[发明专利]一种测量溶液浓度的装置及方法

说明书

本发明属于一种利用微波测量溶液浓度的装置及其方法，这里所述的溶液是指溶液、悬浮液或乳浊液。具体讲是利用微波测量二元溶液的浓度或测量多元溶液中主要是一个组元含量的变化的装置及该装置的使用方法。该装置由微波源、探头和检测器构成。

北京大华仪器厂与华南热带作物学院于1983年联合研制成功了利用微波衰减法测定天然胶乳中干胶含量的仪器。该仪器是利用胶乳中干胶含量对微波透射强度的影响来测定胶乳中干胶的浓度。该仪器由稳频稳幅微波源、隔离器、探头和由精密衰减器及检波器组成的检测器构成。根据检测出的透射强度查干胶含量与微波透射强度间的关系曲线，以求得胶液中干胶的浓度。该仪器的缺点为：1、由于仪器中使用多个微波器件，特别是使用了如稳频稳幅微波源精密衰减器等精密微波器件，使仪器的生产成本昂贵，难以推广使用;2、仪器体积大、笨重，电耗量大;3、需要进行采样测定，无法实现直接测量;4、仪器本身无法直接给出浓度值，需要进行查表，测量中费工、费时;5、由于透射强度是温度的函数，因此需建立不同温度条件下透射强度与溶液浓度间的关系曲线。又由于仪器的一致性差，需逐台制作不同温度下透射强度与溶液浓度间的关系曲线。因此给仪器的制造、维修带来极大的困难;6、仪器无法排除被测溶液中人为的干扰。如胶乳中经常有人为加入电解质的掺假现象，而这种掺假现象会使胶液的透射强度改变，产生错误指示。

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种利用微波测量溶液浓度的产品及使用方法。

本发明的目的的实现基于这样一个事实，即微波在溶液中的反射强度与溶液组元的浓度有相应的关系。

本发明的目的可以通过下述措施实现：微波探测器为一装有环行器的T分支机构，微波管、检波管和探头分别装于T分支机构的三支臂上，检测器由检波管、线性化电路和电测仪表组成。由微波源产生的微波信号经环行器导入探头，作用到被测介质中，由被测介质反射回来的反射波信号返回到探头，经环行器导入检测器，反射波信号经检波和线性化处理后送入电测仪表产生指示。这里的电测仪表可以是电压表，也可以是电流表。

实现本发明目的的另一种方式是微波管、探头和检波管均装在一直波导器件上，检波管安装在直波导上位于微波波腹的位置，以获取反射波波幅和相位的全息信号，将此全息信号送入检测器中得到溶液浓度的信息。

本发明的目的还可通过下述措施来实现：

探头为一直波导器件，而不采用现有技术中的天线状探头。微波源由体效应管和微波腔体构成，微波振荡频率为8000-12000兆赫。

本发明的一个实施例中，微波源为一脉冲调制式微波源，其占空比 1/10 ～ 1/1000 ，以此减少振荡器的工作时间，有效地降低耗电。

本发明的一个实施例中，检测器中的线性化电路为一比较电压，用电压表显示检波电压与比较电压的差值。

线性化电路中的比较电压作为本发明的装置中的一个测量基点，采用一个电位器对比较电压进行调整，在检波电压与比较电压间接另一个电位器，由对该电位器所调整的电压值作为装置的另一测量基点，或者，用电压表基准电压作为装置的另一测量基点，并通过对基准电压的调整来调整该测量基点。

本发明的一个实施例中，有一电导报警器，它由一对电极和由这对电极控制的蜂鸣器组成。电极可以直接安装于探头上。

本发明的方法是对测量浓度的装置进行校准的方法。本发明的方法是在测定中采用浓度已确定的、与被测溶液的组元相同或基本相同的溶液作为标准校对测定装置进行校准，即根据标准样的已知浓度值对测定装置的测量基点进行调整。

本发明的优点在于?

1、由于本发明的装置只用极少的微波器件，特别是采用标准样校准方法，可使装置使用非精密微波器件，所以可大大降低成本。

2、电耗低、重量轻，可在无电源地区和野外进行测量。

3、可在很大范围内实现浓度值的直读。使用本发明，对浓度与反射信号强度呈线性关系的溶液进行测量，可完全实现直读;对于浓度与反射信号强度分段呈线性关系的溶液，可通过用标准样分段校准的方法实现直读;对于浓度与反射信号强度有较好线性关系的溶液测量时，可采用修正方法近似读数。但本装置不适于测量浓度与反射信号呈非单调关系的溶液。

4、由于采用“标准样”定标校准的方法，可提高测量精度和测量的可靠性，而且还可避免温度对测量的影响。

5、采用电导报警器，可排除因被测溶液中被加入过量电解质的掺假而引起的对测量的干扰。