專利名稱：用于測(cè)量純或超純液體的電導(dǎo)率的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量純或超純液體，尤其是水的電導(dǎo)率的方法。
背景技術(shù)：
在需要使用超純水的很多工業(yè)領(lǐng)域中，尤其在化學(xué)、制藥、醫(yī)學(xué)和電 子工業(yè)中，測(cè)量液體的電導(dǎo)率是重要的。
通過測(cè)量溶液中跨過電導(dǎo)測(cè)量池(conductivity measuring cell)的電阻 來測(cè)量水溶液的電導(dǎo)率，所述電導(dǎo)測(cè)量池通常包括至少兩個(gè)形成電極的傳 導(dǎo)性材料部件。
電導(dǎo)測(cè)量池受其電池常數(shù)(cell constant)限定，電池常數(shù)使測(cè)量電阻 與溶液的電導(dǎo)率成比例關(guān)聯(lián)。電池常數(shù)決定電池測(cè)量的精度。因此，需要 使用具有低常數(shù)的電池來測(cè)量超純液體的電導(dǎo)率。
電導(dǎo)率測(cè)量受電池的幾何形狀的影響電極的總面積(s)和電極之間 的距離(L)。這兩個(gè)參數(shù)限定電池常數(shù)k-L/s。
電導(dǎo)率是通過物質(zhì)的電子的流動(dòng)的測(cè)量結(jié)果。其與離子濃度、離子上 的電荷(化合價(jià))以及離子遷移率成正比。離子遷移率是溫度的函數(shù)，并 因而測(cè)量的電導(dǎo)率也取決于溫度。
在理論的純水中，水電解成H"離子和OH"離子導(dǎo)致僅有兩種離子的存在。
在25。C時(shí)，無(wú)^T^染的水樣品的理論電導(dǎo)率是0.055網(wǎng)/cm，艮卩，其 電阻率(電阻率是電導(dǎo)率的倒數(shù))為18.2Macm。樣品的電阻率由等式p=R/k 決定，與樣品的測(cè)量電阻R和電池常數(shù)k成比例關(guān)系。對(duì)于電阻率值大于 1 MQ.cm的水認(rèn)為是純的或超純的。
包括水電導(dǎo)率和電阻率傳感器的所有凈化系統(tǒng)是水電導(dǎo)率測(cè)量的一個(gè) 有價(jià)值的應(yīng)用電導(dǎo)率。
在測(cè)量電導(dǎo)率時(shí)，需要對(duì)浸入在溶液中的電極的端子施加電勢(shì)差。電
4脈沖形式的電勢(shì)差感應(yīng)產(chǎn)生與電極的面積有關(guān)的電流。電極的面積越大， 電池常數(shù)越低，且測(cè)量電流相對(duì)地越精確。施加電勢(shì)差還產(chǎn)生貫穿電路的 電阻和電容現(xiàn)象。具體地，在電極-溶液分界面上出現(xiàn)了與電池的幾何形狀 直接相關(guān)的電容。具有小常數(shù)的小電池感應(yīng)產(chǎn)生大的電容。
通常通過表示系統(tǒng)的電阻和電容效應(yīng)的等效電路對(duì)浸入在水中的電導(dǎo) 測(cè)量池建模。
傳統(tǒng)方法忽略或補(bǔ)償專用于電極的電容和電阻效應(yīng)，因而電極之間的 水的模型變成純電阻，或者在模型簡(jiǎn)化之后，被指定為串聯(lián)的電容。
例如，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過定期校準(zhǔn)和通過使用具有足夠大地減小上 述現(xiàn)象的面積的電極，補(bǔ)償電池的電容效應(yīng)。 一種解決該問題的方法是將 電導(dǎo)測(cè)量池定期地浸入在已知電阻率的溶液中并重新計(jì)算電池常數(shù)，以考 慮電極的狀態(tài)。
此外，為了能夠使用簡(jiǎn)化模型，并為了降低極化的風(fēng)險(xiǎn)，需要使用頻 率被精確選擇作為取樣水質(zhì)的函數(shù)的電信號(hào)。
對(duì)于確定液體的電阻率，具有各種現(xiàn)有技術(shù)方法。下文中所述的方法 基于通過由與電阻器串聯(lián)的電容器組成的等效電路進(jìn)行建模的水。
在國(guó)際專利申請(qǐng)WO 88/01740中所述的中心取樣方法在于周期性地激 發(fā)電導(dǎo)測(cè)量池。在電池固有的電容效應(yīng)不同的兩個(gè)不同時(shí)期，分析電池的 輸出信號(hào)。以兩個(gè)時(shí)間間隔之間的信號(hào)差為基礎(chǔ)，針對(duì)電容效應(yīng)，修正第 一間隔期間獲得的信號(hào)。中心取樣方法和短的電線從溶液等式中消除了電 線和電極的電容效應(yīng)。
