專利名稱：導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其具有可浸入被測(cè)介質(zhì)的探頭，其中該探頭具有內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間經(jīng)由從該內(nèi)部空間向外引出的至少一個(gè)開(kāi)口與該探頭的環(huán)境相連接。在該內(nèi)部空間中布置有兩個(gè)電極，該兩個(gè)電極在測(cè)量操作期間被供給交流電壓。該電極具有面向該內(nèi)部空間的內(nèi)表面和面向外部且由絕緣覆蓋的外表面。該內(nèi)表面具有鄰接該開(kāi)口的邊緣表面。
背景技術(shù)：
在測(cè)量介質(zhì)的電導(dǎo)率的各種應(yīng)用場(chǎng)合利用導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器。最著名的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器是所謂的雙電極或四電極傳感器。
雙電極傳感器具有兩個(gè)電極，該兩個(gè)電極浸入介質(zhì)并且在測(cè)量操作期間被供給交流電壓。連接到該兩個(gè)電極的測(cè)量電子裝置測(cè)量電導(dǎo)率測(cè)量電池的電阻抗，然后根據(jù)該電阻抗，基于通過(guò)給定測(cè)量電池的幾何形狀和特性較早確定的電池常數(shù)來(lái)確認(rèn)位于測(cè)量電池中的介質(zhì)的比電阻或比電導(dǎo)(specmc conductance)。四電極傳感器具有在測(cè)量操作期間浸入介質(zhì)的四個(gè)電極，其中兩個(gè)電極作為所謂的電流電極操作并且兩個(gè)電極作為所謂的電壓電極操作。在測(cè)量操作期間，在兩個(gè)電流電極之間施加交流電壓，并且由此將交流電流饋入介質(zhì)。實(shí)際上，饋入的電流在電壓電極之間產(chǎn)生電勢(shì)差。優(yōu)選地，使用無(wú)電流測(cè)量方法來(lái)確認(rèn)電勢(shì)差。在此也借助于連接到電流電極和電壓電極的測(cè)量電子裝置，根據(jù)饋入的交流電流和測(cè)量的電勢(shì)差確認(rèn)電導(dǎo)率測(cè)量電池的阻抗。然后，根據(jù)該阻抗，基于較早確定的且根據(jù)測(cè)量電池的幾何形狀和特性而得出的電池常數(shù)確認(rèn)位于測(cè)量電池中的介質(zhì)的比電阻或比電導(dǎo)。在測(cè)量操作期間，在電極之間形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)的場(chǎng)線有規(guī)律地從測(cè)量電池的內(nèi)部空間延伸出。如果在諸如容器壁的另一物體的附近操作這樣的電導(dǎo)率傳感器，則存在該物體對(duì)電場(chǎng)線的影響以及由此對(duì)測(cè)量的影響。該影響基本上依賴于該物體的幾何布置、與傳感器的間距及其電導(dǎo)率，該影響如今在使用位置處使用復(fù)雜的校正方法有規(guī)律地確定，并且由此例如確定安裝系數(shù)，利用該安裝系數(shù)能夠在隨后的測(cè)量中補(bǔ)償該影響。而且，DE102008054659A1描述了在電絕緣探頭主體中的外部可接近的腔室的相互相對(duì)的內(nèi)表面上設(shè)置彼此平行的平面電極，由此來(lái)降低位于導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器的環(huán)境中的物體的影響。與具有布置成至少部分完全脫離探頭主體或從探頭主體突出的電極，使得其包括在探頭主體外部的截然不同的自由場(chǎng)的電導(dǎo)率傳感器相比，這提供了場(chǎng)線基本上在腔室內(nèi)的電極之間延伸的優(yōu)點(diǎn)。然而，由場(chǎng)線所占據(jù)的空間區(qū)域明顯大于由相對(duì)設(shè)置的扁平電極所圍住的腔室的內(nèi)部空間。為了防止在電導(dǎo)率傳感器附近的物體的影響，有必要將電極布置成與內(nèi)部空間的面向外部的開(kāi)口有足夠的間距。除了其他方面之外，這導(dǎo)致電導(dǎo)率傳感器的特定的最小結(jié)構(gòu)尺寸。毫無(wú)疑問(wèn)，考慮使用小于該最小值的尺寸是不太可能的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電導(dǎo)率傳感器，其測(cè)量特性具有對(duì)布置在其附近的物體的最小可能的依賴性。