传感器系统和用于感测氯浓度的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测量水中的氯浓度的传感器系统。传感器系统可具有歧管，所述歧管包括一条或多条流动通道，以用于接收流体流。传感器系统可具有用于测量氯浓度的探针，所述探针与歧管的所述一条或多条流动通道中的流动通道流体连通。探针可具有探针本体，所述探针本体定向成将流入的流体从所述歧管的一条或多条流动通道引向探针本体的端部。探针在探针本体的外表面上可具有多条凹槽。凹槽可成形和定向成将流体从位于电极近侧的端部朝向歧管的一条或多条流动通道引回。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器系统和用于感测氯浓度的方法相关申请的交叉引用本申请要求在2014年11月5日提交的申请号为14/533,343的美国专利申请的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
本公开整体涉及用于测量流体中某些物质的浓度的系统和方法。更加特别地，本公开涉及用于测量氯浓度的系统和方法。
技术介绍
用于在流体(例如，诸如池水、温泉、水上公园等的娱乐休闲用水体)中投加某些物质(例如，氯)的分配系统通常需要感测物质的浓度。一种用于这类应用的传感器是氧化还原电位(ORP)传感器，其用于监测娱乐休闲用水体中的氯的水平。ORP传感器测量物质用作氧化剂或者还原剂的能力。氯是一种氧化剂，并且因此可由ORP传感器间接测量氯在流体中的存在性。ORP传感器由于其成本较低而得以广泛使用。然而，ORP传感器可以具有若干劣势。例如，ORP传感器可能针对处于通常应用在娱乐休闲用水体中的氯浓度范围(例如，1ppm至10ppm)内的氯浓度具有非线性信号响应。再者，ORP传感器的高水平的阻抗特性可导致产生泄露电流错误和杂散电噪音拾取，从而降低了测量的准确性。而且，ORP传感器通常不能直接感测氯浓度而是感测氧化还原电位，所述氧化还原电位继而受pH值、温度和在流体中存在其它化学物质影响。结果，ORP传感器可能需要校正程序，以测量ORP传感器对给定水体中的氯浓度的响应。因此必须根据在使用了ORP传感器的每种水体中普遍存在的物理条件(例如，pH值、温度等)“手工调整”ORP传感器。这种校正程序可因水体中的条件变化而随着时间变得不可靠，并且可能增加设备成本和维护成本。用于测量流体中的某些物质(例如，氯)的浓度的另一种传感器是电流型传感器。这种电流型传感器可基于在一对电极之间流动的电流(或者电流变化)测量离子的浓度。与ORP传感器不同，电流型传感器可具有针对氯浓度和低电阻抗的线性信号响应。结果，在电流型传感器中不存在显著电噪音干扰，从而使得所述电流型传感器较之ORP传感器的测量准确性更高。由于传感器响应对于不同传感器都是可预测的从而不需要高成本校正程序，因此这种传感器的构造简单并且成本较低。
技术实现思路
本专利技术的特定实施例包括用于测量水中的氯浓度的传感器系统。该传感器系统可具有歧管，所述歧管包括一条或多条流动通道，以用于接收流体流。传感器系统可包括与歧管的一条或多条流动通道流体连通的传感器，以测量流经歧管的所述一条或多条流动通道的流体的一种或多种流体性质。该传感器系统可包括用于测量氯浓度的探针。这种探针可定位成与歧管的一条或多条流动通道中的流动通道流体连通。该探针可具有用于容纳多个电极的探针本体。电极可响应于存在于流体中的氯浓度而产生电流。该探针本体可定向成将流入的流体从歧管的一条或多条流动通道引向位于电极近侧的端部。在一些实施例中，探针本体可具有中空部分，所述中空部分与歧管的流动通道流体连通。在一些情况中，喷嘴可与探针本体的中空部分流体连通。喷嘴可与探针本体的中空部分同轴，从而限定了位于喷嘴和探针本体之间的环形空间以及限定了歧管的流动通道。喷嘴可从中空部分接收流体。喷嘴可成形为将流体从中空部分引向第二端部。在一些实施例中，探针可具有限定在探针本体的外表面上的多条凹槽。凹槽可成形和定向成将流体从位于电极近侧的端部朝向歧管的一条或多条流动通道引回。附图说明以下附图示出了本专利技术的特定实施例并且因此不限制本专利技术的范围。附图不必按照比例绘制(除非有如此规定)，并且旨在与以下详细描述的解释相结合地使用。在下文，结合附图描述本专利技术的实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元件。