在美國(guó)專利申請(qǐng)2007/0024287中所述的用于確定純或超純液體的電阻 率的第二種方法測(cè)量通過電導(dǎo)測(cè)量池的交流電。接著，由不同頻率信號(hào)之 間的阻縫來計(jì)算、雌的電阻率。將頻 1確限定的交流電流施加到電導(dǎo) 測(cè)量池的端子。測(cè)量電流并利用不同頻率的信號(hào)重復(fù)操作?？梢允褂门c電 池的阻抗成比例的測(cè)量值、不同頻率時(shí)獲得的阻抗之間的差來計(jì)算樣品的 串聯(lián)的電容和電阻效應(yīng)。接著，對(duì)于給定的頻率，可以數(shù)學(xué)地確定測(cè)試的 液體的電阻率，包括電容效應(yīng)補(bǔ)償。
上述方法具有局限性。首先，它們限制電極和電池常數(shù)的大小。其次， 為了限制極化，必須在特定頻率使用電導(dǎo)測(cè)量池，所述頻率作為關(guān)注的液體的電導(dǎo)率值的有限范圍的函數(shù)。最后，電池電極的老化(鈍化、腐蝕等) 使電極-溶液分界面上的電容不受控制的更改。
例如法國(guó)專利申請(qǐng)No.0655276中所述，能夠利用設(shè)置有微電極的電導(dǎo) 測(cè)量池來測(cè)量小樣品的電導(dǎo)率。這是因?yàn)殡姌O的小尺寸以及因?yàn)閭鞲衅鞅?持高端性能(即，低電池常數(shù))。然而，因?yàn)樗鼈兊男〕叽?，已?jīng)發(fā)現(xiàn)利用 微電極可以產(chǎn)生大的電容效應(yīng)，該電容效應(yīng)不可再被忽略。所以必須修改 水中電池的模型。
如上所述，通過由串聯(lián)或并聯(lián)的表現(xiàn)系統(tǒng)的部件行為的多個(gè)電阻器和 電容器組成的等效電路圖表示浸入在水中的電導(dǎo)測(cè)量池的電導(dǎo)率的理論模 型。那么在使用微電極時(shí)必須把電容現(xiàn)象的發(fā)生考慮到模型中。顯而易見 地，增加與簡(jiǎn)化模型的單個(gè)電阻器串聯(lián)的電容器不再足以表示測(cè)試期間的 電池的電行為。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明使用一種用于浸入在水中的電導(dǎo)測(cè)量池的新模型，在等 效電路圖中，包括與電阻器和電容器的并聯(lián)連接組合串聯(lián)的電容器。該新 模型的微電極的益處是相當(dāng)可觀的。然而，重要的是注意該模型不僅在使 用微電極吋應(yīng)用，而且它可以相同地應(yīng)用于同心電極和對(duì)較低質(zhì)量的溶液 的測(cè)量上。
因?yàn)楸景l(fā)明，在高純水電模型中通常能夠考慮串聯(lián)和并聯(lián)的電容的效 應(yīng)，以精確測(cè)量電導(dǎo)率。本發(fā)明還檢測(cè)樣品中存在的異物。
為了更加精確，本發(fā)明提出了一種使用電極來測(cè)量純或超純液體，尤 其是水的電導(dǎo)率的方法，其特征在于，所述方法包括通過等效電路圖的形 式對(duì)液體建模來確定電導(dǎo)率，所述等效電路圖^^括電阻器R、與電阻器R 并聯(lián)的電容器Cp和串聯(lián)的電容器Cs。
根據(jù)優(yōu)選特征，進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合
-所述方法包括以下步驟施加一系列處于不同頻率的參考激發(fā)信號(hào)； 通過集合在給定頻率時(shí)獲取的離散測(cè)量結(jié)果，重構(gòu)輸出信號(hào)的譜；將重構(gòu) 的經(jīng)驗(yàn)信號(hào)與理論模型相比較；以及將理論模型和所獲得的時(shí)域信號(hào)之間 的差異最小化以從中提取三個(gè)量R， Cp， Cs。-所重構(gòu)的輸出信號(hào)的譜通過時(shí)域內(nèi)插來增加中間頻率處的信號(hào)的分 辨率，和/或通過頻率的外插，以考慮實(shí)驗(yàn)上不可獲得的頻率。
-所述比較是在所重構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)域信號(hào)的傅立葉變換函數(shù)和理論模型 的傅立葉變換之間，或重構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)域信號(hào)和理論模型的傅立葉變換的傅 立葉逆變換之間實(shí)施的。
