CN114137037B - 测量设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种测量设备，该测量设备包括：第一电极，该第一电极浸入储存在测量槽中的样品水中；第二电极，该第二电极浸入样品水中；以及控制器，该控制器：使电源引起电流在第一电极和第二电极之间流过样品水；基于第一数字信号检测模拟信号的波动不小于预定值的中断；并且基于第二数字信号计算测量目标在样品水中的浓度。通过以第一采样周期对模拟信号进行采样来获取第一数字信号。模拟信号基于流过样品水的电流。通过以比第一采样周期长的第二采样周期对模拟信号进行采样来获取第二数字信号。

Description

测量设备

技术领域

总体而言，本发明涉及一种测量设备。

背景技术

传统上，已知有通过使用在样品水中旋转的电极来测量样品水中的氯浓度的测量设备(例如，参见专利文献1)。

专利文献

专利文献1 JP 2008-164408 A

在电流流过样品水的状态下，测量设备通过在预定的时机测量电流大小来计算样品水中的氯浓度。无论测量的时机如何，流过样品水的电流大小都可能发生波动。检测流过样品水的电流大小的波动有利于理解测量设备的状态。

发明内容

本发明的一个或多个实施例提供了一种其状态易于理解的测量设备。

根据一个或多个实施例的测量设备包括控制单元。所述控制单元基于以第一采样周期对基于流过样品水的电流的信号进行采样得到的数据，检测信号波动不小于预定值的中断，并基于以比所述第一采样周期长的第二采样周期对信号进行采样得到的数据，计算测量目标在所述样品水中的浓度。通过这样做，所述控制单元可以在以高频率执行用于检测中断的计算的同时仅减少用于计算所述测量目标的浓度的计算次数，并且所述控制单元可以减少整体计算负担。结果，实现了比计算所述测量目标的浓度的周期更短的时间量的电压波动检测以及计算负担的减轻。

在根据一个或多个实施例的测量设备中，所述控制单元可以通过提取以所述第一采样周期采样的数据的一部分来生成以所述第二采样周期采样的数据。通过这样做，仅由一个AD转换器就能获取两种采样周期的数据。结果，通过简单的配置实现了比计算所述测量目标的浓度的周期更短的时间量的电压波动检测以及计算负担的减轻。

根据一个或多个实施例的测量设备还可以设置有以所述第一采样周期对信号进行采样的第一AD转换器和以所述第二采样周期对信号进行采样的第二AD转换器。所述控制单元可以从所述第一AD转换器获取以所述第一采样周期采样的数据，并且从所述第二AD转换器获取以所述第二采样周期采样的数据。通过这样做，所述第二采样周期不必是所述第一采样周期的自然数倍。结果，可以自由地决定采样周期。

在根据一个或多个实施例的测量设备中，所述控制单元可以基于检测到的中断的频率与判定值之间的比较来确定预防性维护的时机。这样做使得易于理解所述测量设备的维护时机。结果，提高了测量设备的便利性。

根据一个或多个实施例的测量设备还可以设置有浸入样品水中的第一电极以及使所述第一电极以可由所述控制单元改变的旋转速度旋转的马达。通过这种配置，所述测量设备可以在各种驱动模式下操作。结果，提高了所述测量设备的便利性。

在根据一个或多个实施例的测量设备中，当所述旋转速度为正值时，所述马达可以正向旋转(其为顺时针或逆时针)，并且当所述旋转速度为负值时，所述马达可以沿与所述正向相反的方向旋转。所述控制单元可以控制所述马达的旋转，使得在计算所述测量目标在所述样品水中的浓度的测量模式下操作的情况下，所述旋转速度在正值和负值之间交替变化。通过这样做，所述第一电极变得较不可能沿一个方向拉伸。结果，延长了所述第一电极的寿命。也就是说，推迟了维护的时机。

在根据一个或多个实施例的测量设备中，所述控制单元可以控制所述马达的旋转，使得在不计算所述测量目标在所述样品水中的浓度的待机模式下操作的情况下所述旋转速度的绝对值小于在计算所述测量目标在所述样品水中的浓度的测量模式下操作的情况下所述旋转速度的绝对值。通过这样做，所述第一电极或与旋转的第一电极电连接的滑环变得较不可能被磨损。结果，延长了部件的寿命。也就是说，推迟了维护的时机。

在根据一个或多个实施例的测量设备中，所述控制单元可以基于流过具有已知测量目标浓度的标准样品水的电流的大小来控制所述旋转速度。通过这样做，减小了所述测量目标的浓度的计算结果误差。结果，提高了所述测量设备的便利性。

