CN113125516B - 宽量程恒温双极脉冲电导检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电导检测器技术领域，尤其涉及宽量程恒温双极脉冲电导检测器，包括：前盖、后盖、进液两通、出液两通、加热体、绕线棒、第一导管、第二导管、电路板和电导率检测模块。本发明通过设置腔体温度传感器和加热体温度传感器降低温度监测的误差，同时利用腔体温度传感器和加热体温度传感器实现局部精密控温，从而使整个电导池达到恒温效果，保证检测单元实现长时间高精度无漂移的测量。

Description

宽量程恒温双极脉冲电导检测器

技术领域

本发明涉及电导检测器技术领域，尤其涉及宽量程恒温双极脉冲电导检测器。

背景技术

电导检测器是对含卤、硫、氮化合物具有高选择性和高灵敏度的电化学检测器。它是据溶剂电导率的变化来检测原组分的含量。近年电导池体积已大大缩小，可与毛细管柱相连。它作为元素选择性检测器在环境保护、医药卫生和生物医学等领域得到广泛的应用。

传统电导检测器测量范围窄、分辨率低，同时不能对局部温度和整体温度进行精密调控，很难保证检测单元长时间高精度无偏移的测量。

因此本发明提出了宽量程恒温双极脉冲电导检测器。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其采用的技术方案如下：

宽量程恒温双极脉冲电导检测器，包括：前盖、后盖、进液两通、出液两通、加热体、绕线棒、第一导管、第二导管、电路板和电导率检测模块，所述前盖与后盖可拆卸连接于一起组成第一容置腔，所述加热体中具有加热腔，所述加热体主要由第一加热体与第二加热体构成，所述加热体固定安装于第一容置腔中，所述绕线棒与加热体固定连接且位于加热腔中，所述电导率检测模块包括第一电极模拟体、第二电极模拟体和池子模拟体，所述池子模拟体一端与第一电极模拟体连接，另一端与第二电极模拟体连接；所述电导率检测模块设置于加热腔中，所述第一导管一端与进液两通相连通，另一端与电导率检测模块相连通且所述第一导管缠绕于绕线棒上；目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温，所述第二导管一端与电导率检测模块相连通，另一端与出液两通相连通；所述加热腔中设置有用于检测加热腔内温度的腔体温度传感器，所述加热体上设置有用于检测加热体本身温度的加热体温度传感器，所述电路板与电导率检测模块、腔体温度传感器、加热体温度传感器及加热体电连接。

在上述技术方案基础上，所述绕线棒的头端形成有连接部例如为圆形，所述连接部通过螺钉与第一加热体及第二加热体连接，使得三者结合为一体。

在上述技术方案基础上，所述加热腔中具有分隔部，所述分隔部形成于第一加热体和/或第二加热体上，所述分隔部将加热腔分隔为两个相连通的腔室，所述绕线棒和电导率检测模块分置于两腔室中，所述分隔部背离出液两通的一侧具有一供第一导管通过的豁口。目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温。

在上述技术方案基础上，所述绕线棒的一端开设有轴向孔和第一径向孔，所述轴向孔和第一径向孔相连通，另一端开设有第二径向通孔；所述第一导管由轴向孔穿入自第一径向孔穿出螺旋缠绕于绕线棒上后自第二径向通孔穿出。目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温，同时方便导线的固定，结构紧凑。

在上述技术方案基础上，所述电路板设置于第一容置腔中，其接头穿过后盖。

在上述技术方案基础上，所述第一容置腔的六个内壁面上均设置有保温海绵，所述保温海绵将加热体包裹。

所述进液两通和出液两通通过连接件与加热体相连接。

在上述技术方案基础上，所述腔体温度传感器的数量为两个，一个腔体温度传感器固定安装在豁口中，另一个固定安装在电导率检测模块所在的腔室中且位于第二电极模拟体一侧；所述加热体温度传感器的数量为两个，两个加热体温度传感器分别安装在加热体两侧且位于加热体内部。

所述电路板上设有与所述第一电极模拟体、第二电极模拟体连接，用于处理电极模拟体所采集的电流信号的信号处理模块，所述信号处理单元包括相干解调器和微电流放大电路，其中，