-所述最小化步驟使用微分范數(shù)多維非線性最小化(differential norm multidimensional non-linear minimization )，優(yōu)選i也，以線性規(guī)劃的鮑威爾 去 或單純形法的方式。
-所述方法還確定提取的三個(gè)量R， Cp， Cs是否對(duì)應(yīng)于測(cè)量的干擾情 況，如果是，則確定干擾的類型。
-所述確定步驟利用附屬的概率計(jì)算(belonging probability calculation)。
-干擾對(duì)應(yīng)于異物的出現(xiàn)，尤其是顆粒、不易混合的污染物或者氣泡。 -以脈沖形式，優(yōu)選地是方波脈沖形式，施加激發(fā)信號(hào)。 -所述激發(fā)信號(hào)的頻率范圍是從50Hz到5kHz或者從100kHz到 20MHzo
-利用微電極測(cè)量所述電導(dǎo)率。
本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)量純或超純液體，尤其是水的電導(dǎo)率的設(shè)備， 其特征在于，所述設(shè)備包括用于執(zhí)行上述方法的控制裝置。 根據(jù)該設(shè)備的優(yōu)選特征，進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合 -所述控制裝置包括微控制器；
-將所述微控制器連接至由脈沖發(fā)生器或參考信號(hào)發(fā)生器激發(fā)的電導(dǎo) 測(cè)量池；以及
-所述的或每仝電導(dǎo)率電池設(shè)置有微電極P
本發(fā)明最后還涉及一種包括上述電導(dǎo)率測(cè)量設(shè)備的水凈化系統(tǒng)。


在參照給出的附圖閱讀以下說明時(shí)，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易 見，其中
-圖l表示用于高純的液體的本發(fā)明的等效電路圖模型；-圖2是用于確定取樣水的電導(dǎo)率和參數(shù)的本發(fā)明的方法的總體-圖3是用于測(cè)量水的電特性的本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的電路-圖4表示本發(fā)明的微控制器的一個(gè)實(shí)施例的算法；
-圖5更加詳細(xì)地示出了算法的信號(hào)預(yù)處理階段；
-圖6更加詳細(xì)地示出了確定測(cè)試樣品的參數(shù)的算法的階段。
具體實(shí)施例
應(yīng)注意，以下說明經(jīng)由非限定性示例給出。
為了測(cè)量純或超純液體，例如水的電導(dǎo)率，需要利用體現(xiàn)電池-溶液分 界面和液體的電特性的等效電路圖對(duì)其進(jìn)行建模。
還考慮電極和周圍的電系統(tǒng)之間的連接電線的電效應(yīng)，并通過電容器 建模。
與純或超純液體的電阻率相比，1歐姆等級(jí)的模型的電阻可以忽略。 接下來，可以修改模型，并通過根據(jù)本發(fā)明的圖1所示的等效電路10
對(duì)液體建模。該等效電路包括與電容器12和電阻器13的并聯(lián)連接組合串
聯(lián)的電容器ll。
通過按照總體圖14 (圖2)的方法確定測(cè)試樣品的電導(dǎo)率。該方法基 于液體的特征，尤其是傅立葉或拉普拉斯空間中的特征，并通過把測(cè)試液 體的特征與各個(gè)預(yù)定模型的特征比較，測(cè)試非正常情況。
為了更加精確，總體圖14示出了由來自電激發(fā)系統(tǒng)16的電脈沖激發(fā) 的電導(dǎo)率和溫度測(cè)量電池部分15，電激發(fā)系統(tǒng)16受由微控制器18執(zhí)行的 算法控制。
溫度測(cè)量電子裝置是傳統(tǒng)意義上的裝置(例如惠斯通電橋)，在這里不 進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。然而，注意，它們使液體IH測(cè)量參數(shù)與溫度關(guān)聯(lián)并 因而把溫度的影響考慮到這些參數(shù)上。
施加到電導(dǎo)測(cè)量池15的激發(fā)感應(yīng)產(chǎn)生電池的兩個(gè)電極之間的電流。通 過電測(cè)量系統(tǒng)17把激發(fā)的響應(yīng)發(fā)送到微控制器18，激發(fā)的響應(yīng)受到整個(gè)溶 液的電流通道的干擾。