根据一个或多个实施例，提供了一种其状态易于理解的测量设备。

附图说明

图1是示出了根据一个或多个实施例的测量设备的配置示例的截面图。

图2是示出了根据一个或多个实施例的测量设备的配置示例的框图。

图3是示出了由电压转换单元转换的电压随时间波动的一个示例的图。

图4是示出了检测到中断的频率随时间波动的一个示例的图。

图5是示出了测量设备的另一配置示例的框图。

具体实施方式

在一个或多个实施例中，描述了图1和图2所示的测量设备1。测量设备1通过向电极所浸入的样品水施加预定的电压并将流过样品水的电流转换为电压来执行采样，并且基于采样电压计算测量目标在样品水中的浓度。测量目标可以包括例如氯、溴或碘。测量目标可以包括例如金属离子。

下面将在与比较示例进行比较的同时描述根据一个或多个实施例的测量设备1。

(比较示例)

描述了根据一个或多个实施例的测量设备1的比较示例的测量设备。根据比较示例的测量设备通过以预定的采样周期测量从流过样品水的电流转换的电压来计算样品水中的氯浓度。

这里，测量设备1的状态会因各种因素而改变。测量设备1的状态可以从由流过样品水的电流转换的电压的波动来理解。电压可能在比采样周期短的时间量内波动。在短时间量内的电压波动可以表示测量设备1的状态。比较示例的测量设备不能检测比采样周期短的时间量的电压波动，使得难以理解测量设备1的状态。

如果在比较示例的测量设备中简单地缩短采样周期，尽管会检测到短时间量的电压波动，但是基于采样电压的氯浓度计算将成为过大的负担。试图实现短时间量的电压波动检测并减轻该负担。

根据一个或多个实施例，测量设备1可以检测短时间量的电压波动并减轻该负担。

(根据本公开的一个或多个实施例的测量设备1的配置示例)

如图1和图2所示，根据一个或多个实施例的测量设备1设置有储存样品水的测量槽40以及通过使电流流过样品水来测量样品水的特性的测量单元。在一个或多个实施例中，测量设备1测量样品水中的氯浓度作为样品水的特性。也就是说，在一个或多个实施例中，假设测量目标是氯。测量目标不限于氯，可以是各种其它物质。测量单元设置有控制单元10(控制器)、电源20、电压转换单元26、AD转换器27、第一电极21以及第二电极22。

控制单元10通过控制电源20使电流通过第一电极21和第二电极22流过样品水。电压转换单元26将流过样品水的电流转换为电压。AD转换器27对由电压转换单元26转换的电压进行采样。控制单元10从AD转换器27获取采样电压，并基于所获取的电压计算样品水中的氯浓度。

控制单元10可以被配置为包括例如CPU(中央处理器)的处理器。控制单元10可以通过使处理器执行预定的程序来实现预定的功能。

测量设备1还可以设置有存储单元。存储单元可以存储在控制单元10的操作中使用的各种信息、用于实现控制单元10的功能的程序等。该存储单元可以用作控制单元10的工作存储器。该存储单元可以由例如半导体存储器构成。存储单元可以包括在控制单元10中，或者与控制单元10分开配置。

测量设备1还可以设置有输出单元。输出单元输出从控制单元10获取的信息。具体而言，输出单元输出由控制单元10计算出的样品水中的氯浓度。输出单元可以通过直接地或经由外部设备等输出例如字符、形状或图像的视觉信息来向用户通知信息。输出单元可以设置有显示设备，或具有连接到显示设备的有线或无线连接。显示设备可以包括各种显示器，例如液晶显示器。输出单元可以通过直接地或经由外部设备等输出例如音频的听觉信息来向用户通知信息。输出单元可以设置有例如扬声器的音频输出设备，或具有连接到音频输出设备的有线或无线连接。输出单元可以通过直接地或经由外部设备等不仅输出视觉信息而且输出用户可以通过另一种感觉感测的信息来向用户通知信息。输出单元可以包括在控制单元10中，或者与控制单元10分开配置。

第一电极21和第二电极22容纳在测量槽40中，以浸入储存在测量槽40中的样品水中。电源20串联连接在第一电极21和第二电极22之间，并在第一电极21和第二电极22之间产生电势差。通过电源20在第一电极21和第二电极22之间产生电势差，电流流过位于第一电极21和第二电极22之间的样品水。

第一电极21具有主体和工作电极23。主体被配置为圆柱体并插入测量槽40中。主体由例如树脂的绝缘体构成。工作电极23位于主体的尖端侧(插入测量槽40的一侧)以浸入样品水中，通过与样品水接触而使电流流过样品水。流过样品水的电流通过工作电极23流向第一电极21。工作电极23被配置为包括例如金(Au)的金属或另一导电性材料。在一个或多个实施例中，假定工作电极23被配置为包括金。

