一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置以及測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置，包括絕緣管道和信號(hào)采集模塊；絕緣管道的兩側(cè)分別設(shè)有初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，初級(jí)線圈對(duì)應(yīng)設(shè)有交流電源或者信號(hào)源，初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈分別與信號(hào)采集模塊聯(lián)接。電導(dǎo)率測(cè)試方法為在絕緣管道的兩側(cè)安裝同心對(duì)稱(chēng)的初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，對(duì)初級(jí)線圈施加恒定的交流電流I激勵(lì)；被測(cè)溶液所形成的等效電感施加到次級(jí)線圈上形成次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)P，通過(guò)信號(hào)采集模塊采集該P(yáng)，并計(jì)算出I與P有效值的乘積；通過(guò)用已知濃度溶液標(biāo)定電導(dǎo)率后，即可通過(guò)測(cè)量該乘積得出溶液電導(dǎo)率。本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有管道或容器外殼不需要進(jìn)行破壞；安裝簡(jiǎn)單、方便、易于維護(hù)；適合測(cè)量較大半徑的管道或容器中較高濃度溶液的電導(dǎo)率值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置以及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及溶液電導(dǎo)率測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于溶液等效電感效應(yīng)的非接觸式電導(dǎo)率測(cè)試裝置以及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溶液的電導(dǎo)率能夠反應(yīng)管道或容器中溶液的濃度、液位、溫度等相關(guān)特性。近年來(lái)在化工行業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，溶液的電導(dǎo)率測(cè)試的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)有的溶液電導(dǎo)率測(cè)試技術(shù)，分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式測(cè)量方法需要電極與溶液進(jìn)行接觸，容易出現(xiàn)電極腐蝕、極化現(xiàn)象，并且需要破壞管道或容器的外殼。而現(xiàn)有的非接觸式方法主要針對(duì)的是毛細(xì)管道或者低電導(dǎo)率溶液，并且對(duì)非接觸式電極的安裝精度及維護(hù)有較高的要求。
[0003]美國(guó)專(zhuān)利US2542057中，M.J.Relis在1951年公開(kāi)了一種浸入式非接觸電導(dǎo)測(cè)試方法，其原理為用二個(gè)圓形磁環(huán)同軸布置，組成傳感器，其外部包有耐腐蝕絕緣材料，二磁環(huán)的內(nèi)孔做成一個(gè)溶液的通道，在激勵(lì)磁環(huán)的激勵(lì)線圈中通入交流電流，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在激勵(lì)磁環(huán)中產(chǎn)生相應(yīng)的交變磁通，使被測(cè)溶液環(huán)路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，表現(xiàn)為交叉于激勵(lì)磁環(huán)和測(cè)量磁環(huán)的電流環(huán)，此電流環(huán)又在測(cè)量磁環(huán)中產(chǎn)生交變磁通，從而在測(cè)量磁環(huán)的感應(yīng)線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該方法為浸入式測(cè)試方法，將磁環(huán)及線圈絕緣密封后浸入到溶液當(dāng)中。該方法需要改變密閉式容器的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，實(shí)用性不高，結(jié)構(gòu)如圖1所不O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種適合于較大直徑管道的基于溶液等效電感效應(yīng)的非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置以及利用該測(cè)試裝置的測(cè)試方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置，包括一通過(guò)溶液的絕緣管道以及信號(hào)采集模塊，所述絕緣管道的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)線圈，分別為初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈對(duì)應(yīng)設(shè)有一交流電源或者信號(hào)源，所述初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈分別通過(guò)信號(hào)線與所述信號(hào)采集模塊聯(lián)接。
[0006]進(jìn)一步地，所述兩個(gè)線圈為同心對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩個(gè)線圈的中心點(diǎn)與所述絕緣管道的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一直線上。
[0007]—種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，包含以下步驟:
S1、在絕緣管道的兩側(cè)安裝同心對(duì)稱(chēng)的初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈的匝數(shù)在管道安裝環(huán)境允許的情況下越多越好，并保證兩個(gè)線圈的中心點(diǎn)與絕緣管道的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一條直線上；
S2、對(duì)初級(jí)線圈施加恒定的交流電流激勵(lì)；
S3、在初級(jí)線圈交流電流激勵(lì)下，由于交流電磁場(chǎng)的存在，絕緣管道中的溶液將形成等效電感，該等效電感上形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將施加在被測(cè)溶液環(huán)路的等效電阻上；
54、被測(cè)溶液所形成的等效電感將同樣產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，施加到次級(jí)線圈上形成次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)信號(hào)采集模塊采集該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并計(jì)算出初級(jí)線圈激勵(lì)電流與次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積，該乘積與溶液電導(dǎo)率成正比關(guān)系；
55、通過(guò)用已知濃度溶液標(biāo)定初級(jí)線圈激勵(lì)電流與次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積對(duì)應(yīng)的溶液電導(dǎo)率后，即可通過(guò)測(cè)量該乘積得出溶液電導(dǎo)率。
[0008]進(jìn)一步地，步驟S4中彳目號(hào)米集模塊需實(shí)時(shí)米集初級(jí)線圈的交流電流瞬時(shí)值及次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值進(jìn)行相乘，并通過(guò)低通數(shù)字濾波將其高頻分量濾掉，再將低頻部分的值放大兩倍，即可得到初級(jí)線圈的交流電流與次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積。
[0009]進(jìn)一步地，對(duì)初級(jí)線圈施加恒定的交流電流激勵(lì)采用交流電源或者信號(hào)源。
[0010]進(jìn)一步地，交流電流激勵(lì)的激勵(lì)電流的頻率在500kHz以上。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(1)采用非接觸式測(cè)試方法，對(duì)現(xiàn)有管道或容器外殼不需要進(jìn)行破壞；