接著，通過微控制器18的算法處理并解釋接收的信號(hào)，微控制器18 輸出測(cè)試溶液的電阻和電容參數(shù)19。如果檢査中的樣品被污染，例如，受
8固體顆?；驓馀莸奈廴?，微控制器18的算法就觸發(fā)報(bào)警器20。
如圖3中的電路21所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電激發(fā)和測(cè)量部件包
括脈沖發(fā)生器22或參考信號(hào)(方波、正弦波、鋸齒波等)發(fā)生器。這些發(fā)
生器可以是電壓或電流源，但是在這里將其設(shè)計(jì)成具有以下兩個(gè)特征
-兩個(gè)電極之間的峰間電壓絕不超過1.23V，以避免水的電解和質(zhì)子自
遷移；以及
-信號(hào)的平均電壓為零。
盡管可以使用電流源限定的脈沖，但是在電路中更實(shí)際地是使用和控 制電壓源的激發(fā)?？梢允褂萌魏晤愋偷拿}沖方波、正弦波、鋸齒波等。 在這里，這些信號(hào)具有有限的帶寬并當(dāng)然滿足上述條件。在實(shí)踐中，優(yōu)選 地是使用方波信號(hào)，因?yàn)樵撔盘?hào)易于利用電路操作。
如圖3中所示，脈沖發(fā)生器22饋送電導(dǎo)測(cè)量池，電導(dǎo)測(cè)量池的兩個(gè)電 極23和24 (這里是微電極)。通過發(fā)生器22的開關(guān)31和32來控制電極 23和24，以利用相同的參考信號(hào)來激發(fā)兩個(gè)電極，從而消除不對(duì)稱的風(fēng)險(xiǎn)。
通過運(yùn)算放大器26將來自電池的信號(hào)進(jìn)行放大和處理，而電阻器27 和28精確地設(shè)置信號(hào)增益。將參考信號(hào)VREF施加到運(yùn)算放大器26的輸入 端。通過增益電阻器選擇器33來選擇電阻器27和28。通過模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換 器29將來自運(yùn)算放大器26的電壓信號(hào)Vs從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，接 著，將該信號(hào)發(fā)送到微控制器18。
在這里(參見圖4)，用于確定系統(tǒng)的參數(shù)(由電阻、電導(dǎo)率串聯(lián)的電 容和并聯(lián)的電容推斷出的電導(dǎo)率)的微控制器18的算法30首先包括用于 提高數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量以有利于其分析的預(yù)處理階段31。
接著，在向量提取階段32期間對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，以確定系統(tǒng)的參數(shù)。 將這些分析發(fā)送Sim據(jù)庫(kù)以使它們與在認(rèn)執(zhí)leaming賄段B期聞測(cè)試的情 況關(guān)聯(lián)。然后，在檢測(cè)階段35期間把來自提取階段32的參數(shù)與預(yù)記錄情 況34進(jìn)行比較。
根據(jù)識(shí)別的參數(shù)是來自污染樣品還是無(wú)污染樣品，報(bào)警和后處理階段 36根據(jù)樣品的質(zhì)量觸發(fā)報(bào)警器20和/或?qū)⑵鋮?shù)19 (比較圖2)傳送給圖 中未示出的顯示單元。
在實(shí)踐中，將一系列的參考激發(fā)信號(hào)施加給電極的端子。各個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)于50Hz和5kHz之間的給定頻率。參照?qǐng)D5，在預(yù)處理階段31期間，通 過中值濾波器37對(duì)與給定頻率對(duì)應(yīng)的來自模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器29的數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行過濾，以消除異常測(cè)量點(diǎn)。接著，對(duì)其進(jìn)行低通濾波38以消除高頻率。 