电压转换单元26与连接第一电极21、第二电极22和样品水的电路串联连接，将流过样品水的电流转换成电压，并且输出该电压。从流过样品水的电流转换的电压也被称为基于流过样品水的电流的信号(模拟信号)。电压转换单元26可以被配置为包括例如电阻器。由电压转换单元26输出的电压是模拟信号。AD转换器27通过以预定的采样周期对由电压转换单元26输出的电压的模拟信号进行采样来将模拟信号转换为数字信号，并将数字信号输出至控制单元10。由AD转换器27输出的数字信号与流过样品水的电流的大小相对应。

流过样品水的电流的大小至少基于样品水中的氯浓度来确定。因此，控制单元10可以基于与流过样品水的电流的大小相对应的数字信号来计算样品水中的氯浓度。通过电压转换单元26和AD转换器27获取与流过样品水的电流的大小相对应的数字信号。控制单元10还可以基于在第一电极21和第二电极22之间产生的电势差的大小来计算样品水中的氯浓度。控制单元10还可以基于第一电极21和第二电极22浸入样品水中的部分的形状来计算样品水中的氯浓度。控制单元10可以基于流过具有已知氯浓度的标准样品水的电流的测量结果来生成校准曲线的函数或表格。控制单元10可以基于流过样品水的电流的测量结果和校准曲线来计算样品水中的氯浓度。

流过样品水的电流受到经由样品水在工作电极23和第二电极22之间流动的扩散电流的大小的限制。扩散电流的大小极大地受到在工作电极23的表面附近产生的扩散层的状态的影响。因此，随着扩散层的状态变得越稳定，由电压转换单元26和AD转换器27获取的数字信号所表示的电压的测量值也变得越稳定。扩散层由工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布形成。工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布由流过样品水的电流产生。通过稳定工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布来稳定扩散层的状态。

工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布根据扩散电流而变化。通过位于工作电极23的表面附近的样品水发生稳定地交换，工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布稳定到稳定状态。测量设备1通过使具有工作电极23的第一电极21旋转来稳定地交换工作电极23的表面附近的样品水。

因此，测量单元还设置有使第一电极21旋转的马达30。第一电极21可以形成为具有纵向的杆状。马达30连接到第一电极21，使得第一电极21围绕沿着第一电极21的纵向方向的旋转轴21A旋转。在测量设备1处于启动状态期间，马达30可以按可变的旋转速度旋转。例如，马达30的旋转速度可以升高和降低。也就是说，马达被配置为能够改变其旋转速度。当测量设备1仍然处于启动状态时，马达30可以通过使旋转速度为零来停止旋转。在一个或多个实施例中，旋转速度可以等同于马达控制中的旋转速率、旋转频率等。

马达30的旋转速度影响工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布。结果，马达30的旋转速度影响扩散电流的大小。具体而言，马达30的旋转速度越高，流过具有相同氯浓度的样品水的扩散电流越大。通过提高马达30的旋转速度，即使在样品水的氯浓度较低的情况下，测量设备1也可以增大扩散电流，并且可以容易地计算氯浓度。也就是说，测量设备1可以通过提高马达30的旋转速度来提高氯浓度的检测灵敏度。

此外，马达30可以改变旋转方向。具体而言，当从马达30沿着第一电极21的纵向朝向测量槽40观察第一电极21时，马达30可以使第一电极21顺时针或逆时针旋转。在一个或多个实施例中，第一电极21的顺时针和逆时针旋转分别被称为正向旋转和反向旋转。第一电极21正向旋转时的旋转速度由正值表示。第一电极21反向旋转时的旋转速度由负值表示。

如上所述，马达30的旋转速度影响扩散电流的大小。然而，马达30的旋转方向不影响扩散电流的大小。当马达30的旋转速度可以变为负值时，马达30的旋转速度的绝对值越大，扩散电流越大。

测量单元还设置有滑环25和电刷24，使得即使在第一电极21旋转的状态下也可以电连接到电源20。滑环25通过由马达30驱动而与第一电极21一起旋转。电刷24被设置成与滑环25的圆柱表面接触。电刷24压靠在滑环25上，使得即使在滑环25旋转时也可以持续接触滑环25。

测量槽40设置有容纳第一电极21的第一电极容纳部41以及容纳第二电极22的第二电极容纳部42。测量槽40将样品水储存在第一电极容纳部41和第二电极容纳部42中。测量槽40还设置有通道43，样品水通过该通道43在第一电极容纳部41和第二电极容纳部42之间通行。测量槽40还设置有接受样品水的入口和排出样品水的出口。

