用于确定液态介质的电传导率的传导率传感器和方法技术

描述并示出一种用于测量液态介质的电传导率的传导率传感器，其包括至少一个第一线圈、电流源和操控和分析单元，其中电流源与第一线圈连接。通过以下方式解决对传导率传感器说明的任务，其中可借助该传导率传感器确定电传导率特别大的值范围：附加地存在至少一个第一电极和至少一个第二电极和至少一个电压测量单元，其中电压测量单元与第一电极和第二电极连接，其中，操控和分析单元与电流源并与电压测量单元连接，且其中，第一电极和第二电极如此布置，使得第一电极和第二电极不具有与第一线圈的电接触。此外描述并示出另一用于确定液态介质的电传导率的传导率传感器和方法。

【技术实现步骤摘要】
用于确定液态介质的电传导率的传导率传感器和方法
本专利技术从一种用于测量液态介质（flüssigesMedium）的电传导率的传导率传感器出发。此外，本专利技术从一种用于确定液态介质的电传导率的方法出发。
技术介绍
从现有技术已知以下传导率传感器：所述传导率传感器要么以感应方式要么以传导方式确定液体的电传导率。在此，确定电传导率的方式尤其与参量、也即与要预期的传导率的值相关。原则上，传导式传导率传感器适合于检出（Nachweis）小的传导率，而感应式传导率传感器优选被用于确定大的传导率。介质的电传导率是比电阻的倒数。因此，通过测量要检查的介质的电阻来确定电传导率。传导式传导率传感器通过检测液体的欧姆电阻、由电流强度、电压降和测量装置的几何结构来测量电传导率。对此，传导式传导率传感器通常具有至少两个电极，所述至少两个电极布置在要测量的介质中，其中，仅仅通过要测量的介质来建立在所述电极之间的电接触。在所述电极上，为了避免极化效应或者为了最小化极化效应而施加交流电压。为了确定电阻，流过液体的电流和落在液体上的电压被确定。在考虑测量装置的几何结构的情况下，于是能够确定液体的比电阻并且由此确定所述液体的电传导率。具有两个电极的传导式传导率传感器例如从现有技术DE10212494A1、出版文献DE19537059C2或者从DE19643967A1已知。具有至少四个电极的测量装置例如从出版文献DE2501812C2、从DE4307379C1以及从DE102005026052B3已知。不同于先前所描述的对电传导率的确定（其中电极与要测量的介质电耦合），感应式传导率传感器基于：在介质中借助于第一环状线圈来感生涡流，其中，感生的涡流在其侧产生磁场，所述磁场优选在第二环状线圈中感生电流，所述电流在测量技术上被检测。在介质中所感生的涡流的大小与所述介质的关心的（interessierend）电传导率有关，使得在第二环状线圈中所感生的电流（或者在高欧姆的抽头情况下在那里所感生的电压）表示介质传导率的程度。这两个线圈实际上构成变压器的初级侧和次级侧，所述初级侧和次级侧经由在介质中所感生的涡流电场耦合。感应式传导率传感器例如从出版文献DE19851146B4、从DE102006025194A1以及从文献DE102006056174A1已知。出版文献US7,078,909B2公开一种感应式传导率传感器，所述感应式传导率传感器包括发送线圈和接收线圈，其中，所述发送线圈在要测量的流体中感生电流，其中，所感生的电流借助具有与流体的接触的电极被引导到导体回路中，其中，所述接收线圈以感应方式检测由导体回路引导的电流。据此，接收线圈不直接布置在由流体流经的管线路的区域中。可替代地，不仅发送线圈而且接收线圈也可以以感应方式与导体回路连接，由此，在流体中所感生的电流既不通过发送线圈直接地被引入，也不通过接收线圈直接地被检测。这具有以下优点：接收线圈的大小和发送线圈的大小是与流体所流过的管线路的直径无关的。然而，先前所描述的传导率传感器具有以下缺点，即它们——由原理决定地——要么被构型用于检出高的传导率，要么被构型用于检出低的传导率。
技术实现思路
从所陈述的
技术介绍