通過集合所有系列的數(shù)字信號(hào)，以作為周期的函數(shù)的電壓曲線形式重構(gòu)給 定頻率的輸出信號(hào)的譜。最后，信號(hào)通過時(shí)域內(nèi)插和外插39來增加中間頻 率的分辨率并清除實(shí)驗(yàn)上不可獲得的頻率的范圍。例如，從20個(gè)離散的測(cè) 量中，可以構(gòu)建作為清除了 100Hz到5kHz范圍的頻率的函數(shù)的200個(gè)電壓 值的譜。這種處理信號(hào)的方法產(chǎn)生了處于高和低頻率的更多量的數(shù)據(jù)，并 避免了需要清除具有高分辨率的整個(gè)頻譜的測(cè)量時(shí)間的損失。這個(gè)階段的 測(cè)量信號(hào)是待分析的具有良好分辨率和良好信噪比的預(yù)處理時(shí)域信號(hào)。
在這里(參見圖6)，使用在提取階段32使用以提取溶液三個(gè)量(R, Cs， Cp)的算法40來確定系統(tǒng)的參數(shù)(由電阻R、串聯(lián)的電容Cs和并聯(lián) 的電容Cp推斷的電導(dǎo)率)。可以通過兩種方法來處理來自預(yù)處理階段31的 預(yù)處理(尤其是內(nèi)插)時(shí)域信號(hào)。
處理預(yù)處理時(shí)域信號(hào)的第一種方法(參見圖6的左側(cè)部分)由變換41 開始以獲得傅立葉或拉普拉斯空間中的變換函數(shù)。將以這種方式獲得的快 速傅立葉變換函數(shù)(FFT)與液體的模型42的FFT相比較，液體的模型42 的FFT對(duì)應(yīng)于輸出信號(hào)的理論參數(shù)。在通過方波信號(hào)激發(fā)的情況下，輸出 信號(hào)的模型通過以下等式給出，其中T是脈沖的持續(xù)時(shí)間
<formula>formula see original document page 10</formula>
在建立經(jīng)驗(yàn)矢量和模型矢量之間的微分范數(shù)期間43，實(shí)施實(shí)驗(yàn)上獲得 的傅立葉變換函數(shù)與從理論模型中獲得的傅立葉變換函數(shù)的比較。在此期 聞，確定實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果之間的差異。在確定溶液矢量(R， Cs， Cp)的算 法的該階段時(shí)，在模型和影響調(diào)整的信號(hào)之間的微分范數(shù)的多維非線性最 小化的階段44期間，兩個(gè)變換函數(shù)之間的不一致被優(yōu)化。因?yàn)檫@樣的優(yōu)化, 在修改理論模型的三個(gè)參數(shù)的值時(shí)差異接近于零。其受使用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法 的影響，例如，使用第一導(dǎo)數(shù)(梯度方法)的計(jì)算，優(yōu)選地，具有線性規(guī) 劃的鮑烕爾(Powdl)法或單純形(Simplex)法。在優(yōu)化之后，可以完全 地確定系統(tǒng)的參數(shù)(已經(jīng)確定與獲取的實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)曲線最匹配的模型曲線)，因此算法提供了對(duì)溶液矢量(R， Cs， Cp)的訪問。 使用上述等式C-R/k，樣品的電導(dǎo)率由上述矢量產(chǎn)生。 處理預(yù)處理時(shí)間信號(hào)的第二種方法(參見圖6的右側(cè)部分)是在階段 45期間把液體42的模型的FFT進(jìn)行逆變換。接下來，液體的模型是與預(yù) 處理時(shí)間信號(hào)類似的時(shí)間信號(hào)。在建立微分范數(shù)的階段43和優(yōu)化階段44 的基礎(chǔ)上，以與確定矢量(R， Cs， Cp)的第一種方法相同的方式比較兩個(gè) 信號(hào)。
因此，參數(shù)是已知的。然而，本發(fā)明在認(rèn)知階段33期間將與測(cè)量溫度 有關(guān)聯(lián)的三個(gè)參數(shù)的矢量存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中(參見圖4)。因此，優(yōu)選地，基 本的算法設(shè)置有預(yù)記錄情況的庫(kù)，并且可以在整個(gè)使用中利用從測(cè)試中獲 得的結(jié)果豐富該數(shù)據(jù)庫(kù)。