所述微电流放大电路包括信号连接器、信号激励电路、级联放大电路和程控增益电路；

所述信号激励电路为DDC直接脉冲频率合成芯片，所述级联放大电路包括正向运算放大器、反向运算放大器、跟随运算放大器和耦合电容，所述程控增益电路包括多档跨阻运算放大器、模拟开关和电位器；

所述信号激励电路输入端连接所述信号连接器，信号激励电路输出端经级联放大电路后分为两路，一路连接第一电机模拟体，第二电极模拟体经程控增益电路连接相干解调器信号输入端；另一路连接相干解调器调制参考端。

宽量程恒温双极脉冲电导检测器，包括：前盖、后盖、进液两通、出液两通、加热体、绕线棒、导管、电路板和电导率检测模块，所述前盖与后盖可拆卸连接于一起组成第一容置腔，所述加热体中具有加热腔，所述加热体主要由第一加热体与第二加热体构成，所述加热体固定安装于第一容置腔中，所述绕线棒与加热体固定连接且位于加热腔中，所述电导率检测模块包括激励线圈和感应线圈，所述电导率检测模块设置于加热腔中，所述第一导管一端与进液两通相连接，另一端缠绕于绕线棒上并穿过电导率检测模块后与出液两通相连接；所述加热腔中设置有用于检测加热腔内温度的腔体温度传感器，所述加热体上设置有用于检测加热体本身温度的加热体温度传感器，所述电路板与电导率检测模块、腔体温度传感器、加热体温度传感器及加热体电连接。

本发明具有如下优点：一、该宽量程恒温双极脉冲电导检测器，通过设置腔体温度传感器和加热体温度传感器降低温度监测的误差，同时利用腔体温度传感器和加热体温度传感器实现局部精密控温，从而使整个电导池达到恒温效果，保证检测单元实现长时间高精度无漂移的测量。

二、该宽量程恒温双极脉冲电导检测器，通过设置绕线棒、分隔部和保温海绵增强了加热腔内流路温度的均匀性和可控性。

三、该宽量程恒温双极脉冲电导检测器，通过解调对数放大器(逐级检波对数放大器)，它具有分段线性近似性质，形成对数级联后，可得到很好的对数传递函数，在整个动态范围内对数精度高，采用多个级联线性放大器，动态范围增大，将测量的动态范围提升至6个数量级(0.1～65000μS)；电位器连接到运放电路，由该放大电路负端与电路输出端相连，让温度传感器的自由端的参考温度能做到更加的适当。用正负温度系数的元件相结合,正好正负相平衡,减小误差。从而是整个电导池达到恒温效果，保证检测单元实现长时间高精度无漂移的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1：为本发明的分解结构示意图其一；

图2：为本发明的分解结构示意图其二；

图3：为本发明的主视结构示意图；

图4：为本发明的主视剖视结构示意图；

图5：为本发明的在A处的剖视结构示意图；

图6：为本发明的在B处的剖视结构示意图；

图7：为本发明所述信号处理模块的电路原理图；

图8：为本发明所述模拟开关的外围接线图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，包括：前盖1、后盖2、进液两通3、出液两通4、加热体5、绕线棒7、第一导管、第二导管、电路板8和电导率检测模块10，所述前盖1与后盖2可拆卸连接于一起组成第一容置腔，所述加热体5中具有加热腔5a，所述加热体5主要由第一加热体5-1与第二加热体5-2构成，所述加热体5固定安装于第一容置腔中，所述绕线棒7与加热体5固定连接且位于加热腔5a中，所述电导率检测模块10包括第一电极模拟体10-1、第二电极模拟体10-2和池子模拟体10-3，所述池子模拟体10-3一端与第一电极模拟体10-1连接，另一端与第二电极模拟体10-2连接；所述电导率检测模块10设置于加热腔5a中，所述第一导管一端与进液两通3相连通，另一端与电导率检测模块相连通且所述第一导管缠绕于绕线棒7上；目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温，所述第二导管一端与电导率检测模块相连通，另一端与出液两通4相连通；所述加热腔5a中设置有用于检测加热腔内温度的腔体温度传感器52，所述加热体5上设置有用于检测加热体本身温度的加热体温度传感器51，所述电路板8与电导率检测模块10、腔体温度传感器、加热体温度传感器及加热体5电连接。