如上所述，扩散电流在工作电极23的表面和样品水之间流动。这里，扩散电流的大小基于工作电极23的表面积来确定。当污垢附着于工作电极23的表面时，扩散电流流向工作电极23的有效表面积减小。也就是说，工作电极23表面上的污垢影响扩散电流的大小。

因此，为了能够清洁工作电极23表面上的污垢，测量设备1在使工作电极23的表面与例如陶瓷珠或玻璃珠的粒状构件44接触的同时使第一电极21旋转。为了使工作电极23的表面与粒状构件44接触，测量槽40将粒状构件44与样品水一起容纳在第一电极容纳部41中。也就是说，粒状构件44位于测量槽40的内部。通过这样做，当第一电极21容纳在第一电极容纳部41中时，粒状构件44接触工作电极23。通过在粒状构件44与工作电极23接触的状态下使第一电极21旋转，粒状构件44相对工作电极23的表面产生摩擦，并减少附着于工作电极23表面上的污垢。也就是说，粒状构件44能够清洁工作电极23的表面。

工作电极23的表面由粒状构件44清洁，但也可能由于与粒状构件44的摩擦而变形或磨损。工作电极23表面的变形或磨损导致经由样品水在工作电极23和第二电极22之间流动的扩散电流变得不稳定。

例如，当工作电极23由金属构成时，由于与粒状构件44的摩擦，工作电极23在第一电极21的主体的表面上被拉伸得很薄。通过工作电极23被拉伸，工作电极23的表面积发生变化。此外，通过工作电极23发生磨损，工作电极23的表面积可变小。工作电极23的表面积变化改变了扩散电流的大小，并导致扩散电流变得不稳定。结果，样品水中的氯浓度的计算精度降低。

此外，通过工作电极23被拉伸，工作电极23变薄并且更容易从第一电极21剥离。当工作电极23即将或实际从第一电极21剥离时，扩散电流可能突然变化。也就是说，工作电极23的分离导致扩散电流变得不稳定。结果，样品水中的氯浓度的计算精度降低。

从上述可知，工作电极23的的变形或磨损导致扩散电流变得不稳定。因此，在工作电极23变形或磨损时，需要更换第一电极21。结果，电极表面的变形或磨损缩短了第一电极21的寿命。

(检测短时间量的电压波动的操作示例)

如上所述，根据一个或多个实施例的测量设备1基于以预定的采样周期对信号(流过样品水的电流到电压的转换)进行采样得到的数据来计算样品水中的氯浓度。

这里，从流过样品水的电流转换的电压可以包括由图3所示的电压随时间波动的图中的尖状波形表示的波动。产生尖状波形的现象也被称为中断。尖状波形也被称为中断波形。中断波形由电压的下降量和电压下降持续的时间量表示。电压的下降量也被称为深度。电压下降持续的时间量也被称为宽度。

中断可响应于滑环25和电刷24之间的接触状态变化而发生。例如，中断会在滑环25和电刷24之间的接触电阻增加时发生。中断会由于滑环25或电刷24的劣化而发生。也就是说，检测中断生成对于理解滑环25或电刷24的劣化状态是有用的。通过检测中断生成，可以在适当的时机更换或清洁滑环25或电刷24。

然而，由于中断引起的电压波动在比预定的采样周期短的时间量内发生。例如，由于中断而生成的电压波动持续1毫秒量级的时间量。同时，对数据进行采样以计算氯浓度的预定采样周期为1秒量级。因此，难以基于以预定的采样周期采样的数据来检测中断。如上所述，当简单地缩短预定的采样周期时(例如，当预定的采样周期缩短到1毫秒量级时)，尽管可以检测中断，但计算氯浓度的负担增加。

例如，通过如下操作，根据一个或多个实施例的测量设备1可以实现比预定的采样周期(即计算氯浓度的周期)短的时间量的电压波动检测，并且可以实现包括计算氯浓度的负担的总负担的减轻。

＜基于一部分采样数据的氯浓度计算＞

控制单元10通过以第一采样周期对流过样品水的电流的大小进行采样来获取电压数据。控制单元10从n个采样数据点中提取一个数据点。这里，n是不小于2的自然数。控制单元10基于所提取的数据点计算氯浓度。换句话说，为了计算样品水中的氯浓度，控制单元10不使用以第一采样周期采样的所有数据，而是使用数据的一部分。

从n个数据点中提取的一个数据点对应于以比第一采样周期大n倍的周期采样的数据。也就是说，用于计算氯浓度的一部分数据也可以被称为以比第一采样周期长的第二采样周期采样的数据。控制单元10可以通过从以第一采样周期采样的数据中提取一部分数据来生成以第二采样周期采样的数据。然后，基于以比第一采样周期长的第二采样周期采样的数据，控制单元10可以计算样品水中的氯浓度。