图1示出了用于测量流体的一种或多种性质的传感器系统的整体示意图；图2是根据本专利技术的某些实施例的传感器系统的歧管的透视图；图3是图2的歧管沿着图A-A剖切的截面图；图4是图2的歧管沿着平面B-B剖切的截面图的一部分；图5是根据本专利技术的某些实施例的电流型探针的一部分的透视图；图6是图5中示出的电流型探针的俯视平面图；图7是沿着图5中示出的平面B-B剖切的电流型探针的一部分的透视图；和图8A和8B是图5的电流型探针的外部部分的透视图。具体实施方式以下详细描述本质上是示例性的并且并不旨在以任何方式限制本专利技术的范围、适用性或者构造。而是，以下描述提供了用于实施本专利技术的示例性实施例的一些实践论证。针对所选择的元件提供了构造、材料、尺寸和制造方法的示例，并且采用本专利
中的技术人员已知的所有其它元件。本领域中的技术人员将认识到的是所提出的示例中的多个示例具有各种适当的替代方案。本专利技术的实施例提供了一种传感器系统100，所述传感器系统100具有电流型传感器，用于测量流体(例如，水)中的某些物质(例如，氯)的浓度。传感器系统100可以可选地包括一个或多个传感器，以用于测量流经传感器系统的流体的诸如pH值、温度、浓度、流量等的流体性质。这种电流型传感器可用于测量居民区和商业设施(例如，旅馆、水上乐园等)中的娱乐休闲用水体中的氯浓度。另外，这种传感器可用于测量其它应用(诸如，水塔、冷却塔等)中的流体的其它物质(例如，溶解的矿物质)的浓度，以判定发生污染的可能性。图1示出了根据本专利技术的某些实施例的设置有传感器系统100的水体10(例如，水池或者温泉)的整体示意图。流体(例如，水)可被一个或多个泵20从容器(例如，罐)30泵送到水池中。一个或多个过滤器40可过滤掉任何悬浮颗粒或者不需要的物质，以免其进入到水体10中。在一些情况中，可设置一个或多个流量计50，以测量从泵流出、流经过滤器或者图1示出的主要流动管路60的示意图的任何其它部分处的流体的流量。泵和罐可设定尺寸以提供和/或保持流至水体10的流体的特定流量。在某些示例性实施例中，水体10可以以介于大约15psi和大约30psi(例如，以20psi)之间的压力从容器接收介于大约每分钟10加仑和大约每分钟200加仑之间的流体(例如，大约每分钟100加仑)或者接收更多流体。继续参照图1，传感器系统100可设置在主要流动管路60的任何位置处，在所述位置处，存在压差，以测量流体的某些性质。在一些情况中，流经主要流动管路60的流体的流量的一部分可被捕获并且被引导到传感器系统100中。如将在此描述并且如图2所示，传感器系统100可具有歧管110。歧管110可具有限定在其中的流动通道，以用于从主要流动管路60接收具有期望的流动特性(例如，流量、压力、湍流水平等)的流体。歧管110可容纳用于测量流体的特定性质的一个或多个传感器。歧管110可以以任何期望的流量接收流体。例如，歧管110可接收由图1中示出的泵供应的流量的一部分的流体。在这种情况中，如图2所示，可使用流动控制器件120(例如，阀、调节器等)将歧管流量的水供应到歧管110。可替代地，歧管110可接收由泵供应的全部流量的流体。在一些情况中，歧管110可以以歧管流量接收水。歧管流量可小于或者等于进入水体10中的水的流量。在一些示例性实施例中，当流入到水体10中的流体流量介于大约每分钟10加仑和大约每分钟200加仑之间或者更多时，歧管110可以以介于大约每分钟0.1加仑和大约每分钟10.0加仑的范围内的歧管流量接收水。图2和图3图解了根据本专利技术的一个实施例的歧管110的透视图和截面图。如在图2和图3中看到的，来自任何源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量水中的氯浓度的传感器，所述传感器包括：歧管，所述歧管包括：歧管入口，所述歧管入口与流体供应管路流体连通，用于接收从源流至所述歧管的歧管流量；歧管出口，所述歧管出口与流体返回管路流体连通，用于使得所述歧管流量从所述歧管返回到所述源；主要流动通道，所述主要流动通道限定在所述歧管中并且与所述流体供应管路和所述流体返回管路流体连通，所述主要流动通道适于从所述歧管入口接收第一流量；和辅助流动通道，所述辅助流动通道限定在所述歧管中，所述辅助流动通道适于从所述歧管入口接收第二流量，所述第二流量显著小于所述第一流量；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与所述主要流动通道流体连通，用于测量流经所述主要流动通道的流体的一种或多种流体性质；和探针，所述探针用于测量氯浓度，所述探针定位成与所述辅助流动通道流体连通，所述探针包括：探针本体，所述探针本体限定了中空部分，所述探针本体具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述中空部分适于在所述第一端部近侧接收所述第二流量，所述探针本体成形和定向成将所述第二流量引向所述探针本体的所述第二端部，并且从所述探针本体的所述第二端部引向所述辅助流动通道；多个电极，所述多个电极定位于所述中空部分中且在所述第二端部近侧并且接触所述中空部分中的流体，所述电极适于响应于存在于流体中的氯浓度而产生电流。