[发明专利]用于测量包括pH在内的流体属性的方法和设备

说明书

技术领域

本公开内容涉及通过电感的方式测量流体属性，更具体来说涉及一种用于测量人体胃肠道或其他流体系统中的pH的方法和设备。

背景技术

可以基于具有电容性分量和电感性分量的频率相关的阻抗来对线圈进行建模，例如参照图2所示出的那样。可以从下式计算线圈12的电感L：

L=μ0μrN2Al]]>

其中，

μ₀是自由空间的磁导率(4π×10^-4亨利每米)

μ_r是核心14的相对磁导率(无量纲)

N是线圈12的匝数

A是以平方米为单位计的线圈12的横截面积

l是以米计的线圈12的长度

应当注意到，线圈12的电感L与核心14的相对磁导率成比例。

在实践中，每一个线圈还具有DC电阻R以及组合分布电容C。电组件的电容C取决于其物理配置，并且通常与分离线圈12的相邻绕组的该线圈12的核心14的介电常数成比例。线圈12的复数阻抗Z_LRC是频率的函数，并且作为一次近似可以由下式给出：

1ZLRC=1R+jωL+jωC]]>

其中，ω＝2πf，f是所施加的信号的频率。

线圈12的阻抗可以在特定频率(谐振频率)下达到最大值。如果这种线圈被浸入在具有频率相关的介电常数和/或磁导率的样品流体22中，则可以观察到多个谐振频率。在这种情况下，L和C变为频率的函数并且由下式给出：

1ZLRC(ω)=1R+jωμ0μr(ω)N2Al+jωϵ0ϵr(ω)G]]>

其中，

ε₀是自由空间的电容率8.845×10^-12[F/m]

ε_r(ω)是样品流体的频率相关的相对电容率(无量纲)

G是描述电感器的等效电容的频率无关的几何表示[m]

μ_r(ω)是样品流体的频率相关的相对磁导率(无量纲)