[发明专利]电流型氯传感器

说明书

包括第一和第二电极的传感器可以被用来确定受测流体样本中的至少一种化学组分的浓度。电极可以部署在流体样本中，并且预定电压可以被施加到第一电极。该电压可以使电流在第一和第二电极之间流动通过样本，电流依赖于流体样本中化学组分的浓度。感测电阻器耦接到第一电极，使得在电极之间流动的电流流过感测电阻器。与电极电隔离的处理器可以接收指示感测电阻器两端的电压降和在第一电极处施加的电压的数据信号。接收到的信号可以被用来确定流体样本中的组分的浓度。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年11月7日提交的美国专利申请序列号No.14/535,523的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及对流体样本的浓度监测，诸如监测水池或水疗中心(spa)中的氯的浓度。

背景技术

用于在流体(例如，诸如水池、水疗中心、水上乐园等再生水体)中配给某些物质(例如，氯)的分配系统常常需要感测物质的浓度。用于这种应用的一种类型的传感器是用于监测再生水体中的氯的水平的氧化还原电位(ORP)传感器。ORP传感器测量物质充当氧化剂或还原剂的能力。氯是氧化剂，因此可以通过ORP传感器间接测量氯在流体中的存在。由于ORP传感器成本较低，其被广泛使用。但是，ORP传感器可能有几个缺点。例如，ORP传感器可能对通常在再生水体中使用的氯浓度范围(例如，1至10ppm)内的氯浓度具有非线性信号响应。而且，ORP传感器的高阻抗特点可能对外部电气噪声(例如，杂散电流)敏感，由此降低了测量的准确度。而且，ORP传感器通常不直接感测氯浓度，而是感测氧化还原电位，这又可能受到各种参数(诸如pH、温度和流体中其它化学品种类的存在等)的影响。因此，ORP传感器可能需要校准过程来测量ORP传感器对给定水体中的氯浓度的响应。因此，必须根据ORP传感器所用于的每个水体中普遍的物理条件(例如，pH、温度等)对ORP传感器进行“手动调节”。由于水体中变化的状况，这种校准过程可能随时间变得不可靠，并且可能增加装备和维护成本。

用于测量流体(例如，水)中的某些物质(例如，氯)的浓度的另一种类型的传感器是电流型传感器。这种电流型传感器可以基于在一对电极之间流动的电流(或其中的变化)来测量离子的浓度。与ORP传感器不同，电流型传感器可以对氯浓度具有线性信号响应，并且具有低的电阻抗。其结果是，在电流型传感器中可能没有显著的电噪声干扰，从而导致比ORP传感器更好的测量准确度。这种传感器还具有简单的构造和低的成本。此外，电流型传感器对于各个传感器一般有可预测的响应，从而消除了对高成本校准过程的需求。

发明内容

本发明的实施例一般而言涉及用于水体的化学品监测系统，包括用于其中的传感器及其使用方法。示例性系统可以是电流型传感器，并且可以包括处理器、与处理器电隔离的第一电极以及被配置为在第一电极处提供预定电压的可调节电源。可调节电源可以与处理器电隔离并与处理器通信，用于在第一电极处维持电隔离的预定电压。传感器还可以包括串联连接在第一电极与可调节电源之间的感测电阻器，以及第二电极。

在一些示例中，第一和第二电极可以部署在受测流体样本中。施加到第一电极的预定电压可以使得电流从第一电极通过受测流体样本流到第二电极。电流可以从可调节电源提供，使得当电流朝第一电极行进时流过感测电阻器。

传感器可以包括与处理器通信并与处理器电隔离的模拟数字转换器(ADC)。ADC可以向处理器提供关于施加到第一电极的电压和由于电流流过感测电阻器而在感测电阻器两端引起的电压降的信息。示例性信息可以包括指示感测电阻器的第一侧处的电压的信号、感测电阻器的与第一侧相对的第二侧处的电压以及第一电极处的电压。在一些示例中，第一电极处的电压与感测电阻器的一侧处的电压相同或者能够根据感测电阻器的一侧处的电压以其它方式确定第一电极处的电压。