存儲(chǔ)大量的情況使得能夠在正常條件下和對(duì)參數(shù)R、Cp和Cs中的一個(gè) 或更多具有顯著干擾的情況下獲得矢量(R， Cs， Cp)，例如，來自液體凈 化系統(tǒng)的氣泡和樹脂珠的出現(xiàn)，接著基于以這種方式獲得并用在下文所述 的檢測(cè)階段35中的參數(shù)，建立使R與Cp和Cs關(guān)聯(lián)的多項(xiàng)式函數(shù)。
因此，當(dāng)己經(jīng)確定樣品的參數(shù)時(shí)，在提取階段32之后，將他們與在檢 測(cè)階段35期間存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的情況進(jìn)行比較。接著，利用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)方 法(標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算、高斯誤差量)，接著計(jì)算已經(jīng)被確定屬于對(duì)應(yīng)于正常條 件的一系列情況或者對(duì)應(yīng)于干擾條件的矢量(R， Cp, Cs)的概率。
電容和電阻的行為與污染的類型緊密關(guān)聯(lián)。 一個(gè)示例是氣泡的檢測(cè)。 微電極裝置的小尺寸意味著能夠檢測(cè)使電阻測(cè)量歪曲并因此使溶液的電導(dǎo) 率值歪曲的氣泡的存在。因此，在存在氣泡時(shí)，液體的電阻率受到空氣電 阻率的影響。還應(yīng)該注意電容值的偏離。進(jìn)一步地，應(yīng)該注意在這種特定 的情況下，串聯(lián)的電容的值相對(duì)于3EB染的溶液趨向于下降,而并聯(lián)的電 容的值趨向于升高。當(dāng)存在樹脂珠時(shí)，電容的值非常顯著地變化，并且超 過了存在氣泡的情況，而電阻的值基本上保持相同。這些參數(shù)的具體變化 足夠大到引人注目，并且通過檢測(cè)階段35之后的比較消除了與無(wú)污染的樣 品混淆的風(fēng)險(xiǎn)。
一旦確定出系統(tǒng)的參數(shù)屬于給定的條件并且己經(jīng)確定了它們的值，報(bào) 警和后處理階段36就為這些參數(shù)的值和/或電導(dǎo)率的值提供通路，例如在顯
ii示單元上，并確定樣品是否受到污染，如果是，則確定污染的類型和如何 補(bǔ)救該問題。例如，算法可以觸發(fā)清洗命令以在更好的條件下重啟測(cè)試。
本發(fā)明的非限定性示例的有價(jià)值的應(yīng)用是測(cè)量純或超純水溶液的電導(dǎo) 率，尤其是在水凈化系統(tǒng)中。
多個(gè)其它的變化可實(shí)現(xiàn)作為環(huán)境的函數(shù)，并且本發(fā)明不限于所述和所 示的示例。
尤其注意，微控制器可以由通用處理器或?qū)Ｓ脭?shù)字信號(hào)處理器(DSP) 代替。更通常地，包括至少運(yùn)算和邏輯單元的任何電子器件將是合適的。
在除了檢測(cè)氣泡或樹脂珠的典型應(yīng)用的應(yīng)用中，激發(fā)信號(hào)的頻率范圍 可以是不同的，具體地，在更加面向生命科學(xué)的應(yīng)用(血細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)菌 鑒定等)中從100kHz到20MHz。
權(quán)利要求
1、一種使用電極測(cè)量純或超純液體，尤其是水的電導(dǎo)率的方法，其特征在于，所述方法在于通過以包括電阻器R、與電阻器R并聯(lián)的電容器Cp和串聯(lián)的電容器Cs的等效電路圖的形式對(duì)液體建模來確定電導(dǎo)率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: -施加一系列不同頻率的參考激發(fā)信號(hào)；-通過集合在給定頻率獲取的離散測(cè)量結(jié)果來重構(gòu)輸出信號(hào)的譜； -將所重構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)信號(hào)與理論模型相比較；以及-將所述理論模型和所獲得的經(jīng)驗(yàn)信號(hào)之間的差異最小化，以從中提取 三個(gè)量R， Cp， Cs。