[发明专利]用于测量受测流体的离子浓度的系统、装置以及方法

权利要求书

1.一种装置，包括：

电化学电池，用于根据测量室中的受测流体中的离子浓度提供输出信号，并根据流过所述电化学电池的泵浦电流调节所述测量室与环境流体之间的离子流；以及

电流管理单元，用于根据所述输出信号使所述泵浦电流在第一恒定电流与第二恒定电流之间变化。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

计算设备，所述计算设备被配置成基于所述泵浦电流的方波的脉宽比确定所述离子浓度。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电流管理单元被配置成通过将所述第一恒定电流保持于第一方向直到检测到第一输出信号阈值、和将所述第二恒定电流保持于第二方向直到检测到第二输出信号阈值来改变所述泵浦电流。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电流管理单元包括：

模拟比较器电路，所述模拟比较器电路被配置成基于所述离子传感器电池的输出提供比较器输出信号，所述比较器输出信号表明何时达到所述第一输出信号阈值和何时达到所述第二输出信号阈值；以及

连接在所述模拟比较器电路与所述离子传感器电池之间的反相放大器电路，所述反相放大器电路被配置成响应于所述比较器输出信号改变所述泵浦电流的方向。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算设备被配置成通过以下步骤确定所述脉宽比：

测量对应于所述第一恒定电流的第一时间周期；

测量对应于所述第二恒定电流的第二时间周期；

基于所述第一时间周期和所述第二时间周期确定所述脉宽比；以及

通过将所述脉宽比与所述电化学电池的脉宽比函数进行比较而确定所述离子浓度。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算设备连接至所述比较器电路，所述计算设备被配置成基于所述比较器输出信号测量所述第一时间周期和所述第二时间周期。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述离子传感器电池是气体离子传感器电池，而所述受测流体是受测气体。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气体离子传感器电池是氧传感器电池，而所述环境流体是环境空气。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述气体离子传感器电池是响应于气态氮氧化物的氮传感器电池。

10.一种被配置成连接至电化学电池的装置，所述装置包括：

电流管理单元，所述电流管理单元被配置成接收基于测量室中的受测流体中的离子浓度的输出信号，且被配置成通过根据所述输出信号使流过所述电化学电池的泵浦电流在第一恒定电流与第二恒定电流之间变化来调节所述电化学电池与环境流体之间的离子流。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述离子传感器电池是气体离子传感器电池，而所述受测流体是气体。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述气体离子传感器电池是氧气传感器电池，而所述环境流体是环境空气。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述气体离子传感器电池是响应于气态氮氧化物的氮传感器电池。

14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，还包括：

计算设备，所述计算设备被配置成基于所述泵浦电流的方波的脉宽比确定所述受测流体的所述离子浓度。

15.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述电流管理单元被配置成通过将所述第一恒定电流保持于第一方向直到检测到第一输出信号阈值、和将所述第二恒定电流保持于第二方向直到检测到第二输出信号阈值来改变所述泵浦电流。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述计算设备被配置成通过以下步骤确定所述脉宽比：

测量对应于所述第一恒定电流的第一时间周期；

测量对应于所述第二恒定电流的第二时间周期；

基于所述第一时间周期和所述第二时间周期确定所述脉宽比；以及

通过将所述脉宽比与所述测量电池的脉宽比函数进行比较而确定所述受测流体的所述离子浓度。