為此，本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，包括可浸入被測(cè)介質(zhì)中的探頭，該探頭具有內(nèi)部空間，該內(nèi)部空間經(jīng)由從該內(nèi)部空間引出的至少一個(gè)開(kāi)口與該探頭的環(huán)境相連接，并且在該內(nèi)部空間中布置有兩個(gè)電極，該兩個(gè)電極在測(cè)量操作期間被供給交流電壓， 并且該兩個(gè)電極具有面向該內(nèi)部空間的內(nèi)表面和面向外部的由絕緣覆蓋的外表面，其中該內(nèi)表面具有鄰接該開(kāi)口的邊緣表面，其中，根據(jù)本發(fā)明，至少鄰接該開(kāi)口之一的邊緣表面具有沿著背離該開(kāi)口且進(jìn)入內(nèi)部空間的方向引導(dǎo)在該邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。在優(yōu)選實(shí)施例中，電極的內(nèi)表面的鄰近所述開(kāi)口的所有邊緣表面均具有沿這背離各個(gè)開(kāi)口且進(jìn)入內(nèi)部空間的方向引導(dǎo)在該邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。在另一實(shí)施例中，具有本發(fā)明的表面幾何形狀的邊緣表面的表面法線指向從各個(gè)開(kāi)口離開(kāi)且進(jìn)入內(nèi)部空間中的方向。在本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)中，電極的內(nèi)表面具有將電場(chǎng)線集中到內(nèi)部空間中的表面幾何形狀。在本發(fā)明的第一變型中，電極的內(nèi)表面是凹面。在本發(fā)明的第二變型中，電極具有平面基部，在該平面基部鄰近開(kāi)口之一的至少一個(gè)側(cè)面上鄰接有沿背離開(kāi)口且進(jìn)入內(nèi)部空間中的方向傾斜的邊緣表面。在本發(fā)明的優(yōu)選的進(jìn)一步改進(jìn)中，電極相互相對(duì)且相對(duì)于彼此傾斜地布置，其中兩個(gè)電極中的每一個(gè)均具有面向沿從同一開(kāi)口離開(kāi)且進(jìn)入內(nèi)部空間的方向的總共一個(gè)取向。在前個(gè)進(jìn)一步改進(jìn)的進(jìn)一步改進(jìn)中，電極中的每一個(gè)均朝電絕緣探頭壁的方向傾斜，該電絕緣探頭壁在一個(gè)側(cè)面上針對(duì)外部封閉內(nèi)部空間。在優(yōu)選的進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施例中，電極是電流電極，通過(guò)在測(cè)量操作期間對(duì)該電極施加交流電壓，可以將交流電流經(jīng)由該電流電極饋送到位于內(nèi)部空間中的介質(zhì)中；并且，在內(nèi)部空間中設(shè)置有兩個(gè)電壓電極，經(jīng)由該電壓電極，可在測(cè)量操作期間分接(tap)由于施加到介質(zhì)的交流電流而弓I起的跨該電壓電極的電勢(shì)差。在上個(gè)實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)中，電壓電極布置在探頭壁上。


現(xiàn)在基于附圖的圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，附圖示出實(shí)施例的六個(gè)實(shí)例；在圖中對(duì)相同的元件提供相同的附圖標(biāo)記。其中圖I本發(fā)明的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器的示意圖；圖2穿過(guò)根據(jù)圖I的具有電極的探頭的縱截面，該電極具有平面基部和與其鄰接的傾斜到內(nèi)部空間中的邊緣表面；圖3圖I的具有圖2的電極的探頭的、在相互相對(duì)的電極的中心的高度處在與探頭縱軸線垂直的平面內(nèi)所截取的截面圖；圖4具有相互相對(duì)的凹面電極的電導(dǎo)率探頭；圖5具有朝上探頭壁的方向相對(duì)于彼此傾斜的、相互相對(duì)的凹面電極的電導(dǎo)率探頭;圖6具有朝后探頭壁的方向相對(duì)于彼此傾斜的、相互相對(duì)的凹面電極的電導(dǎo)率探 頭;圖7具有朝上探頭壁的方向相對(duì)于彼此傾斜的、相互相對(duì)的平面電極的電導(dǎo)率探頭;圖8具有朝后探頭壁的方向相對(duì)于彼此傾斜的、相互相對(duì)的平面電極的電導(dǎo)率探頭；以及圖9兩個(gè)電導(dǎo)率探頭的歸一化電池常數(shù)作為與距位于其下面的物體的間距的函數(shù)的比較。