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所重構(gòu)的輸出信號(hào)的譜 經(jīng)過時(shí)域內(nèi)插以增加所述信號(hào)在中間頻率的分辨率，和/或經(jīng)過頻率的外插 以便將實(shí)驗(yàn)上不可獲得的頻率考慮在內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述比較是在所重 構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)吋域信號(hào)的傅立葉變換函數(shù)與所述理論模型的傅立葉變換之間或 在所重構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)時(shí)域信號(hào)與所述理論模型的傅立葉變換的傅立葉逆變換之 間實(shí)施的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述最小化 步驟使用微分范數(shù)多維非線性最小化，優(yōu)選地，以線性規(guī)劃的鮑威爾方法 或單純形方法的方式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還 確定所提取的三個(gè)量R， Cp， Cs是否對(duì)應(yīng)于測(cè)量的干擾情況，如果是，則 確定干擾的種類。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述確定步驟使用附屬 概率計(jì)算。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述干擾對(duì)應(yīng)于存 在異物，尤其是顆粒、不易混合的污染物或氣泡。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以脈沖，優(yōu) 選方波脈沖形式來施加所述激發(fā)信號(hào)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述激發(fā)信 號(hào)的頻率范圍為50Hz到5kHz或100kHz到20MHz。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用微電 極來測(cè)量所述電導(dǎo)率。
12、 一種用于利用電極測(cè)量純或超純液體，尤其是水的電導(dǎo)率的設(shè)備， 其特征在于，所述設(shè)備包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方 法的控制裝置。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置包括微 控制器(18)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，將所述微控制器(18) 連接到由脈沖發(fā)生器(22)或參考信號(hào)發(fā)生器激發(fā)的電導(dǎo)測(cè)量池。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述電導(dǎo)測(cè)量池或每 個(gè)電導(dǎo)測(cè)量池設(shè)置有微電極23、 24。
16、 一種水凈化系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的用于測(cè) 量水的電導(dǎo)率的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用電極測(cè)量純或超純液體，尤其是水的電導(dǎo)率的方法，其特征在于，所述方法在于通過以包括電阻器R、與電阻器R并聯(lián)的電容器Cp和串聯(lián)的電容器Cs的等效電路圖的形式對(duì)液體建模來確定電導(dǎo)率。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備以及包括該設(shè)備的凈化系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N27/06GK101629925SQ20091015032
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月23日
發(fā)明者A·范海赫, A·迪米特拉科普洛斯, C·勒尼尼溫, P·拉賈戈帕藍(lán) 申請(qǐng)人:米利波爾公司