在上述技术方案基础上，所述绕线棒7的头端形成有连接部7a例如为圆形，所述连接部7a通过螺钉与第一加热体5-1及第二加热体5-2连接，使得三者结合为一体。

在上述技术方案基础上，所述加热腔5a中具有分隔部50，所述分隔部50形成于第一加热体5-1和/或第二加热体5-2上，所述分隔部50将加热腔5a分隔为两个相连通的腔室，所述绕线棒7和电导率检测模块10分置于两腔室中，所述分隔部50背离出液两通4的一侧具有一供第一导管通过的豁口50a。目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温。

在上述技术方案基础上，所述绕线棒7的一端开设有轴向孔70和第一径向孔71，所述轴向孔70和第一径向孔71相连通，另一端开设有第二径向通孔72；所述第一导管由轴向孔70穿入自第一径向孔71穿出螺旋缠绕于绕线棒7上后自第二径向通孔72穿出。绕线棒7目的是增加加热面积，可实现更好地保温、控温，同时绕线棒7及其轴向孔70、第一径向孔71和第二径向通孔72方便导线的固定，结构紧凑。

在上述技术方案基础上，所述电路板8设置于第一容置腔中，其接头穿过后盖2。

在上述技术方案基础上，所述第一容置腔的六个内壁面上均设置有保温海绵9，所述保温海绵将加热体5包裹。

所述进液两通3和出液两通4通过连接件11与加热体5相连接。

在上述技术方案基础上，所述腔体温度传感器52的数量为两个，一个腔体温度传感器52固定安装在豁口50a中，另一个固定安装在电导率检测模块10所在的腔室中且位于第二电极模拟体10-2一侧；所述加热体温度传感器51的数量为两个，两个加热体温度传感器51分别安装在加热体5两侧且位于加热体5内部。

工作原理：液体从进液两通3进入第一导管(图中未示出)中，然后沿着第一导管运动。第一导管从轴向孔70穿入，从第一径向孔71穿出，然后向靠近第二径向通孔72方向螺旋缠绕绕线棒7的外侧面，最后穿过第二径向通孔72。穿过第二径向通孔72后，第一导管经豁口50a进入加热腔5a的另一个腔室，然后第一导管与第一电极模拟体10-1固定连接。液体从第一电极模拟体10-1进入到池子模拟体10-3中，并经第二电极模拟体10-2进入到第二导管。然后液体沿着第二导管运动，最后从出液两通4离开本装置。

加热体5的热量通过接触传递到绕线棒7上，然后通过接触从绕线棒7传递到第一导管上。第一导管缠绕在绕线棒7受热均匀。第一导管脱离与绕线棒7接触后，通过加热腔5a内的空气对第一导管进行热传递。

检测温度时，腔体温度传感器52检测到的温度的平均值作为液体的温度。加热体温度传感器51起到精准调节加热体5温度的作用，加热体5的温度和加热腔5a之间可以通过对比进行确定(二者温度通过函数确定或通过对比数据的表格确定)，如加热体5的温度为90度，则加热腔5a为85度，此时需要将加热腔5a的温度调节到85度，加热体5的温度可以直接调节到90度，不需要根据腔体温度传感器52反应的温度不断调节加热体5的加热量，提高了温控的精度。

其中，分隔部50可以增加了加热腔5a内的加热面积，使温度更均匀。

将加热体5作为池体的外壳，加热时可使加热腔5a在密闭情况均匀受热，同时多点温控在池体的两侧嵌入温控传感器可实时监测温度对局部进行精密控温，当腔体内温度低于设定温度时，可及时进行信号反馈重新进行加热。采用稳压二极管，热敏电阻，通过一个可调电位器连接到运放电路，由该放大电路负端与电路输出端相连，让温度传感器的自由端的参考温度能做到更加的适当。用正负温度系数的元件相结合,正好正负相平衡,减小误差。从而是整个电导池达到恒温效果，保证检测单元实现长时间高精度无漂移的测量。

通过解调对数放大器(逐级检波对数放大器)，它具有分段线性近似性质，形成对数级联后，可得到很好的对数传递函数，在整个动态范围内对数精度高，采用多个级联线性放大器，动态范围增大，将测量的动态范围提升至6个数量级(0.1～65000μS)。