同时，基于以第一采样周期采样的数据，控制单元10检测中断。可以将以第一采样周期采样的数据指示为通过以第一采样周期对基于流过样品水的电流的模拟信号进行采样而获取的第一数字信号。当电压的下降量变得不小于预定值时，控制单元10可以确定中断波形已经出现。控制单元10可以计算检测到中断的频率。可以将该频率计算为每单位时间出现的中断波形的数量。控制单元10可以计算中断波形的宽度或深度。

如上所述，控制单元10基于以第一采样周期采样的数据来检测中断，并且在这样做的同时，基于以第二采样周期采样的数据来计算样品水中的氯浓度。可以将以第二采样周期采样的数据指示为通过以第二采样周期对基于流过样品水的电流的模拟信号进行采样而获取的第二数字信号。第二采样周期可以比第一采样周期长。换句话说，控制单元10提取第一数字信号的部分样本，并且基于所提取的部分样本生成第二数字信号。用于检测中断的计算负担比用于计算氯浓度的计算负担轻。因此，控制单元10可以通过在以高频率执行用于检测中断的计算的同时仅减少用于计算氯浓度的计算次数来减少整体计算负担。结果，实现了比计算氯浓度的周期更短的时间量的电压波动检测以及计算负担的减轻。

此外，通过控制单元10从以第一采样周期采样的数据生成以第二采样周期采样的数据，测量设备1可以仅通过一个AD转换器27获取两种采样周期的数据。结果，通过简单的配置实现了比计算氯浓度的周期更短的时间量的电压波动检测以及计算负担的减轻。

此外，控制单元10可以基于以第二采样周期采样的数据来计算样品水中的氯浓度并检测中断。此外，控制单元10可以基于以第一采样周期采样的数据来检测中断并计算样品水中的氯浓度。

如图4所示，由控制单元10检测到的中断频率随时间增加。当中断频率达到判定值时，控制单元10可以确定测量设备1的状态是滑环25或电刷24需要维护的状态。控制单元10可以确定测量设备1的第一电极21需要维护。这样的配置使得易于理解测量设备1的维护时机。结果，提高了测量设备1的便利性。

此外，控制单元10可以在中断频率达到判定值之前的时间T1估计中断频率的后续变化。在图4中，估算结果由双点划线的箭头表示。控制单元10可以计算估计中断频率达到判定值的时间T2。基于控制单元10的计算结果，测量设备1的管理员可以计划在例如到达时间T2的时间或者在时间T2之前或之后的时间对测量设备1进行维护。计划对测量设备1进行维护的时机也被称为预防性维护时机。此外，测量设备1的维护时机变得易于理解。通过预先计划测量设备1的维护，创建测量设备1的操作时间表。结果，提高了测量设备1的便利性。

控制单元10可以在中断频率达到判定值时确定已经到达预防性维护时机。控制单元10可以将中断频率的估计值达到判定值的时机确定为预防性维护时机。控制单元10可以基于中断频率与判定值之间的比较来确定预防性维护时机。

控制单元10可以基于中断的深度或宽度中的至少一个来确定预防性维护时机。

<多个AD转换器27的采样>

如图5所示，测量设备1可以设置有第一AD转换器27A和第二AD转换器27B来代替图2中的AD转换器27。第一AD转换器27A通过以第一采样周期对流过样品水的电流进行采样来输出电压数据。第二AD转换器27B通过以第二采样周期对流过样品水的电流进行采样来输出电压数据。控制单元10基于从第一AD转换器27A获取的数据来监视测量设备1的状态。控制单元10基于从第二AD转换器27B获取的数据来计算样品水中的氯浓度。这样的配置也实现了比计算氯浓度的采样周期短的时间量的电压波动检测，并且实现了计算氯浓度的负担的减轻。

此外，第一AD转换器27A和第二AD转换器27B可以独立地确定采样周期。通过这样做，这使得第二采样周期不必是第一采样周期的自然数倍。结果，测量设备1可以自由地决定采样周期。结果，提高了测量设备1的便利性。

如上所述，根据一个或多个实施例的测量设备1可以改变获取用于检测电压波动的数据的采样周期和获取用于计算样品水中的氯浓度的数据的采样周期。这样的配置实现了比计算氯浓度的采样周期短的时间量的电压波动检测，并且实现了计算氯浓度的负担的减轻。结果，提高了测量设备1的便利性。

(延长部件寿命的操作示例)

