。

13.根据权利要求12所述的传感器探针，其中，所述环形空间与所述传感器系统的第二流动通道流体连通，使得由所述凹槽引导到所述环形空间中的流体被进一步引导到所述传感器系统的所述第二流动通道。

14.根据权利要求12所述的传感器探针，其中，所述喷嘴适于抑制在来自所述第一流动通道并且流向所述喷嘴的所述第二端部的流体中产生湍流。

15.根据权利要求14所述的传感器探针，所述传感器探针还包括多颗玻璃珠，所述多颗玻璃珠定位在所述喷嘴近侧，所述多颗玻璃珠适于响应于由所述喷嘴引向所述第二端部的流体而运动。

16.根据权利要求13所述的传感器探针，其中，从所述第一流动通道流至所述喷嘴的流动沿着第一方向定向，并且从所述凹槽流入所述第二流动通道中的流动沿着第二方向，其中，所述第一方向与所述第二方向相反。

17.根据权利要求12所述的传感器探针，其中，所述探针本体由可透过可见光的聚合物制成。

18.一种用于测量水中的氯浓度的传感器系统，所述传感器系统包括：

歧管，所述歧管包括一条或多条流动通道，以用于接收流体流；

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与所述歧管的所述一条或多条流动通道流体连通，所述传感器适于测量流经所述歧管的所述一条或多条流动通道的流体的一种或多种流体性质；

探针，所述探针用于测量氯浓度，所述探针定位成与所述歧管的所述一条或多条流动通道中的流动通道流体连通，所述探针包括：

探针本体，其适于容纳多个电极，所述多个电极适于响应于存在于所述流体中的氯浓度而产生电流，其中，所述探针本体定向成将流入的流体从所述歧管的一条或多条流动通道引向位于所述电极近侧的端部；和

多条凹槽，所述多条凹槽限定在所述探针本体的外表面上，所述凹槽成形和定向成将所述流体从位于所述电极近侧的所述端部朝向所述歧管的所述一条或多条流动通道引回。