实施例2

如图1至图6所示，本实施例的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，包括：前盖1、后盖2、进液两通3、出液两通4、加热体5、绕线棒7、导管、电路板8和电导率检测模块10，所述前盖1与后盖2可拆卸连接于一起组成第一容置腔，所述加热体5中具有加热腔5a，所述加热体5主要由第一加热体5-1与第二加热体5-2构成，所述加热体5固定安装于第一容置腔中，所述绕线棒7与加热体5固定连接且位于加热腔5a中，所述电导率检测模块10包括激励线圈和感应线圈，所述电导率检测模块设置于加热腔5a中，所述第一导管一端与进液两通3相连接，另一端缠绕于绕线棒7上并穿过电导率检测模块10后与出液两通4相连接；所述加热腔5a中设置有用于检测加热腔内温度的腔体温度传感器，所述加热体5上设置有用于检测加热体本身温度的加热体温度传感器，所述电路板8与电导率检测模块10、腔体温度传感器、加热体温度传感器及加热体5电连接。

工作原理：液体从进液两通3进入第一导管(图中未示出)中，然后沿着第一导管运动。第一导管从轴向孔70穿入，从第一径向孔71穿出，然后向靠近第二径向通孔72方向螺旋缠绕绕线棒7的外侧面，最后穿过第二径向通孔72。穿过第二径向通孔72后，第一导管经豁口50a进入加热腔5a的另一个腔室，然后第一导管穿过电导率检测模块10后与出液两通4连接。液体经过第一导管后从出液两通4离开本装置。

当液体的电导率发生变化时，就会引起激励线圈和感应线圈中感应信号间相位的改变，通过该相位差和液体电导率之间的函数关系计算电导率的大小；电容检测由作为极板之一的激励线圈分别和其两侧的感应线圈形成的两个电容式传感器实现，当液体流入第一导管时，激励线圈分别和感应线圈组成的两个电容式传感器的介电常数会发生改变，介电常数的改变会引起电容传感器电容输出值的变化，而液体介电常数的数值大小正是受到其电导率变化的影响，通过该电容传感器电容输出值和被测液体电导率至今的函数关系计算电导率的大小。

实施例3：

如图7、8所示，实施例3为在实施例1方案基础上的进一步方案，包含实施例1的内容，所述电路板8上设有与所述第一电极模拟体10-1、第二电极模拟体10-2连接，用于处理电极模拟体所采集的电流信号的信号处理模块800，所述信号处理单元800包括相干解调器81和微电流放大电路，其中，

所述微电流放大电路包括信号连接器82、信号激励电路83、级联放大电路84和程控增益电路85；

所述信号激励电路83为DDC直接脉冲频率合成芯片，所述级联放大电路84包括正向运算放大器841、反向运算放大器842、跟随运算放大器843和耦合电容844，所述程控增益电路85包括多档跨阻运算放大器851、模拟开关852和电位器853；

所述信号激励电路83输入端连接所述信号连接器82，信号激励电路83输出端经级联放大电路84后分为两路，一路连接第一电机模拟体10-1，第二电极模拟体10-2经程控增益电路85连接相干解调器81信号输入端；另一路连接相干解调器81调制参考端。

