[发明专利]低电导率的接触式电导率测试系统

说明书

背景技术

液体电导率测量系统用于测量其中需要液体的离子含量指示的环境、医疗、工业和其他应用中的水以及水溶液或非水溶液的电导率。

在各种场景下测量液体电导率以提供可能与体积离子浓度(bulk ionic concentration)相关的相对便宜的参数。在存在单个类型的离子的情况下，电导率实际上可能与特定离子浓度相关。即使在存在多个不同离子化合物的情况下，液体体积电导率的测量仍然可以提供非常有用的信息。因此，已经通过多种不同目的的工业广泛采用和利用电导率测量。假定这种系统的多种不同应用，可以预期的是将一部分用于提供对低电导率液体的电导率测量，而将其它部分用于提供对高电导率液体的电导率测量。

通常情况下，基于接触的电导率测量系统包括电导率传感器或单元和相关的电导率分析仪或电导率计(conductivity meter)。图1图示了这种系统。电导率计通过电导率单元的电极产生AC电流。接着，电导率计感测电导率单元的电极之间得到的电压。该电压通常根据电导率单元所暴露到的液体的电导率。

电极之间的电压不仅取决于溶液的电导率，而且取决于传感器电极的长度、表面积和几何形状。由于传感器的尺寸和几何形状，探头常数(probe constant)(也称作传感器常数或单元常数)是传感器对导电溶液的响应的测量值。探针常数的单位是cm^-1(长度除以面积)，并且给定电导率范围所需的探针常数基于具体的电导率分析仪的测量电路。通常探针常数可以从0.01cm^-1变化到50cm^-1，并且通常电导率越高，所需的探针常数越大。

发明内容

提供了一种使用接触式电导率传感器测量液体样品的低电导率的方法。所述方法包括：以第一驱动频率向接触式电导率传感器施加第一激励电流。确定对所述第一激励电流的第一电压响应。以高于第一驱动频率的第二驱动频率向所述接触式电导率传感器施加第二激励电流。确定对所述第二激励电流的第二电压响应。至少部分地基于所述第一和第二电压响应，提供电导率输出。还提供了一种用于测量电导率为100μS/cm或小于100μS/cm的液体的电导率的系统。

附图说明

图1是接触式电导率测量系统的图解视图。

图2是四个电极的接触式电导率测量系统的图解视图，其中本发明的实施例特别有用。

图3A是示出了当以频率F1驱动接触式电导率传感器时，所述接触式电导率传感器的电压响应的信号图。

图3B是示出了当以频率F2驱动接触式电导率传感器时，所述接触式电导率传感器的电压响应的信号图。

图4是根据本发明实施例的确定低电导率值的方法的流程图。

具体实施方式

通常将四电极电导率传感器用于高电导率测量，但是所述四电极电导率传感器在低电导率处明显变为非线性。将所述电极中的两个电极用于驱动电流经过液体。将另外两个电极用于感测在所述液体两端产生的电压。通常，四电极电导率传感器通过多导体电缆与电导率分析仪或其它适合仪器相连。当测量低电导率(100μS/cm或更低)时，溶液的源阻抗以及电缆的电容使电压波形失真，并且在测量过程中引起显著误差。所述电压波形失真与由源阻抗R和电缆电容C形成的时间常数有关。在一些情况下，使用降低测量频率，使得由RC形成的时间常数远小于信号周期(T)。尽管降低驱动频率可以降低这种误差，然而这种方法可能不适于所有应用。例如，降低驱动频率可能在具有大量50/60Hz AC设备的环境中引入其它噪声源或其他低频干扰它源。

本发明的实施例总体上提供了一种提供更准确的低电导率传感器测量的方法，而无需使用低驱动频率。本文所用的“低电导率”值是等于或小于100μS/cm的任意值。如这里所述，对于这种低测量系统而言，源阻抗和电缆电容是误差的主要因素。在这种情况下，可以采用本发明实施例以便提供一种更准确的电导率测量系统，而无需使用低频率的驱动电流。