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 US 14/533,3431.一种用于测量水中的氯浓度的传感器，所述传感器包括：歧管，所述歧管包括：歧管入口，所述歧管入口与流体供应管路流体连通，用于接收从源流至所述歧管的歧管流量；歧管出口，所述歧管出口与流体返回管路流体连通，用于使得所述歧管流量从所述歧管返回到所述源；主要流动通道，所述主要流动通道限定在所述歧管中并且与所述流体供应管路和所述流体返回管路流体连通，所述主要流动通道适于从所述歧管入口接收第一流量；和辅助流动通道，所述辅助流动通道限定在所述歧管中，所述辅助流动通道适于从所述歧管入口接收第二流量，所述第二流量显著小于所述第一流量；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器与所述主要流动通道流体连通，用于测量流经所述主要流动通道的流体的一种或多种流体性质；和探针，所述探针用于测量氯浓度，所述探针定位成与所述辅助流动通道流体连通，所述探针包括：探针本体，所述探针本体限定了中空部分，所述探针本体具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述中空部分适于在所述第一端部近侧接收所述第二流量，所述探针本体成形和定向成将所述第二流量引向所述探针本体的所述第二端部，并且从所述探针本体的所述第二端部引向所述辅助流动通道；多个电极，所述多个电极定位于所述中空部分中且在所述第二端部近侧并且接触所述中空部分中的流体，所述电极适于响应于存在于流体中的氯浓度而产生电流。2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述歧管流量等于流经所述主要流动通道的所述第一流量和流经所述辅助流动通道的所述第二流量的总和。3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道和所述辅助流动通道定向成，使得从所述探针本体的第二端部流经所述辅助流动通道的流体与被引向所述主要流动通道的流体混合。4.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述探针本体与所述辅助流动通道同轴。5.根据权利要求4所述的传感器系统，还包括喷嘴，所述喷嘴与所述探针本体的中空部分流体连通，所述喷嘴与所述探针本体和所述辅助流动通道同轴，所述喷嘴成形为使得喷嘴产生流经中空部分的流体射流并且将所述流体射流引向所述探针本体的第二端部。6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道和所述辅助流动通道相互垂直地定向。7.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述主要流动通道的截面面积大于所述辅助流动通道的截面面积。8.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述电极包括铂阴极和铜阳极，所述铂阴极和所述铜阳极从所述第二端部朝向所述第一端部延伸到所述中空部分中。9.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述一个或多个传感器包括pH值传感器、温度传感器和流量计中的至少一者。10.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述一个或多个传感器适于测量流经所述歧管的流体的pH值、导电性、温度和体积流...

【专利技术属性】
技术研发人员：小R·B·霍伊思，P·H·基拉维，M·P·克力莫，L·J·卡德里克，
申请(专利权)人：艺康美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US