工作原理：电导率检测模块进样后，第一、二电极模拟体形成通路，感应线圈经信号连接器接入DDC，于DDC生成激励信号后，经过级联放大电路的反向运算放大器和跟随运算放大器两级放大整形滤波，可得到很好的对数传递函数，在整个动态范围内对数精度高，采用多个级联线性放大器，动态范围增大，将测量的动态范围提升至6个数量级(0.1～65000μS)，然后经过耦合电容分为两路输出，一路输出到第一电极模拟体和第二电极模拟体，再经程控增益电路输出到相干解调器，程控增益电路利用跨阻运算放大器实现电流信号转换为电压信号，同时利用模拟开关切换采样电阻阻值实现对电流信号的多级放大，提高信号动态范围；电位器连接到运放电路上，由该跨阻运算放大电路负端与电路输出端相连，让温度传感器的自由端的参考温度能做到更加的适当，通过电路板上相应的PID调节算法模块和电压控制场效应管来控制加热体，利用正负相平衡来减小误差，从而是整个电导池达到恒温效果，保证检测单元实现长时间高精度无漂移的测量；另一路输出到相干解调器形成相干调制参考端，相干解调器采用相干解调原理去除噪声，只将激励信号相干的信号输出。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其特征在于，包括：前盖（1）、后盖（2）、进液两通（3）、出液两通（4）、加热体（5）、绕线棒（7）、第一导管、第二导管、电路板（8）和电导率检测模块（10），所述前盖（1）与后盖（2）可拆卸连接于一起组成第一容置腔，所述加热体（5）中具有加热腔（5a），所述加热体（5）主要由第一加热体（5-1）与第二加热体（5-2）构成，所述加热体（5）固定安装于第一容置腔中，所述绕线棒（7）与加热体（5）固定连接且位于加热腔（5a）中，所述电导率检测模块（10）包括第一电极模拟体（10-1）、第二电极模拟体（10-2）和池子模拟体（10-3），所述池子模拟体（10-3）一端与第一电极模拟体（10-1）连接，另一端与第二电极模拟体（10-2）连接；所述电导率检测模块（10）设置于加热腔（5a）中，所述第一导管一端与进液两通（3）相连通，另一端与电导率检测模块相连通且所述第一导管缠绕于绕线棒（7）上；所述第二导管一端与电导率检测模块相连通，另一端与出液两通（4）相连通；所述加热腔（5a）中设置有用于检测加热腔内温度的腔体温度传感器（52），所述加热体（5）上设置有用于检测加热体本身温度的加热体温度传感器（51），所述电路板（8）与电导率检测模块（10）、腔体温度传感器、加热体温度传感器及加热体（5）电连接，所述加热腔（5a）中具有分隔部（50），所述分隔部（50）形成于第一加热体（5-1）和/或第二加热体（5-2）上，所述分隔部（50）将加热腔（5a）分隔为两个相连通的腔室，所述绕线棒（7）和电导率检测模块（10）分置于两腔室中，所述分隔部（50）背离出液两通（4）的一侧具有一供第一导管通过的豁口（50a）,所述腔体温度传感器（52）的数量为两个，一个腔体温度传感器（52）固定安装在豁口（50a）中，另一个固定安装在电导率检测模块（10）所在的腔室中且位于第二电极模拟体（10-2）一侧；所述加热体温度传感器（51）的数量为两个，两个加热体温度传感器（51）分别安装在加热体（5）两侧且位于加热体（5）内部；所述电路板（8）上设有与所述第一电极模拟体（10-1）、第二电极模拟体（10-2）连接，用于处理电极模拟体所采集的电流信号的信号处理模块（800），所述信号处理单元（800）包括相干解调器（81）和微电流放大电路，其中，所述微电流放大电路包括信号连接器（82）、信号激励电路（83）、级联放大电路（84）和程控增益电路（85）；所述信号激励电路（83）为DDC直接脉冲频率合成芯片，所述级联放大电路（84）包括正向运算放大器（841）、反向运算放大器（842）、跟随运算放大器（843）和耦合电容（844），所述程控增益电路（85）包括多档跨阻运算放大器（851）、模拟开关（852）和电位器（853）；所述信号激励电路（83）输入端连接所述信号连接器（82），信号激励电路（83）输出端经级联放大电路（84）后分为两路，一路连接第一电机模拟体（10-1），第二电极模拟体（10-2）经程控增益电路（85）连接相干解调器（81）信号输入端；另一路连接相干解调器（81）调制参考端。

2.根据权利要求1所述的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其特征在于：所述绕线棒（7）的头端形成有连接部（7a），所述连接部（7a）通过螺钉与第一加热体（5-1）及第二加热体（5-2）连接，使得三者结合为一体。

3.根据权利要求1所述的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其特征在于：所述绕线棒（7）的一端开设有轴向孔（70）和第一径向孔（71），所述轴向孔（70）和第一径向孔（71）相连通，另一端开设有第二径向通孔（72）；所述第一导管由轴向孔（70）穿入自第一径向孔（71）穿出螺旋缠绕于绕线棒（7）上后自第二径向通孔（72）穿出。

4.根据权利要求1所述的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其特征在于：所述电路板（8）设置于第一容置腔中，其接头穿过后盖（2）。

5.根据权利要求1所述的宽量程恒温双极脉冲电导检测器，其特征在于：所述第一容置腔的六个内壁面上均设置有保温海绵（9），所述保温海绵将加热体（5）包裹。

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