出发，本专利技术基于以下任务：说明用于确定液态介质的电传导率的传导率传感器和方法，利用所述传导率传感器和方法可以确定电传导率的特别大的值范围。根据本专利技术认识到:由现有技术已知的方法的组合能够实现对电传导率的特别大的值范围进行测量，其中，尤其可以特别好检测平均的值范围。在此，原则上有两个可替代的测量原理，所述测量原理根据本专利技术被实现：根据感应式-传导式的测量原理，在液态介质中感生通过电流，并且借助与液体电耦合的电极来检测所述通过电流；对此例如可以分析由通过电流所引起的在电极之间的电势差。根据相反的传导式-感应式的方法，借助电耦合的电极将电流引入到液态介质中，并且然后以感应方式检测该电流。根据本专利技术的第一教导（感应式-传导式的测量原理），上面陈述的任务通过用于测量液态介质的电传导率的传导率传感器通过以下方式来解决，其中所述传导率传感器包括至少一个第一线圈（优选为用于产生在时间上变化的磁场的发送线圈）、电流源和操控和分析单元，其中所述电流源与第一线圈连接，所述方式为：附加地存在至少一个第一电极和至少一个第二电极和至少一个电压测量单元，其中，所述电压测量单元与所述第一电极和所述第二电极连接，其中，所述操控和分析单元与所述电流源并与所述电压测量单元连接，并且其中，所述第一电极和所述第二电极如此布置，使得所述第一电极和所述第二电极不具有与所述第一线圈的电接触。为了实现上面描述的感应式-传导式的测量原理，传导率传感器具有至少一个第一线圈、优选为发送线圈，用于产生在时间上变化的磁场，其中，通过第一线圈在运行中在液态介质中感生涡流电场。在电传导率不消失的情况下，由此产生具有电流密度JF的通过电流，这进一步引起经由在液体中的电流路径的电压降。为了检测该电压降，第一电极和第二电极布置在第一线圈的影响区域中，其中，存在优选高欧姆的电压测量单元，利用所述电压测量单元能够测量落在这两个电极上的电压降。此外，根据本专利技术的传导率传感器具有操控和分析单元，所述操控和分析单元如此被构型，使得操控和分析单元由电流和电压的值来确定液态介质的电传导率。附加地，所述操控和分析单元为了确定所述电传导率而考虑测量装置的几何结构，其中，所述测量装置包括第一线圈的以及第一电极和第二电极的布置或构型。高欧姆的电压测量单元具有以下优点：无显著的电流流过第一电极和第二电极，并且在所述电极上不出现持续地干扰测量的极化效应。根据本专利技术的传导率传感器不仅适合用于测量去离子的水的传导率又适合用于测量酸或者碱液的电传导率。为了消除例如由寄生电路元件、诸如线圈的自感应对测量造成的不期望的影响，可以根据一种有利的构型在操控和分析单元之内实施合适的方案和方法。操控和分析单元尤其具有对分析型电路模型的存放和在时谐参量的情况下的复杂分析。此外，操控和分析单元可以具有校准数据，所述校准数据例如用于系统性的测量误差的修正，其中，校准数据在分析中被考虑。根据第二独立教导（传导式-感应式的测量原理），上面陈述的任务通过对传导率传感器的元件的互补应用得以解决。据此，所述任务通过一种用于测量液态介质的电传导率的传导率传感器通过以下方式来解决，其中所述传导率传感器包括至少一个第一电极、和至少一个第二电极、至少一个电流或电压源和操控和分析单元，其中，所述电流或电压源与所述第一电极和所述第二电极连接，所述方式为：附加地存在至少一个第一线圈（优选为接收线圈）和电流测量单元，其中，所述电流测量单元与所述第一线圈连接，其中，所述操控和分析单元与所述电流或电压源并且与所述电流测量单元连接，并且其中，所述第一电极和所述第二电极如此布置，使得所述第一电极和所述第二电极不具有与所述第一线圈的电接触。为了实现传导式-感应式的测量原理，在传导率传感器的运行中，经由电流或电压源并且经由第一电极和第二电极将电流或电压、尤其是交流电流或者交流电压并且就此而言将在时间上变化的电场引入到液态介质中。第一线圈如此布置，使得通过在时间上变化的电场在第一线圈中感生在时间上变化的磁通量密度，由此作为结果可以测量通过所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量液态介质（6）的电传导率的传导率传感器（1），所述传导率传感器包括至少一个第一线圈（11）、电流源（9）和操控和分析单元（5），其中，所述电流源（9）与所述第一线圈（11）连接，其特征在于，附加地存在至少一个第一电极（2）和至少一个第二电极（3）和至少一个电压测量单元（10），其中，所述电压测量单元（10）与所述第一电极（2）和所述第二电极（3）连接，其中，所述操控和分析单元（5）与所述电流源（9）并与所述电压测量单元（10）连接，并且其中，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）如此布置，使得所述第一电极（2）和所述第二电极（3）不具有与所述第一线圈（11）的电接触。