根据一个或多个实施例的测量设备1可以通过例如如下操作来提高便利性。

＜测量模式和待机模式之间的切换＞

当测量装置1处于启动状态时，控制单元10持续使扩散电流流过样品水。同时，控制单元10以预定的采样周期测量扩散电流，并计算样品水中的氯浓度。相反地，控制单元10不在除了以预定的采样周期确定的时机之外测量扩散电流。也就是说，控制单元10可以在测量流过样品水的扩散电流的测量模式和不测量扩散电流的待机模式之间切换测量设备1的操作模式。

如上所述，马达30的旋转速度影响扩散电流的大小。因此，当在测量模式下操作时，控制单元10将马达30的旋转速度控制为用于测量的预定值。同时，当在待机模式下操作时，控制单元10不需要将马达30的旋转速度控制为预定值。

这里，马达30的旋转速度越高，越容易发生第一电极21的工作电极23的变形或磨损。此外，越容易发生滑环25的磨损。

＜＜马达30的停止或减速＞＞

因此，当在待机模式下操作时，根据一个或多个实施例的测量设备1的控制单元10可以将马达30的旋转速度设置为零以停止第一电极21的旋转。因此，较不可能发生工作电极23的变形或磨损或者滑环25的磨损。结果，延长了各部件的寿命。此外，当在停止供应样品水的状态下使第一电极21连续旋转，作用在第一电极21和粒状构件44之间的摩擦力变得比在水中时更大。结果，第一电极21快速耗尽，并且根据实际情况，第一电极21可能失效。当感测到测量槽40中的样品水减少时，测量设备1可以通过自动停止马达30的旋转来降低第一电极21耗尽或失效的风险。此外，通过在样品水的供应恢复正常时自动启动马达30的旋转，测量设备1可以实现节约样品水的间歇测量。测量设备1可以通过使两个电极之间的电压波动并感测在两个电极之间流动的电流变化来感测样品水是否减少或样品水是否存在。测量设备1可以基于电流的变化测量两个电极之间的电阻值，并且可以基于电阻值大小的测量结果来确定样品水是否减少或样品水是否存在。

当第一电极21的旋转停止时，工作电极23的表面附近的样品水的离子浓度分布(即扩散层的状态)可能大大偏离稳定状态。在这种情况下，从第一电极21重新开始旋转(从而使测量设备1在测量模式下操作)到工作电极23的表面附近的扩散层的状态返回到稳定状态的时间量可以变长。结果，测量设备1从待机模式下的操作返回到测量模式下的操作并且返回到能够重新开始测量的状态的时间量变长。

这里，与停止马达30的情况相比，通过使马达30的旋转速度的绝对值不为零，减小了扩散层的状态偏离稳定状态的程度。因此，缩短了当在马达30的转速返回到在测量模式下操作的情况下的转速时工作电极23的表面附近的扩散层的状态返回到稳定状态的时间量。因此，通过在待机模式下操作时使马达30的旋转速度的绝对值不为零而是小于在测量模式下操作时的旋转速度的绝对值，测量设备1可以缩短返回到测量模式下操作的时间量并延长部件的寿命。也就是说，推迟了维护的时机。

＜＜改变马达30的旋转方向＞＞

当马达30的旋转方向沿固定方向时，通过连续地接收来自粒状构件44的沿固定方向的摩擦力，工作电极23的表面沿固定方向拉伸。这里，根据一个或多个实施例的测量设备1可以在正向和反向之间交替地改变马达30的旋转方向。通过交替地改变马达30的旋转方向，可以交替地改变由工作电极23的表面受到的摩擦力的方向。因此，工作电极23的表面不再仅沿一个方向拉伸。此外，工作电极23的表面即使沿一个方向延伸，也可以沿相反方向被拉回。因此，工作电极23的表面积变得较不可能改变。结果，扩散电流的大小稳定。此外，工作电极23变得较不可能剥离。结果，延长了第一电极21的寿命。也就是说，推迟了维护的时机。

＜清洁模式＞

测量设备1可能被样品水弄脏。附着于第一电极21和第二电极22的污垢影响氯浓度的检测精确度。此外，第一电极21尽管因与粒状构件44接触而较不可能被弄脏，但还是会在一定程度上变脏。因此，测量设备1的管理者必须适当地清洁第一电极21等。根据一个或多个实施例的测量设备1可以在清洁模式下操作，以清洁第一电极21等。当在清洁模式下操作时，控制单元10通过在第一电极21和第二电极22被拉出测量槽40的状态下驱动马达30来使第一电极21旋转。通过在第一电极21旋转的状态下将例如刷子或布的清洁设备压靠在第一电极21上，可以减少清洁第一电极21的劳力。

控制单元10可以控制马达30，使得马达30在清洁模式下操作时的旋转速度不同于在测量模式下操作时的旋转速度。因此，可以将马达30的旋转控制为适于清洁的旋转速度。结果，可以高效地去除第一电极21表面上的污垢。关于马达30的旋转方向，当在测量模式和清洁模式中的至少一个模式下操作时，控制单元10可以控制马达30的旋转，使得在正值和负值之间交替地改变马达30的旋转速度。

此外，当在清洁模式下操作时，控制单元10可以在正向和反向之间交替地切换马达30的旋转方向。因此，通过将清洁设备简单地压靠在第一电极21上，通过往复运动擦掉附着于第一电极21上的污垢变得容易。结果，可以高效地去除第一电极21表面上的污垢。

＜磨合模式＞

在测量设备1中，与第一电极21的摩擦会磨损与第一电极21的表面接触的例如陶瓷珠或玻璃珠的粒状构件44。也就是说，作为消耗品，粒状构件44适时更换。

这里，举一个极端的例子，在刚更换之后，新的粒状构件44类似金平糖(konpeitō)具有非常精细的表面突起。随着第一电极21的旋转以及与粒状构件44的摩擦继续，粒状构件44表面上的突起减少。结果，粒状构件44的表面变得光滑。

粒状构件44的表面状态、第一电极21与粒状构件44之间的摩擦状态或粒状构件44之间的摩擦状态在更换后的操作初期趋于发生较大变化，并且一旦操作持续一定程度就趋于稳定。这些状态越稳定，扩散电流的大小和样品水中的氯浓度的计算结果就越稳定。相反，在粒状构件44的表面状态或摩擦状态稳定之前，样品水中的氯浓度的计算结果可能会漂移。

因此，根据一个或多个实施例的测量设备1在更换粒状构件44之后立即在磨合模式下操作。当在磨合模式下操作时，控制单元10将马达30的旋转速度设置为高于在测量模式下操作时的旋转速度。粒状构件44的表面状态或摩擦状态随着第一电极21的转数增加而稳定。因此，通过增加马达30的旋转速度来缩短直到状态稳定的时间量。

＜根据环境设定旋转速度＞

测量设备1可以在污垢较不可能粘附于第一电极21的环境下(例如在样品水中不富含可粘附于第一电极21的污垢成分的环境下)操作。在这种环境下，测量设备1可以在不考虑去除附着于第一电极21上的污垢的情况下设定马达30的旋转速度。因此，测量设备1可以降低马达30的旋转速度。通过降低马达30的旋转速度来降低第一电极21的旋转速度，第一电极21的变形或磨损或者滑环25的磨损变得较不可能发生。结果，延长了各部件的寿命。

＜灵敏度调整＞

即使在具有相同氯浓度的样品水中，在工作电极23中流动的扩散电流的大小也可能根据工作电极23中的个体差异而变化。根据工作电极23中的个体差异而变化的扩散电流会导致灵敏度的差异。因此，测量设备1可以通过校准来校正每个设备的灵敏度。每次用不同的工作电极23更换时，都可以进行校准工作。如果通过错误操作执行校准工作，则测量设备1的测量值可能变得异常或可能具有较大的误差。

这里，如上所述，马达30的旋转速度越高，氯浓度的检测灵敏度也越高。通过改变马达30的旋转速度，控制单元10可以补偿扩散电流的大小，减小测量设备1的灵敏度的个体差异，从而提供固定或稳定的灵敏度。具体而言，控制单元10通过测量具有已知氯浓度的标准样品水中的电流来计算氯浓度，并设定马达30的旋转速度，使得计算结果与已知氯浓度一致。测量设备1在生产时使用一个代表性设备来存储旋转速度设定的这种差异，并赋予例如第一电极21特有的值。测量设备1可以通过在电极上安装ID芯片来存储设定值。只要以设定的旋转速度操作，经赋值的第一电极21即使安装在另一个余氯计中也可以以相同的灵敏度进行测量。通过减小更换电极时的灵敏度差异并简化校准工作，可以减小由于不正确校准引起的误差。

如上所述，根据一个或多个实施例的测量设备1可以通过使第一电极21旋转的马达30的旋转速度可变来实现各种操作模式。从而实现部件寿命的延长、氯浓度检测灵敏度的设定、氯浓度计算结果的误差减小等。结果，提高了测量设备1的便利性。

根据上述一个或多个实施例的测量设备1测量样品水中的氯浓度作为样品水的特性。测量设备1可以被配置成能够通过区分游离氯浓度和结合氯浓度来测量样品水中的氯浓度。此外，样品水的特性不限于样品水中的氯浓度，测量设备1可以被配置成例如测量样品水中的金属离子浓度。也就是说，可以将测量设备1配置成金属离子浓度计。当将测量设备1配置成金属离子浓度计时，可以使用或不使用粒状构件44。此外，还可以将测量设备1配置成测量样品水中的溴浓度的溴计。另外，还可以将测量设备1配置成测量样品水中的碘浓度的碘计。

