[发明专利]可换挡大范围的电容耦合式非接触电导测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种可换挡大范围的电容耦合式非接触电导测量装置及方法，该测量装置包括绝缘测量管道、激励电极模块、接收电极模块、交流激励源、电压检测模块和控制单元，接收电极模块包括至少两个接收电极，激励电极模块中包括至少两个激励电极，激励电极的数量和接收电极的数量相同，测量装置还包括激励电极模拟开关和接收电极模拟开关，接收电极模拟开关连接控制单元和电压检测模块，激励电极模拟开关连接控制单元。控制单元依据电压检测模块输出的电压值，按照一定方法依次进行换挡测量或直接输出绝缘测量管道内溶液的电导值。与现有技术相比，本发明具有检测灵敏度高、测量范围大等优点，并可应用于多通道电导检测的场合。

技术领域

本发明涉及一种电导检测技术，尤其是涉及一种可换挡大范围的电容耦合式非接触电导测量装置及方法。

背景技术

电导率是液体的基本物理参数之一，电导率的检测对分析液体的组分、分布、浓度等其它特性参数起着重要的作用。

在现有电导检测方法中,按照电极是否与待测溶液接触,可分为接触式电导检测和非接触式电导检测，接触式电导检测法的检测电极与溶液接触,容易产生电极化和电化学腐蚀的问题，限制了此类检测方法的应用；非接触式电导检测法由于电极与溶液不接触，防止了电极极化和电化学腐蚀等问题的发生，有效解决了导电溶液对金属电极的污染问题，目前以电容耦合式非接触电导检测方法的研究较多，应用也较广泛。

然而，在目前的电容耦合式非接触电导检测器中，其金属电极-绝缘管壁-导电液体所形成的耦合电容对测量范围带来了不利影响。这是由于当溶液电导率增大时，溶液电阻减小，耦合电容在总阻抗中的贡献逐渐增大，电压检测模块输出信号变化变缓并趋于平稳，导致测量范围受到限制。因此此类检测器测量范围都较小，一般为检测限的二个数量级左右(CN 201410341459.8)。为解决这一问题，出现了基于串联谐振的电容耦合式非接触电导的测量装置及方法(CN200910099505.7，CN201010281706.1，CN201110119845.9，CN201410734121.9和CN201510873612.6)，该类装置及方法通过电感与电容的串联谐振，消除了耦合电容对测量范围的不利影响，提高了传感器的测量范围。但是，此类装置和方法只能工作于特定的谐振频率下，不仅频率选择受到一定限制而且谐振调节困难，当谐振点调节不准确时其实际增加的测量范围相当有限。另外，实验证明，此类装置和方法也不方便应用于多通道电导检测的场合。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可换挡大范围的电容耦合式非接触电导测量装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可换挡大范围的电容耦合式非接触电导测量装置，包括绝缘测量管道、激励电极模块、接收电极模块、交流激励源、电压检测模块和控制单元，所述的激励电极模块安装在绝缘测量管道的一端，所述的接收电极模块安装在绝缘测量管道的另一端，所述的交流激励源连接激励电极模块，互相连接的控制单元和电压检测模块连接接收电极模块，所述的接收电极模块包括至少两个接收电极，所述激励电极模块中包括至少两个激励电极，激励电极的数量和接收电极的数量相同，所述测量装置还包括激励电极模拟开关和接收电极模拟开关，每个激励电极均连接激励电极模拟开关，每个接收电极均连接接收电极模拟开关，所述接收电极模拟开关连接控制单元和电压检测模块，所述激励电极模拟开关连接控制单元。

进一步地，所述的激励电极沿绝缘测量管道中间向端部的方向依次命名为第一激励电极、第二激励电极、…、第N激励电极，N为激励电极的总数；所述的接收电极沿绝缘测量管道中间向端部的方向依次命名为第一接收电极、第二接收电极、…、第N接收电极，N为接收电极的总数；第一激励电极和第一接收电极组成第一档位电极对，第二激励电极和第二接收电极组成第二档位电极对，依次将所有激励电极和接收电极组成电极对。

进一步地，在每个电极对中，激励电极和接收电极的长度相同。