[发明专利]工业型电容耦合式非接触电导在线测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电导检测技术，尤其涉及一种工业型电容耦合式非接触电导在线测量装置及方法。

背景技术

管道中的液相体系广泛存在于冶金、化工工程、生物医药、环境保护和污水处理等部门的科研和生产的过程中，电导率是液体的基本物性参数之一，电导率的在线检测对分析管道中液体的其他特性参数有着重要的作用，如浓度、组分、化学反应速率等。正是因为液体的很多物理、化学特性差异都会反映为其电导率的变化，所以管道中液体电导率的在线测量在生产和科研中有着广泛的应用范围和重要的研究意义。

传统的电导测量方法主要为接触式测量，接触式电导测量由于电极直接与液体接触，电极容易被极化，且易被液体污染，从而影响测量的准确度，缩短电极的使用寿命，并且要在管道上凿孔安装电极，使得电极的使用很不方便。

而电容耦合式非接触电导测量方法是一种非接触电导测量方法，由于电极不与管道中的液体接触，保持了电极的洁净性，延长了电极的使用寿命，并且电极结构简单。同时，电极安装在管道外壁，对管道内的流体流动不会产生干扰，具有非介入性。

然而，目前的电容耦合式非接触电导测量方法主要应用在分析化学领域，应用环境多为实验室环境，且其传感器的管道多为毛细管，这与工业现场的应用环境有着很大的差异。在流程工业领域，管道尺寸一般在几毫米到几十毫米之间，甚至更大，显然原有的电容耦合式非接触电导测量传感器不适合在工业常规管道上使用。另外，由于电容耦合式非接触电导测量传感器的管道为绝缘管道，而工业上的金属管道一般为金属管道，因此原有的电容耦合式非接触电导测量传感器无法实现与工业金属管道的简单连接。本发明针对这些现状，设计了一种应用于流程工业常规金属管道上进行电导在线测量的非接触电导在线测量装置。设计的金属法兰连接件实现了绝缘管道和金属管道的简单连接。利用电感模块消除了耦合电容的影响，扩大了传感器的管道适应尺寸，与工业常规管道的尺寸相匹配。同时针对工业现场干扰大的特点，将传感器管道和电极安装在金属屏蔽壳内，从而提高测量装置的稳定性和抗干扰能力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工业型电容耦合式非接触电导在线测量装置及方法。

工业型电容耦合式非接触电导在线测量装置包括绝缘管道、激励电极、检测电极、电感模块、金属屏蔽壳、金属隔离板、金属法兰连接件、第一接线端子、第二接线端子、交流激励源、信号处理模块、数据采集模块、计算机；金属屏蔽壳两端分别设有金属法兰连接件，金属屏蔽壳内横向设有金属隔离板，金属屏蔽壳内纵向设有绝缘管道，绝缘管道两端分别插入金属法兰连接件，绝缘管道外壁、金属隔离板的两侧分别设有激励电极、检测电极，激励电极通过电感模块与金属屏蔽壳外的第一接线端子的一端相连，第一接线端子的另一端与交流激励源相连，检测电极与金属屏蔽壳外的第二接线端子的一端相连，第二接线端子的另一端、信号处理模块、数据采集模块、计算机顺次相连，金属屏蔽壳、金属隔离板和金属法兰连接件分别接地。

所述的金属法兰连接件包括内侧连接件、外侧连接件和O型密封圈，外侧连接件的一端为连接法兰，外侧连接件的另一端开有二级阶梯形通孔，在第一级阶梯形通孔上设有内螺纹，内侧连接件和外侧连接件通过螺纹连接，O型密封圈套在插入的绝缘管道上，通过内侧连接件和外侧连接件相互挤压，固定住绝缘管道。

工业型电容耦合式非接触电导在线测量方法的步骤如下：

1）设置交流激励源的激励电压                                               的频率为电导检测电路的谐振频率,在该激励信号作用下，电容耦合式非接触电导检测电路处于谐振状态,电路的等效阻抗 

的虚部被消除，其中，为交流激励源的激励电压的频率，为激励电极和检测电极之间的导电液体的等效电阻，为电感模块的电感值，为激励电极和管道中导电液体所形成的耦合电容，为检测电极和管道中导电液体所形成的耦合电容，，为激励电极和金属法兰连接件之间的导电液体的等效电阻阻值，为检测电极和金属法兰连接件之间的导电液体的等效电阻阻值，为电极之间的距离与电极到金属法兰连接件之间的距离的比值，；

2）在谐振频率的条件下，由于，可获得谐振状态下的等效阻抗为；

3）通过信号处理模块测量电导检测电路中的电流，经关系式，即得到导电液体的等效电阻，从而获得导电液体的电导值。

本发明与现有技术相比具有有益效果：