第一电极21可以形成为具有中心轴的圆盘状。在这种情况下，马达30与第一电极21连接，使得第一电极21绕中心轴旋转。

根据一个或多个实施例的测量设备1的测量单元已经被描述为具有第一电极21和第二电极22。测量单元还可以具有第三电极。当向第一电极21和第二电极22施加电压时，第三电极确定用作基准的电势。第三电极对流过样品水的电流没有贡献。由于测量单元具有第三电极，第二电极22不太容易浸出。

尽管本公开仅针对有限数量的实施例进行了描述，但是本领域的技术人员在受益于本公开的情况下将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以设计各种其他实施例。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求来限定。

1 测量设备

10 控制单元

20 电源

21 第一电极

21A 旋转轴

22 第二电极

23 工作电极

24 电刷

25 滑环

26 电压转换单元

27 AD转换器

27A 第一AD转换器

27B 第二AD转换器

30 马达

40 测量槽

41 第一电极容纳部

42 第二电极容纳部

43 通道

44 粒状构件

Claims (7)

1.一种测量设备，测量设备包括测量槽和测量单元，其中测量单元包括：

第一电极，该第一电极浸入储存在测量槽中的样品水中；

第二电极，该第二电极浸入所述样品水中；

马达，该马达使第一电极旋转；以及

控制器，该控制器：

使电源引起电流在所述第一电极和所述第二电极之间流过所述样品水；

基于第一数字信号检测模拟信号的波动不小于预定值的中断；

基于第二数字信号计算测量目标在所述样品水中的浓度，其中，

通过以第一采样周期对所述模拟信号进行采样来获取所述第一数字信号，

所述模拟信号基于流过所述样品水的所述电流，并且

通过以比所述第一采样周期长的第二采样周期对所述模拟信号进行采样来获取所述第二数字信号，

其中，所述测量单元还设置有滑环和电刷，使得在所述第一电极旋转的状态下电连接到所述电源，所述滑环通过由所述马达驱动与所述第一电极一起旋转，所述电刷被设置成与所述滑环的圆柱表面接触，所述电刷压靠在所述滑环上，使得在所述滑环旋转时所述电刷能够持续接触所述滑环，

其中，所述测量槽包括：

容纳所述第一电极的第一电极容纳部；

容纳所述第二电极的第二电极容纳部；以及

通道；

其中，所述测量槽将所述样品水储存在所述第一电极容纳部和所述第二电极容纳部中，所述样品水通过所述通道在所述第一电极容纳部和所述第二电极容纳部之间通行，并且

其中，中断响应于所述滑环和所述电刷之间的接触状态变化而发生，所述控制器通过从以所述第一采样周期采样的所述第一数字信号中提取一部分数据来生成以所述第二采样周期采样的所述第二数字信号，且基于以所述第一采样周期采样的所述第一数字信号检测中断。

2. 根据权利要求1所述的测量设备，还包括：

第一AD转换器，该第一AD转换器以所述第一采样周期对所述模拟信号进行采样，并将所述模拟信号转换为所述第一数字信号；以及

第二AD转换器，该第二AD转换器以所述第二采样周期对所述模拟信号进行采样，并将所述模拟信号转换为所述第二数字信号，其中，

所述控制器获取：

来自所述第一AD转换器的所述第一数字信号；以及

来自所述第二AD转换器的所述第二数字信号。

3.根据权利要求1或2所述的测量设备，其中，所述控制器基于所检测到的中断的频率与判定值之间的比较来确定预防性维护的时机。

4.根据权利要求1所述的测量设备，

其中，所述马达使所述第一电极以由所述控制器改变的旋转速度进行旋转。

5.根据权利要求4所述的测量设备，其中，

所述马达：

在所述旋转速度为正值时，顺时针或逆时针旋转作为正向；并且

在所述旋转速度为负值时，沿与所述正向相反的方向旋转，并且

当所述控制器在计算所述浓度的测量模式下操作时，所述控制器控制所述马达的旋转并使所述旋转速度在正值和负值之间交替变化。

6. 根据权利要求4所述的测量设备，其中，

所述控制器在不计算所述浓度的待机模式下操作，并且

当所述控制器在所述待机模式下操作时，所述控制器控制所述马达的旋转，并且使在所述待机模式下操作时的所述旋转速度的第一绝对值小于在所述测量模式下操作时的所述旋转速度的第二绝对值。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的测量设备，其中，所述控制器基于在具有已知测量目标浓度的标准样品水中流动的电流的大小来控制所述旋转速度。