(2)初級(jí)線圈及次級(jí)線圈僅需中心對(duì)稱(chēng)地固定在管道或容器外殼上，安裝簡(jiǎn)單、方便、易于維護(hù)；
(3 )初級(jí)線圈的交流電流與次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積與溶液電導(dǎo)率成正比，適合測(cè)量較大半徑的管道或容器中較高濃度溶液的電導(dǎo)率值。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為測(cè)試方法的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
如圖2所示，一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置，包括一通過(guò)溶液10的絕緣管道I以及信號(hào)采集模塊2，絕緣管道I的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)線圈，分別為初級(jí)線圈3以及次級(jí)線圈4，兩個(gè)線圈為同心對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩個(gè)線圈的中心點(diǎn)與絕緣管道I的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一直線上。初級(jí)線圈3對(duì)應(yīng)設(shè)有一交流電源或者信號(hào)源，初級(jí)線圈3以及次級(jí)線圈4分別通過(guò)信號(hào)線與信號(hào)采集模塊2聯(lián)接。
[0014]參照附圖3，一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，包含以下步驟:
S1、在絕緣管道I的兩側(cè)安裝同心對(duì)稱(chēng)的初級(jí)線圈3以及次級(jí)線圈4，初級(jí)線圈3以及次級(jí)線圈4的匝數(shù)在絕緣管道I安裝環(huán)境允許的情況下越多越好，并保證初級(jí)線圈3以及次級(jí)線圈4的中心點(diǎn)與絕緣管道I的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一條直線上；
S2、對(duì)初級(jí)線圈3施加恒定的交流電流I激勵(lì);并采用采用激勵(lì)電流I的頻率在500kHz以上的交流電源或者信號(hào)源；
53、在初級(jí)線圈3交流電流激勵(lì)下，由于交流電磁場(chǎng)的存在，絕緣管道中的溶液將形成等效電感L，該等效電感L上形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將施加在被測(cè)溶液環(huán)路的等效電阻R上；
54、被測(cè)溶液所形成的等效電感將同樣產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，施加到次級(jí)線圈3上形成次級(jí)線圈4的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，通過(guò)信號(hào)采集模塊2采集該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并計(jì)算出初級(jí)線圈3激勵(lì)電流I與次級(jí)線圈4感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E有效值的乘積，該乘積與溶液電導(dǎo)率成正比關(guān)系；另外，信號(hào)采集模塊2需實(shí)時(shí)采集初級(jí)線圈3的交流電流瞬時(shí)值及次級(jí)線圈4的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值進(jìn)行相乘，并通過(guò)低通數(shù)字濾波將其高頻分量濾掉，再將低頻部分的值放大兩倍，即可得到初級(jí)線圈的交流電流與次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積。
[0015]S5、通過(guò)用已知濃度溶液標(biāo)定初級(jí)線圈3激勵(lì)電流與次級(jí)線圈4感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積對(duì)應(yīng)的溶液電導(dǎo)率后，即可通過(guò)測(cè)量該乘積得出溶液電導(dǎo)率。
[0016]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置，其特征在于，包括一通過(guò)溶液的絕緣管道以及信號(hào)采集模塊，所述絕緣管道的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)線圈，分別為初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，所述初級(jí)線圈對(duì)應(yīng)設(shè)有一交流電源或者信號(hào)源，所述初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈分別通過(guò)信號(hào)線與所述信號(hào)采集模塊聯(lián)接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試裝置，其特征在于，所述兩個(gè)線圈為同心對(duì)稱(chēng)設(shè)置，且兩個(gè)線圈的中心點(diǎn)與所述絕緣管道的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一直線上。3.一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，其特征在于，包含以下步驟: 51、在絕緣管道的兩側(cè)安裝同心對(duì)稱(chēng)的初級(jí)線圈以及次級(jí)線圈，并保證兩個(gè)線圈的中心點(diǎn)與絕緣管道的橫截面以及縱截面的中心點(diǎn)在同一條直線上； 52、對(duì)初級(jí)線圈施加恒定的交流電流激勵(lì)； 53、在初級(jí)線圈交流電流激勵(lì)下，由于交流電磁場(chǎng)的存在，絕緣管道中的溶液將形成等效電感，該等效電感上形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將施加在被測(cè)溶液環(huán)路的等效電阻上； 54、被測(cè)溶液所形成的等效電感將同樣產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，施加到次級(jí)線圈上形成次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)信號(hào)采集模塊采集該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并計(jì)算出初級(jí)線圈激勵(lì)電流與次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積，該乘積與溶液電導(dǎo)率成正比關(guān)系； 55、通過(guò)用已知濃度溶液標(biāo)定初級(jí)線圈激勵(lì)電流與次級(jí)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積對(duì)應(yīng)的溶液電導(dǎo)率后，即可通過(guò)測(cè)量該乘積得出溶液電導(dǎo)率。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，其特征在于，步驟S4中信號(hào)米集模塊需實(shí)時(shí)米集初級(jí)線圈的交流電流瞬時(shí)值及次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值進(jìn)行相乘，并通過(guò)低通數(shù)字濾波將其高頻分量濾掉，再將低頻部分的值放大兩倍，即可得到初級(jí)線圈的交流電流與次級(jí)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有效值的乘積。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，其特征在于，對(duì)初級(jí)線圈施加恒定的交流電流激勵(lì)采用交流電源或者信號(hào)源。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種非接觸式溶液電導(dǎo)率測(cè)試方法，其特征在于，交流電流激勵(lì)的激勵(lì)電流的頻率在500kHz以上。
【文檔編號(hào)】G01R27/22GK105911360SQ201610229845
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張春華, 張建平
【申請(qǐng)人】中山市博測(cè)達(dá)電子科技有限公司