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在基于導(dǎo)電雙電極電導(dǎo)率傳感器以及導(dǎo)電四電極電導(dǎo)率傳感器的實(shí)施例的多個(gè)實(shí)例來(lái)描述本發(fā)明。類似地，本發(fā)明還可應(yīng)用于具有其它數(shù)目的電極的電導(dǎo)率傳感器。圖I示出本發(fā)明的導(dǎo)電雙電極電導(dǎo)率傳感器的視圖。電導(dǎo)率傳感器具有可浸入被測(cè)介質(zhì)中的探頭I。該探頭I具有內(nèi)部空間3，該內(nèi)部空間3經(jīng)由從該內(nèi)部空間3引出的至少一個(gè)開(kāi)口 5通向該探頭I的環(huán)境。一旦將探頭I浸入介質(zhì)中，介質(zhì)經(jīng)由開(kāi)口 5滲透進(jìn)入內(nèi)部空間3中并且填充內(nèi)部空間3。在此處所示的實(shí)施例的實(shí)例中，探頭I具有圓柱形探頭主體7，其包括電絕緣體，該電絕緣體在一端具有敞開(kāi)的矩形腔室，經(jīng)探頭主體7對(duì)角地通向探頭I的端部。在示出的實(shí)施例的實(shí)例中，內(nèi)部空間3位于腔室的兩個(gè)相互相對(duì)的面平行的內(nèi)壁9之間，并且通過(guò)如下開(kāi)口通向環(huán)境開(kāi)口 5a，其在附圖中面向正面(從附圖的平面向外)；開(kāi)口 5b，其設(shè)置成與開(kāi)口 5a相反、在附圖中面向背面(進(jìn)入附圖的平面)并且因此在圖中不可見(jiàn)；以及開(kāi)口 5c，其將兩個(gè)開(kāi)口 5a、5b彼此連接，在圖中在探頭I的下端面向下方。在此三個(gè)開(kāi)口 5a、5b、5c以面向其從內(nèi)部空間3開(kāi)出來(lái)的方向的箭頭表示。兩個(gè)電極11設(shè)置在內(nèi)部空間3中，該兩個(gè)電極11的內(nèi)表面面向內(nèi)部空間3，并且其面向外部的外表面被探頭主體7覆蓋，該探頭主體7在示出的實(shí)施例的例子中是絕緣體。測(cè)量電子裝置13——在此處僅示意性地示出一一連接到電極11。在測(cè)量操作期間，測(cè)量電子裝置13對(duì)電極11供應(yīng)交流電壓，確定由探頭I浸入介質(zhì)中所形成的電導(dǎo)率測(cè)量電池的電阻抗，并且基于較早確定的且根據(jù)給定測(cè)量電池的幾何形狀和特性而得出的電池常數(shù)Z確認(rèn)位于測(cè)量電池中的介質(zhì)的比電阻或比電導(dǎo)。電極11的內(nèi)表面在每種情況下均具有鄰接各開(kāi)口 5a、5b、5c的邊緣表面。根據(jù)本發(fā)明，鄰近開(kāi)口 5a、5b或5c中的至少一個(gè)的邊緣表面具有沿著從面向外部的開(kāi)口 5a、5b或5c離開(kāi)而進(jìn)入內(nèi)部空間3的內(nèi)部的方向引導(dǎo)在該邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。這優(yōu)選地以一種表面幾何形狀發(fā)生，在該情況下這些邊緣表面的表面法線沿著從相應(yīng)的鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c離開(kāi)的方向指向到內(nèi)部空間3中。由于電極11是等勢(shì)表面，電場(chǎng)線在該等勢(shì)表面上總是垂直地結(jié)束，因此將緊鄰電極11的電場(chǎng)線限制為與電極11的表面法線平行地延伸。相應(yīng)地，在每個(gè)開(kāi)口 5a、5b、5c處的場(chǎng)線面向內(nèi)部空間3，在每個(gè)開(kāi)口 5a、5b、5c上，與其鄰近的電極11的內(nèi)表面的邊緣表面面向背離該開(kāi)口 5a、5b、5c而進(jìn)入內(nèi)部3中的方向。這造成從各個(gè)開(kāi)口 5a、5b、5c露出的場(chǎng)線明顯減少。