[其他]純水電導率傳感器

無效

• 申請號: 86108324
• 申請日: 1986-12-03
• 公開（公告）號: CN86108324B
• 公開（公告）日: 1988-12-21
• 發明（設計）人: 西奧多·R·巴本二世
• 申請（專利權）人: 托馬斯巴本儀器公司
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06;G01R27/22
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 肖春京,肖掬昌

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

為了要避免由電極沉積所引起的偏差，要監控加到四電極電導率傳感器的電流電極兩端的激勵電壓，以便在傳感器電路接近能克服所積累的沉積的極限時產生一個警告，從而提醒操作人員在出現實質性的偏差之前就需要清潔電極。

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

在正常的電導率量級中，各種儀器都可以用于測量電導率（或其倒數，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率，則還未完全成功。主要的問題在于水中的雜質不是唯一的離子源。有極少量水本身就會分解為高度導電的氫離子和氫氧離子。這種少量的水離子在較高電導率下并不重要，因它們對總的電導率的作用很小。但在高純水中，出現的電導率在每厘米一微姆歐或更小的范圍內，水離子就變為電導率的主要來源。更復雜的事情是，溫度變化對水離子電導率的效果恰巧約三倍于溫度變化對鹽溶液，例如氯化鈉產生的效果，而氯化鈉是純水系統中最常發現的雜質。因此，為取得精確的測量，電導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償。

一種為獲取純水電導率測量的溫度補償的直截了當的做法涉及在所測溫度下產生一個代表純水電導率的信號值，然后從要由準確的電導率測量表測量的總電導率減去這個純水值。剩下的是代表只由鹽離子所提供的電導率數值，然后可將它轉換為代表標準溫度25℃下鹽份電導率的信號。于是，可以將鹽份電導率的溫度校正信號加到一個固定的代表標準參考溫度下純水電導率的數值以產生一個準確的總電導率測量。然而，由于純水電導率一般只代表總電導率的實質部分，在從所測電導率數值減去純水值時，會使測量電導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率測量表探頭電極上的沉積一類原因產生的測量誤差就變得極端重要了。

在1978年10月3日公布的并如本發明轉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率傳感器，有效地避免了因雜質或氧化產物堆積在電極表面上的電極污垢所引起的測量電導率中的誤差。在純水中所遇到的電導率甚低的情況下，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，因為這種誤差可以代表總電導率信號的實質部分。在取得專利的四電極系統中，從一個運算放大器電路加到兩個電極的電壓自動調整以補償因電極沉積引起的電壓降。但當電壓增加超過一預定電平時，系統就到達補償這些電極的能力極限，于是就必須清潔電極以避免誤差。