[其他]純水電導(dǎo)率傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000008324
• 申請日: 1986-12-03
• 公開（公告）號: CN86108324B
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西奧多·R·巴本二世
• 申請（專利權(quán)）人: 托馬斯巴本儀器公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖春京;肖掬昌

本發(fā)明的目的是為了在測量純水的電導(dǎo)率中避免由電極沉積所引起的偏差，要監(jiān)控加到四電極電導(dǎo)率傳感器的電流電極兩端的激勵(lì)電壓，以便在傳感器電路接近能克服所積累的沉積極限前產(chǎn)生一個(gè)警告，從而提醒操作人員在出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的偏差之前就需要清沽電極。本發(fā)明還分別對水和鹽份提供了溫度補(bǔ)償，以提高純水電導(dǎo)率的測量精度。

一種多電極電導(dǎo)率傳感器，其產(chǎn)生的輸出被加到一個(gè)反應(yīng)了表征水樣溫度的溫度傳感器信號的特殊溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。該溫度信號選擇地作用于一個(gè)包含有分開的要用于調(diào)整所測電導(dǎo)率輸出的水校正值和鹽份校正值的存儲(chǔ)器。水的校正值代表所測溫度下絕對純水的電導(dǎo)率，而且這個(gè)值可從所測的總電導(dǎo)率中減去，以產(chǎn)生一個(gè)只由鹽份雜質(zhì)引起的電導(dǎo)率值。然后，將來自存儲(chǔ)器的鹽份校正信號用于標(biāo)出標(biāo)準(zhǔn)參考溫度25℃時(shí)的所測鹽份的電導(dǎo)率信號，從而得到校正過的鹽份電導(dǎo)率測量值，可以將它加到代表該溫度下純水電導(dǎo)率的固定純水校正信號上。這些數(shù)值的和所產(chǎn)生的一個(gè)調(diào)整過的輸出信號，能準(zhǔn)確反映標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃時(shí)純水溶液的電導(dǎo)率（或電阻率）。

為了要避免由電極沉積所引起的偏差，要監(jiān)控加到四電極電導(dǎo)率傳感器的電流電極兩端的激勵(lì)電壓，以便在傳感器電路接近能克服所積累的沉積的極限時(shí)產(chǎn)生一個(gè)警告，從而提醒操作人員在出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的偏差之前就需要清潔電極。

近年來，甚高純水在各種應(yīng)用場合，例如固體電子學(xué)用的半導(dǎo)體生產(chǎn)，核能發(fā)電機(jī)用的供水和超微量分析中，應(yīng)用都日益增加。這些系統(tǒng)的操作人員都必須不懈地警惕那些能損害其操作或產(chǎn)品的雜質(zhì)的出現(xiàn)。完成這種目的的最有效的方法之一就是監(jiān)控溶液電導(dǎo)率（或其倒數(shù)，電阻率）以示出水中離子的出現(xiàn)。盡管電導(dǎo)率在辨認(rèn)出現(xiàn)的雜質(zhì)類型方面并不具特效，但在許多應(yīng)用場合中，由于高純水需要不出現(xiàn)幾乎所有能導(dǎo)電的物質(zhì)，故它仍然是最有用的，而在保證適合的pH（它在這些設(shè)備中難于測量，為大家所知）方面，它實(shí)際上也能用作寶貴的代替方案。

在正常的電導(dǎo)率量級中，各種儀器都可以用于測量電導(dǎo)率（或其倒數(shù)，電阻率）。然而，要想采用那些先有儀器來測量極純水中極低的電導(dǎo)率，則還未完全成功。主要的問題在于水中的雜質(zhì)不是唯一的離子源。有極少量水本身就會(huì)分解為高度導(dǎo)電的氫離子和氫氧離子。這種少量的水離子在較高電導(dǎo)率下并不重要，因它們對總的電導(dǎo)率的作用很小。但在高純水中，出現(xiàn)的電導(dǎo)率在每厘米一微姆歐或更小的范圍內(nèi)，水離子就變?yōu)殡妼?dǎo)率的主要來源。更復(fù)雜的事情是，溫度變化對水離子電導(dǎo)率的效果恰巧約三倍于溫度變化對鹽溶液，例如氯化鈉產(chǎn)生的效果，而氯化鈉是純水系統(tǒng)中最常發(fā)現(xiàn)的雜質(zhì)。因此，為取得精確的測量，電導(dǎo)率的測量必須一方面要為低量級的鹽份濃度，另一方面又要滿足為水離子作溫度補(bǔ)償。

一種為獲取純水電導(dǎo)率測量的溫度補(bǔ)償?shù)闹苯亓水?dāng)?shù)淖龇ㄉ婕霸谒鶞y溫度下產(chǎn)生一個(gè)代表純水電導(dǎo)率的信號值，然后從要由準(zhǔn)確的電導(dǎo)率測量表測量的總電導(dǎo)率減去這個(gè)純水值。剩下的是代表只由鹽離子所提供的電導(dǎo)率數(shù)值，然后可將它轉(zhuǎn)換為代表標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃下鹽份電導(dǎo)率的信號。于是，可以將鹽份電導(dǎo)率的溫度校正信號加到一個(gè)固定的代表標(biāo)準(zhǔn)參考溫度下純水電導(dǎo)率的數(shù)值以產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)確的總電導(dǎo)率測量。然而，由于純水電導(dǎo)率一般只代表總電導(dǎo)率的實(shí)質(zhì)部分，在從所測電導(dǎo)率數(shù)值減去純水值時(shí)，會(huì)使測量電導(dǎo)率中任何誤差的效果大大放大。因此，避免由于在浸入純水樣品中的電導(dǎo)率測量表探頭電極上的沉積一類原因產(chǎn)生的測量誤差就變得極端重要了。

在1978年10月3日公布的并如本發(fā)明轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的本申請人的前美國專利第4，118，663號中敘述的四電極電導(dǎo)率傳感器，有效地避免了因雜質(zhì)或氧化產(chǎn)物堆積在電極表面上的電極污垢所引起的測量電導(dǎo)率中的誤差。在純水中所遇到的電導(dǎo)率甚低的情況下，需要避免這種因該電極沉積所引起的誤差變得刻不容緩了，因?yàn)檫@種誤差可以代表總電導(dǎo)率信號的實(shí)質(zhì)部分。在取得專利的四電極系統(tǒng)中，從一個(gè)運(yùn)算放大器電路加到兩個(gè)電極的電壓自動(dòng)調(diào)整以補(bǔ)償因電極沉積引起的電壓降。但當(dāng)電壓增加超過一預(yù)定電平時(shí)，系統(tǒng)就到達(dá)補(bǔ)償這些電極的能力極限，于是就必須清潔電極以避免誤差。