因此，通過(guò)不僅使鄰近開(kāi)口 5a、5b或5c之一的邊緣表面而且使鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c的所有邊緣表面均具有以本發(fā)明的方式所實(shí)施的表面幾何形狀，實(shí)現(xiàn)了從內(nèi)部空間3露出 的場(chǎng)線的總數(shù)的最大可能的減少。在這種情況下，所有的相應(yīng)鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c的邊緣表面上的表面法線指向從其鄰接的開(kāi)口 5a、5b、5c離開(kāi)且進(jìn)入內(nèi)部空間3的方向。本發(fā)明產(chǎn)生目標(biāo)化取向并且優(yōu)選地還經(jīng)由邊緣表面的表面幾何形狀將在測(cè)量操作期間在電極11之間形成的場(chǎng)線集中到探頭I的內(nèi)部空間3中的效果。對(duì)于電極11的邊緣表面，本發(fā)明的表面幾何形狀可以通過(guò)電極11的不同的形式實(shí)現(xiàn)并且適于內(nèi)部空間3的開(kāi)口 5的不同的實(shí)施例。為此，例如，可以應(yīng)用具有平面基部的電極，該平面基部在鄰接開(kāi)口 5的至少一個(gè)側(cè)面上、優(yōu)選地在所有側(cè)面上由邊緣表面包圍，該邊緣表面相對(duì)于基部在每種情況下沿著背離鄰接的開(kāi)口 5的方向傾斜到內(nèi)部空間3中。為此在圖2和圖3中示出了實(shí)施例的矩形實(shí)例，該矩形實(shí)例適于圖I中所示出實(shí)施例的實(shí)例的敞開(kāi)內(nèi)部空間3的三個(gè)側(cè)面。圖2示出沿內(nèi)壁9的平面穿過(guò)探頭I的縱截面。所示的中央布置在內(nèi)壁9上的電極Ila具有平面矩形基部15，該平面矩形基部15在每種情況下在其鄰接內(nèi)部空間3的開(kāi)口 5a、5b、或5c的三個(gè)側(cè)面上由邊緣表面17a、17b、17c包圍，該開(kāi)口 5a、5b、或5c在此處用箭頭表示，該邊緣表面17a、17b、17c在每種情況下沿著背離鄰接開(kāi)口 5a、5b、或5c的方向傾斜到內(nèi)部空間3中。為此，圖3示出圖I的探頭I的在相互相對(duì)的同等形狀的電極Ila的中心的高度處在與探頭縱軸線L垂直延伸的平面內(nèi)所截取的截面圖。圖4示出穿過(guò)適于圖I的矩形的、三個(gè)側(cè)面敞開(kāi)的內(nèi)部空間3的實(shí)施例的另一形式的縱截面。在這種情況下，也提供了將兩個(gè)同等形成的、相互面對(duì)的電極Ilb中央布置在內(nèi)部空間3的內(nèi)壁9上。然而，與實(shí)施例的前述實(shí)例相反，電極Ilb不具有平面基部表面，而是代替地具有完全凹面內(nèi)表面。以這種形式，在每種情況下，電極Ilb的所有外邊緣表面上的表面法線指向從鄰接的開(kāi)口 5離開(kāi)而進(jìn)入內(nèi)部空間3的方向。通過(guò)該凹面形，將在鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c的邊緣區(qū)域中的場(chǎng)線引導(dǎo)進(jìn)入內(nèi)部空間3中并且補(bǔ)充地在所有側(cè)面上集中到內(nèi)部空間3中。而且，凹面電極內(nèi)表面提供高對(duì)稱性的優(yōu)勢(shì)，就測(cè)量電池的校正和以此可實(shí)現(xiàn)的測(cè)量準(zhǔn)確度而言這是有利的。替代地或與已描述的變型結(jié)合，對(duì)于鄰近開(kāi)口 5之一的電極的內(nèi)表面的邊緣表面，本發(fā)明的表面幾何形狀還可以實(shí)現(xiàn)為使得將電極11布置成相互相對(duì)且相對(duì)于彼此完全地傾斜。在這種情況下，電極11總體上在每種情況下以其面向從這樣的開(kāi)口 5離開(kāi)而進(jìn)入內(nèi)部空間3中的方式取向。優(yōu)選地，選擇電極取向，使得在電極11的內(nèi)表面上的表面法線指向電絕緣探頭壁的方向，該電絕緣探頭壁在一個(gè)側(cè)面上針對(duì)外部封閉內(nèi)部空間3。該變型提供了場(chǎng)線不僅沿背離該開(kāi)口 5的方向取向，而且同時(shí)也朝探頭壁的方向取向的優(yōu)點(diǎn)。這樣，與探頭I的使用位置無(wú)關(guān)，由于探頭壁的絕緣，對(duì)于場(chǎng)擴(kuò)展的相同的條件總是占優(yōu)勢(shì)。例如，由鄰接內(nèi)部空間3的探頭主體7的實(shí)心部分所形成的向上內(nèi)部邊緣適合作為這樣的探頭壁。關(guān)于這一點(diǎn)，圖5示出穿過(guò)實(shí)施例的實(shí)例的縱截面。正如圖I中所示的實(shí)施例的實(shí)例，探頭I在此也具有例如圓柱形探頭主體7,該探頭主體7包括電絕緣體,該電絕緣體端部具有敞開(kāi)的腔室，經(jīng)探頭主體7對(duì)角地通至探頭I的下端。內(nèi)部空間3在此也位于腔室的相互相對(duì)的內(nèi)壁19之間，并且在示出的實(shí)施例的實(shí)例中通過(guò)如下開(kāi)口通向環(huán)境開(kāi)口 5a，其在附圖中面向前面；開(kāi)口 5b，其設(shè)置成與開(kāi)口 5a相反、在附圖中面向后面；以及開(kāi)口5c，其將兩個(gè)開(kāi)口 5a、5b彼此連接，在圖中在探頭I的下端處向下引導(dǎo)。通過(guò)將由鄰接內(nèi)部空間3的探頭主體7的實(shí)心部分所形成絕緣探頭壁21來(lái)針對(duì)上方封閉內(nèi)部空間3。然而，與圖I至圖4中所示的實(shí)施例的實(shí)例相反，內(nèi)壁19在此不是面平行而是相對(duì)于彼此傾斜地布置，其中相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁19之間的間距朝探頭壁21的方向增加。電極Ilc的取向在此處以在電極中央處所繪制的表面法線η示出，該取向與內(nèi)壁19面向朝探頭壁21的方向背離開(kāi)口 5c而進(jìn)入內(nèi)部空間3中的方向的傾斜對(duì)應(yīng)。兩個(gè)電極Ilc均具有凹面內(nèi)表面，并且中央布置在內(nèi)部空間3的內(nèi)壁19上。與圖I中所示的變型相反，在配備有封閉圖I中的開(kāi)口 5b的附加的后探頭壁23的探頭中，場(chǎng)線的取向自然也能夠朝該后探頭壁23的方向。為此，圖6示出穿過(guò)這樣的探頭I的實(shí)施例的實(shí)例的在電極Ild的中心的高度處并在與探頭縱軸線L垂直延伸的平面內(nèi)所截取的截面，這里該電極Ild是類似的凹面。正如圖I中所示的實(shí)施例的實(shí)例，探頭在此也具有例如圓柱形探頭主體7，該探頭主體7包括電絕緣體，該電絕緣體端部具有敞開(kāi)腔室，經(jīng)探頭主體7對(duì)角地通至在探頭I的下端處。內(nèi)部空間3在此處也位于腔室的內(nèi)壁25之間，該內(nèi)壁25設(shè)置成彼此相對(duì)并且相對(duì)于彼此傾斜，并且僅通過(guò)前面的開(kāi)口 5a和向下引導(dǎo)的開(kāi)口 5c在探頭I的下端通向環(huán)境。內(nèi)部空間3由鄰接內(nèi)部空間3的探頭主體7的實(shí)心部分針對(duì)上方封閉并且背面為絕緣探頭壁23。在實(shí)施例的較早所述實(shí)例中的面向背面的開(kāi)口 5b由探頭壁23封閉。另外，在圖6中所示的實(shí)施例的實(shí)例中，內(nèi)壁25布置成相對(duì)于彼此傾斜，其中腔室內(nèi)的相對(duì)設(shè)置的內(nèi)壁25之間的間距沿朝向探頭壁23的方向從前向后增加。兩個(gè)電極Ild在此也中央布置在內(nèi)部空間3的傾斜內(nèi)壁25上，并且具有在每種情況下朝探頭壁23的方向傾斜的凹面內(nèi)表面。 代替在圖5和圖6中所示的實(shí)施例的實(shí)例中所提供的凹面電極11c、11d，從本發(fā)明的意義上來(lái)說(shuō)，自然也可以應(yīng)用其它適當(dāng)?shù)碾姌O形狀，特別是平面電極。為此，圖7示出圖5中所示的實(shí)施例的實(shí)例的變化，圖7與圖5的不同之處僅在于，代替凹面電極11c，在此處設(shè)置的相互相對(duì)的電極Ile具有相對(duì)于彼此傾斜的平面內(nèi)表面，并且在每種情況下朝探頭壁21的方向傾斜。為此，圖8示出圖6中所示的實(shí)施例的實(shí)例的變化，圖8與圖6的不同之處僅在于，代替凹面電極Ild，在此處設(shè)置的相互相對(duì)的電極Ilf具有相對(duì)于彼此傾斜的平面內(nèi)表面，并且每種情況下朝探頭壁23的方向傾斜。由于在圖7中所示的實(shí)施例的形式的電極Ile的傾斜，在平面內(nèi)表面上的表面法線η沿從下開(kāi)口 5c離開(kāi)的方向指向內(nèi)部空間3。雖然在此處僅鄰近下開(kāi)口 5c的電極lie的邊緣表面上的表面法線沿從該開(kāi)口 5c離開(kāi)的方向指向內(nèi)部空間3，但是也仍舊示出了電導(dǎo)率探頭對(duì)距諸如壁的鄰近物體的間距的明顯較低的依賴性。關(guān)于這一點(diǎn)，圖9示出與具有彼此面平行地布置的平面電極的、在其他方面同樣構(gòu)造的電導(dǎo)率傳感器B相比，具有朝圖7中所示的探頭壁21的方向相對(duì)于彼此傾斜的平面
電極Ile的電導(dǎo)率傳感器A在距位于各傳感器下方的導(dǎo)電壁間距d處的歸范化電池常數(shù)Z的依賴性。為了圖示中的比較，補(bǔ)充示出了兩個(gè)電導(dǎo)率傳感器A和B的示意圖，其中繪制了在每種情況下在電極對(duì)之間形成的場(chǎng)線。為此，明顯地，電極He在背離開(kāi)口 5c的方向上進(jìn)入內(nèi)部空間3中的相對(duì)低的傾斜導(dǎo)致場(chǎng)線仍然被限制于非常窄的擴(kuò)展區(qū)域，同時(shí)在平行取向的電極的情況下，場(chǎng)線明顯地從內(nèi)部空間3進(jìn)一步地延伸出。這相應(yīng)地反映在兩個(gè)電導(dǎo)率傳感器A和B的歸范化電池常數(shù)Z的比較中。隨著距離d的減小，本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器A的電池常數(shù)Z明顯比電導(dǎo)率傳感器B的電池常數(shù)更緩慢地增加。雖然在2cm及更大的間距d情況下，兩者均具有Z=I的相同的歸范化電池常數(shù)，但是在d=7mm的間距的情況下，本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器A的電池常數(shù)Z僅為I. 2，而電導(dǎo)率傳感器B的電池常數(shù)已經(jīng)升高至幾乎I. 4的值。通過(guò)應(yīng)用例如上述凹面電極或通過(guò)在電極Ile的面向前開(kāi)口 5a和后開(kāi)口 5b的側(cè)面上在每種情況下在鄰接的平面基部上提供邊緣表面17，可以更進(jìn)一步提高本發(fā)明的電導(dǎo)率傳感器A的這種比較高的不靈敏性，其中邊緣表面17沿進(jìn)入內(nèi)部空間3且背離各個(gè)鄰接開(kāi)口 5a、5b的方向傾斜。本發(fā)明還可以完全類似地應(yīng)用到導(dǎo)電四電極電導(dǎo)率傳感器，該四電極電導(dǎo)率傳感器一正如在雙電極電導(dǎo)率探頭的情況下描述的一具有探頭1，該探頭I可浸入被測(cè)介質(zhì)中并且包含經(jīng)由至少一個(gè)開(kāi)口5連接到該探頭的環(huán)境的內(nèi)部空間3和用作電流電極的兩個(gè)電極11，該電極11具有朝向內(nèi)部空間3引導(dǎo)的內(nèi)表面和面向外部的由絕緣覆蓋的外表面。在測(cè)量操作中，在此通過(guò)對(duì)電極11施加交流電壓，也可以將交流電流經(jīng)由電極11饋送至位于內(nèi)部空間3中的介質(zhì)。四電極電導(dǎo)率傳感器的探頭I和電流電極的基本結(jié)構(gòu)因此與上述雙電極電導(dǎo)率探頭的基本結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)；因此，在此處不再對(duì)此作詳細(xì)解釋。除了電流電極，四電極電導(dǎo)率傳感器具有另外兩個(gè)電極，后面稱為電壓電極27，經(jīng)由該電壓電極27分接由于在測(cè)量操作期間饋送至介質(zhì)的交流電流而引起的電勢(shì)差A(yù)U。由于四電極電導(dǎo)率傳感器的基本結(jié)構(gòu)與所描述的雙電極電導(dǎo)率的基本結(jié)構(gòu)兼容，所以在圖中未給出單獨(dú)的實(shí)施例的實(shí)例。而是在圖5至圖8中示出兩個(gè)附加電壓電極27，該兩個(gè)附加電壓電極27在對(duì)應(yīng)的雙電極電導(dǎo)率傳感器中自然被省略。根據(jù)四電極測(cè)量原理，在此提供了連接到電極11和電壓電極27的測(cè)量電子裝置13。這根據(jù)饋入的交流電流和優(yōu)選地由測(cè)量電子裝置13無(wú)電流地測(cè)量的電勢(shì)差A(yù)U確定電導(dǎo)率測(cè)量電池的阻抗，并且基于較早確定的且根據(jù)給定測(cè)量電池的幾何形狀和特性得出的電池常數(shù)Z，根據(jù)電勢(shì)差Λ U確認(rèn)位于測(cè)量電池中的介質(zhì)的比電阻或比電導(dǎo)。根據(jù)本發(fā)明，在測(cè)量操作期間被供給交流電壓的兩個(gè)電極11的內(nèi)表面也具有鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c中的至少一個(gè)的邊緣表面。這些邊緣表面也具有如下表面結(jié)構(gòu)該表面幾何形狀沿背離這樣的開(kāi)口 5a、5b、或5c并且進(jìn)入內(nèi)部空間的方向引導(dǎo)在該邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線。優(yōu)選地，鄰近開(kāi)口 5a、5b、5c之一的所有邊緣表面在此也以本發(fā)明的這種方式實(shí)施。就這點(diǎn)而言，對(duì)于雙電極電導(dǎo)率傳感器的電極11的上述解釋相應(yīng)地成立。對(duì)于本發(fā)明的四電極電導(dǎo)率傳感器，優(yōu)選地應(yīng)用上述的并且在圖5至圖8中所示的變型。在這些變型中，將提供有交流電壓的相互相對(duì)的電極llc、lld、lle、llf布置成相對(duì)于彼此傾斜，使得在電極llc、lld、lle、llf的內(nèi)表面上的表面法線指向朝電絕緣探頭壁21或23的方向，該電絕緣探頭壁21或23在一個(gè)側(cè)面針對(duì)外部封閉內(nèi)部空間3。
在這些變型中，如圖5至圖8中補(bǔ)充示出的，兩個(gè)電壓電極27優(yōu)選地布置在探頭壁21或23上的測(cè)量電池的內(nèi)部中，該探頭壁21或23使內(nèi)部空間3截止。于是，一方面，存在對(duì)位于探頭I附近的物體的極大的測(cè)量不靈敏性，這是由于本發(fā)明的被供給交流電流的電極llc、lld、lle、llf的表面幾何形狀，其中該表面幾何形狀將場(chǎng)線引導(dǎo)至測(cè)量電池內(nèi)部中，并且另一方面，由于受到電極llc、lld、lle、llf的傾斜的影響而將場(chǎng)線引導(dǎo)至探頭壁21、23并且借此引導(dǎo)至幾乎布置成彼此相鄰的電壓電極27上，所以存在大的測(cè)量效果。附圖標(biāo)記列表I 探頭3內(nèi)部空間5 開(kāi)口7探頭主體9 內(nèi)壁11 電極13測(cè)量電子裝置15 基部17邊緣表面19 內(nèi)壁21上探頭壁23后探頭壁25 內(nèi)壁27電壓電極
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器,包括 可浸入被測(cè)介質(zhì)中的探頭(I)， 所述探頭(I)具有內(nèi)部空間(3)， 所述內(nèi)部空間(3)經(jīng)由從所述內(nèi)部空間(3)引出的至少一個(gè)開(kāi)口(5、5a、5b、5c)連接到所述探頭(I)的環(huán)境，并且 在所述內(nèi)部空間(3)中布置有兩個(gè)電極(11、11a、lib、11c、lid、lie)，所述兩個(gè)電極(11、I la、I lb、I lc、I Id、I Ie )在測(cè)量操作期間被供給交流電壓，并且所述兩個(gè)電極(11、I la、llb、llc、lld、lle)具有面向所述內(nèi)部空間(3)的內(nèi)表面和面向外部的由絕緣覆蓋的外表面，其中所述內(nèi)表面具有鄰接所述開(kāi)口(5a、5b、5c)的邊緣表面， 特征在于， 至少鄰接所述開(kāi)口(5a、5b或5c)之一的所述邊緣表面具有沿著背離該開(kāi)口(5a、5b、或5c)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)的方向引導(dǎo)在所述邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于， 所述電極(lla、llb、llc、lld)的所述內(nèi)表面的鄰近所述開(kāi)口(5a、5b、5c)的所有邊緣表面具有沿著背離相應(yīng)開(kāi)口(5a、5b、或5c)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)中的方向引導(dǎo)在所述邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器， 其特征在于， 所述邊緣表面上的表面法線使該表面幾何形狀指向從相應(yīng)開(kāi)口(5a、5b、5c)離開(kāi)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于， 所述電極(11a、lib、11c、Ild)的所述內(nèi)表面具有把電場(chǎng)線集中到所述內(nèi)部空間(3)中的表面幾何形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于， 所述電極(llb、llc、lld)的所述內(nèi)表面是凹面。
6.根據(jù)權(quán)利要求I中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于， 所述電極(Ila)具有平面基部(15)，在所述平面基部(15)鄰近所述開(kāi)口(5a、5b、5c)之一的至少一個(gè)側(cè)面上鄰接有沿著背離所述開(kāi)口(5a、5b、5c)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)的方向傾斜的邊緣表面(17a、17b、17c)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器， 其特征在于， 所述電極(llc、lld、lle、llf)相互相對(duì)并且相對(duì)于彼此傾斜地布置，其中所述電極(llc、lld、lle、llf)中的每一個(gè)均具有面向沿著從同一開(kāi)口(5a、5b或5c)離開(kāi)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)的方向的總共一個(gè)取向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于， 所述電極(llc、lld、lle、llf)中的每一個(gè)均朝電絕緣探頭壁(21、23)的方向傾斜，所述電絕緣探頭壁(21、23)在一個(gè)側(cè)面上針對(duì)外部封閉所述內(nèi)部空間(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其特征在于，所述電極(llc、lld、lle、llf)是電流電極，通過(guò)在測(cè)量操作期間對(duì)所述電極(11c、lld、lle、llf)施加交流電壓，可以將交流電流經(jīng)由所述電流電極饋送到位于所述內(nèi)部空間(3)中的介質(zhì)，并且， 在所述內(nèi)部空間(3)中設(shè)置有兩個(gè)電壓電極(27)，經(jīng)由所述電壓電極(27)，可在測(cè)量操作期間分接由于施加到所述介質(zhì)的所述交流電流而引起的跨所述電壓電極施加的電勢(shì)差(AU)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9中所述的導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器， 其特征在于， 所述電壓電極(27 )布置在所述探頭壁(21、23 )上。
全文摘要
一種導(dǎo)電電導(dǎo)率傳感器，其包括可浸入被測(cè)介質(zhì)中的探頭(1)。該探頭(1)具有內(nèi)部空間(3)，內(nèi)部空間(3)經(jīng)由從內(nèi)部空間(3)引出的至少一個(gè)開(kāi)口(5、5a、5b、5c)連接到探頭(1)的環(huán)境，并且在內(nèi)部空間(3)中布置有兩個(gè)電極(11、11a、11b、11c、11d、11e)，該兩個(gè)電極(11、11a、11b、11c、11d、11e)在測(cè)量操作期間被供給交流電壓，并且具有面向內(nèi)部空間(3)的內(nèi)表面和面向外部的由絕緣覆蓋的外表面，其中內(nèi)表面具有鄰接開(kāi)口(5a、5b、5c)的邊緣表面。該電導(dǎo)率傳感器的測(cè)量特性對(duì)布置在該電導(dǎo)率傳感器附近的物體具有最小可能的依賴性。至少鄰接開(kāi)口(5a、5b或5c)之一的邊緣表面具有沿著背離該開(kāi)口(5a、5b或5c)且進(jìn)入所述內(nèi)部空間(3)的方向引導(dǎo)在該邊緣表面上開(kāi)始或結(jié)束的電場(chǎng)線的表面幾何形狀。
文檔編號(hào)G01N27/07GK102890103SQ20121024879
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者安德烈·蒂摩, 馬可·弗爾克 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾測(cè)量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司