【技术特征摘要】
2016.10.13 DE 102016119508.11.一种用于测量液态介质（6）的电传导率的传导率传感器（1），所述传导率传感器包括至少一个第一线圈（11）、电流源（9）和操控和分析单元（5），其中，所述电流源（9）与所述第一线圈（11）连接，其特征在于，附加地存在至少一个第一电极（2）和至少一个第二电极（3）和至少一个电压测量单元（10），其中，所述电压测量单元（10）与所述第一电极（2）和所述第二电极（3）连接，其中，所述操控和分析单元（5）与所述电流源（9）并与所述电压测量单元（10）连接，并且其中，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）如此布置，使得所述第一电极（2）和所述第二电极（3）不具有与所述第一线圈（11）的电接触。2.一种用于测量液态介质（6）的电传导率的传导率传感器（1），所述传导率传感器包括至少一个第一电极（2）和至少一个第二电极（3）、至少一个电流或电压源（22）和操控和分析单元（5），其中，所述电流或电压源（22）与所述第一电极（2）和所述第二电极（3）连接，其特征在于，附加地存在至少一个第一线圈（11）和电流测量单元（16），其中，所述电流测量单元（16）与所述第一线圈（11）连接，其中，所述操控和分析单元（5）与所述电流或电压源（22）并且与所述电流测量单元（16）连接，并且其中，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）如此布置，使得所述第一电极（2）和所述第二电极（3）不具有与所述第一线圈（11）的电接触。3.根据权利要求1或2所述的传导率传感器（1），其特征在于，存在至少一个电隔离单元、优选电隔离管（13），其中，所述电隔离单元具有内部空间（17）和外部空间（18），其中，所述内部空间（17）是开放的，其中，所述第一线圈（11）包围所述电隔离单元，其中，所述第一线圈（11）和所述第一电极（2）和所述第二电极（3）优选相互并联地沿着所述电隔离单元布置。4.根据权利要求3所述的传导率传感器（1），其特征在于，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）布置在所述内部空间（17）中、尤其布置在所述电隔离单元的内侧处。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，所述第一线圈（11）布置在所述第一电极（2）和所述第二电极（3）之间。6.根据权利要求3至5中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）布置在所述电隔离单元的分别一个端部处。7.根据权利要求1至6中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，所述第一电极（2）和所述第二电极（3）布置在所述第一线圈（11）的相同侧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，在所述第一线圈（11）的至少一侧处布置屏蔽部（21）、尤其是导电的和/或铁磁性的薄片或者导电的和/或铁磁性的薄膜，以便避免在所述第一线圈（11）和所述第一电极（2）和/或所述第二电极（3）之间的耦合。9.根据权利要求1至8中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，存在至少一个第二线圈（12），其中，所述第二线圈（12）与所述第一线圈（11）并联地或串联地连接，或者不具有与所述第一线圈（11）的连接。10.根据权利要求1至8中任一项所述的传导率传感器（1），其特征在于，所述传导率传感器（1）在运行中执行根据权利要求11至15中任一项所述的方法。11.一种用于借助布置在液态介质（6）中的传导率传感器（1）来确定所述液态介质（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：M福格特，
申请(专利权)人：克洛纳测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE