專利名稱：非金屬流過的無電極電導(dǎo)率傳感器和泄漏檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電導(dǎo)率傳感器，更特別地涉及設(shè)置成檢測(cè)流過導(dǎo)管的過程流體的電導(dǎo)率的無電極電導(dǎo)率傳感器。
背景技術(shù)：
在本申請(qǐng)中，通過引證引入不同的出版物、專利和公開的專利申請(qǐng)。在此，將本申請(qǐng)參考的出版物、專利和公開的專利申請(qǐng)的內(nèi)容合并到本公開的內(nèi)容中引用。
可以通過在一對(duì)電極上施加電壓并且將其浸入溶液中對(duì)化學(xué)溶液進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量。通過該系統(tǒng)的電流與溶液的電導(dǎo)率成比例。然而，如果被測(cè)溶液與金屬電極在化學(xué)上不相容，例如，造成化學(xué)侵蝕或者溶液和/或電極的污染，這項(xiàng)技術(shù)就不是最佳的。
另一種方法涉及無電極的環(huán)形電導(dǎo)率測(cè)量。在這種方法中，通過使用激勵(lì)器(driver)和傳感器(sensor)環(huán)形線圈(toroid)包圍至少局部形成在被測(cè)溶液處的“芯”有效地產(chǎn)生變壓器。將該環(huán)形線圈典型地布置在電絕緣、磁透過的殼體內(nèi)，該殼體具有軸向通過其的流體流動(dòng)通道。為激勵(lì)器提供電壓，其在穿過流動(dòng)通道的溶液中感應(yīng)出電磁場(chǎng)，然后在傳感線圈中感應(yīng)出電流。該感應(yīng)電流與被測(cè)溶液的電導(dǎo)率成比例。
這種環(huán)形電導(dǎo)率傳感器的例子在Reese申請(qǐng)的美國(guó)專利No.5157332中公開。相似傳感器的商業(yè)例子是可以從Invensys Systems，Inc.(Foxboro Massachusetts)得到的871ECTM侵入式電導(dǎo)率傳感器。如圖1所示，這種無電極電導(dǎo)率傳感器20的截面包括裝入殼體的環(huán)形線圈11、12、13，其可以浸入被測(cè)流體。殼體21限定中心孔19，該中心孔使流體在不與它們接觸的情況下軸向穿過環(huán)形線圈11、12、13。該“芯”的感應(yīng)回路過在浸入傳感器的過程溶液中形成。
在被測(cè)流體流過導(dǎo)管的位置，也許不能或者不希望在該流體中浸入傳感器。在這種場(chǎng)合，激勵(lì)器和傳感器環(huán)形線圈可以環(huán)繞運(yùn)送該液體的管。已知的這種傳感器的商業(yè)例子是871FTTM(Invensys Systems公司)。然而，為了感應(yīng)發(fā)生，必須在線圈的外部形成電氣回路，典型地是通過在該環(huán)形線圈的上游和下游用金屬帶夾住管的金屬部分。然而，這種方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)過程流體侵蝕或者與金屬不相容時(shí)，不能使用金屬管部分。
在可選的方法中，可以通過提供繞過一個(gè)或多個(gè)環(huán)形線圈的次級(jí)流動(dòng)通道形成流體自身的感應(yīng)回路。Fielden在美國(guó)專利No.2709785中公開了這種流體回路的例子。這種方法的缺點(diǎn)在于有限的橫截面、相對(duì)較長(zhǎng)的長(zhǎng)度以及流體自身高的電阻將純電抗添加到感應(yīng)電流中，這會(huì)對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量的靈敏度起反作用。提高電導(dǎo)率傳感器的靈敏度的方法包括Ogawa在美國(guó)專利No.4740775中公開的。Ogawa公開了在具有一定尺寸的流體回路上的環(huán)形線圈，將該尺寸計(jì)算成“為流體流動(dòng)回路與流體通道橫截面面積的比提供較低的值，以便提供較高的靈敏度”(Ogawa第2欄第42-47行)。這種方法的缺點(diǎn)在于Ogawa的環(huán)形線圈是共面的并且在物理上是分開的，以便減少變壓器之間的泄漏耦合(Ogawa第1欄第34-38行，第2欄第47-52行，第4欄第49-55行)。
因此，需要一種解決一個(gè)或多個(gè)上述缺點(diǎn)的無電極電導(dǎo)率測(cè)量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供確定過程流體電導(dǎo)率的無電極電導(dǎo)率傳感器。該傳感器包括非金屬導(dǎo)管，該非金屬導(dǎo)管在入口的下游分成第一和第二分支，并且在出口的下游再匯合，以便在該入口和出口之間形成流體流動(dòng)回路。每個(gè)設(shè)置成激勵(lì)或感應(yīng)線圈的第一和第二環(huán)形線圈是布置在該第一和第二分支之一的周圍。設(shè)置成冗余激勵(lì)或感應(yīng)線圈的第三環(huán)形線圈也布置在該分支之一的周圍。一連接器設(shè)置為將該第一、第二和第三環(huán)形線圈連接到分析器。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，無電極電導(dǎo)率傳感器包括非導(dǎo)電流體流動(dòng)導(dǎo)管，該導(dǎo)管在入口的下游分成第一和第二分支，然后在出口的上游再匯合，以便在該入口和出口之間形成流體回路。密封該分支的殼體。設(shè)置成第一和第二類型的線圈布置在該分支的周圍。第一和第二類型的線圈選擇由激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈構(gòu)成的組合。在每個(gè)分支上，第一類型的環(huán)形線圈布置在第二類型的環(huán)形線圈之間。此外，至少另一個(gè)環(huán)形線圈設(shè)置成感應(yīng)線圈，并且布置在該流體回路外面的導(dǎo)管周圍。校準(zhǔn)回路包括延伸經(jīng)過兩個(gè)分支上的環(huán)形線圈的電導(dǎo)體，泄漏檢測(cè)器包括與該環(huán)形線圈隔開地布置在該殼體內(nèi)的另一個(gè)電導(dǎo)體。將該泄漏檢測(cè)器連接到電阻測(cè)量裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括一種檢測(cè)流體流動(dòng)導(dǎo)管的過程流體的泄漏的設(shè)備。該設(shè)備包括與該管道泄漏接觸(leakage-contacting)地布置的電導(dǎo)體，該導(dǎo)體具有預(yù)定的電阻。測(cè)試端口具有連接到該導(dǎo)體的相對(duì)端的接線端，并且連接到測(cè)量感應(yīng)導(dǎo)體電阻的電阻測(cè)量裝置。
本發(fā)明的又一個(gè)方面包括一種制造檢測(cè)流過導(dǎo)管的流體的電導(dǎo)率的傳感器的方法。該方法包括為過程流體的流動(dòng)提供非金屬導(dǎo)管，在該入口的下游將該導(dǎo)管分成第一和第二分支，并且在出口的上游再匯合該分支，以便在該入口和出口之間形成流體流動(dòng)回路。該方法還包括在該分支之一的周圍放置激勵(lì)環(huán)形線圈，在該分支之一的周圍放置感應(yīng)環(huán)形線圈，并且在該分支之一的周圍放置冗余激勵(lì)或感應(yīng)環(huán)形線圈。一連接器設(shè)置為將該環(huán)形線圈連接到分析器。


結(jié)合附圖閱讀以下本發(fā)明不同方面的詳細(xì)說明，本發(fā)明以上以及其它的特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加顯而易見，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的EC傳感器的一部分的截面正視圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的正視圖，其具有以虛線(phantom)表示的可選擇的特征；圖3是具有部分以虛線表示的的圖2的實(shí)施方式的分解圖；圖4是本發(fā)明可選實(shí)施方式的部分截面正視圖，其具有以虛線表示的可選擇部分；圖5是圖4的實(shí)施方式的平面圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施方式的示范性布線圖；以及圖7是本發(fā)明可選實(shí)施方式的示范性布線圖。
具體實(shí)施例方式
在下面詳細(xì)的描述中，參照構(gòu)成其部分的附圖，其中通過圖解示出了實(shí)踐本發(fā)明的特定實(shí)施方式。這些實(shí)施方式描述得足夠詳細(xì)，使得使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并且應(yīng)理解可以利用其它實(shí)施方式。還可理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、程序以及系統(tǒng)上的改變。因此，下面的詳細(xì)描述不是限制的意思，本發(fā)明的范圍是通過所附的權(quán)利要求及其等價(jià)物來限定。為清楚說明起見，附圖中所示的相同的特征由相同的附圖標(biāo)記表示，并且可選實(shí)施方式的附圖中相似的同樣的特征也由相似的附圖標(biāo)記表示。其中本說明書中使用的術(shù)語(yǔ)“軸向”，當(dāng)與這里所述元件一起使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)指的是平行于流動(dòng)通道和/或其過程溶液的順流方向。
在本發(fā)明代表性的實(shí)施方式中，被測(cè)流體流過由非導(dǎo)電材料制成的導(dǎo)管。在沒有物理接觸該流體的情況下，環(huán)形線圈環(huán)繞該導(dǎo)管。在激勵(lì)線圈上施加電壓，該激勵(lì)線圈在導(dǎo)管中流動(dòng)的流體中感應(yīng)出磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)同樣地在傳感器線圈中感應(yīng)出電流。
傳播磁場(chǎng)的閉合回路由流體自身形成，經(jīng)由次級(jí)流動(dòng)通道，該次級(jí)流動(dòng)通道在測(cè)量環(huán)形線圈的上游由導(dǎo)管的初級(jí)通道分出，并且在測(cè)量線圈的下游與導(dǎo)管的初級(jí)通道再匯合(reconverges)?？梢詫⒃摥h(huán)形線圈布置在初級(jí)通道、次級(jí)流動(dòng)通道或二者之上。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)穿過流體回路的距離對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量的靈敏度起反作用。為了對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，本發(fā)明的實(shí)施方式具有一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)布線的冗余環(huán)形線圈，以加強(qiáng)感應(yīng)。
特定實(shí)施方式還可以包括布置在流體回路的上游和/或下游的附加傳感器線圈。可以將這些附加傳感器線圈相對(duì)于激勵(lì)線圈反相布線，以便抵消系統(tǒng)中的雜散電噪聲。此外，可以接近導(dǎo)管可選地布置泄漏檢測(cè)器導(dǎo)體。該導(dǎo)體可以由對(duì)過程流體敏感的材料制成，并且可以繞導(dǎo)管螺旋纏繞，或者只是平行其支撐。然后，可以將導(dǎo)體連接到歐姆表，在該歐姆表上，任何已知的基線電阻的變化如由于過程流體的化學(xué)侵蝕出現(xiàn)的將表示導(dǎo)管中的泄漏。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，本發(fā)明的實(shí)施方式包括圖2中所示的電導(dǎo)率傳感器200。過程流體在下游方向上從入口204到出口206流過導(dǎo)管202。該導(dǎo)管在點(diǎn)208處分開，并且形成兩個(gè)流動(dòng)通道，即初級(jí)流動(dòng)通道210和次級(jí)流動(dòng)通道212。然后，導(dǎo)管又在點(diǎn)209處匯合。初級(jí)流動(dòng)通道210和次級(jí)流動(dòng)通道212形成流體流動(dòng)回路214。
在本實(shí)施方式中，環(huán)形線圈220、222和224位于初級(jí)流動(dòng)通道210上。如上所述，這些環(huán)形線圈220、222和224環(huán)繞導(dǎo)管210，并且與流過導(dǎo)管210的過程流體物理隔離并且電絕緣。在一個(gè)實(shí)施方式中，中間的環(huán)形線圈222是感應(yīng)線圈，而外面的環(huán)形線圈220、224是激勵(lì)線圈。在另一個(gè)實(shí)施方式中，中間的環(huán)形線圈222是激勵(lì)環(huán)形線圈，而外面的環(huán)形線圈220、224是感應(yīng)環(huán)形線圈。
為了簡(jiǎn)化說明，將外面的環(huán)形線圈220和224指定為激勵(lì)環(huán)形線圈，而將中間的環(huán)形線圈222指定為感應(yīng)環(huán)形線圈，應(yīng)當(dāng)理解，下面的論述也適用于相反的構(gòu)造，其中激勵(lì)和感應(yīng)環(huán)形線圈顛倒。提供給冗余激勵(lì)環(huán)形線圈220、224的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)感應(yīng)出EM場(chǎng)或者流過流體環(huán)路(芯)214的電流。這種感應(yīng)同樣地在感應(yīng)環(huán)形線圈222中感應(yīng)出電流，該電流與過程流體的電導(dǎo)率成正比。
使用初級(jí)和次級(jí)流動(dòng)通道210和212能夠通過流體自身形成感應(yīng)回路，而不是由通常在現(xiàn)有技術(shù)中使用的金屬帶形成感應(yīng)回路。這能夠使傳感器200測(cè)量容易腐蝕、或者與金屬配件或?qū)w不相容的流體的電導(dǎo)率。而且，使用所示的冗余環(huán)形線圈(作為激勵(lì)或感應(yīng)環(huán)形線圈)可以提供增強(qiáng)的靈敏度，以便對(duì)靈敏度的負(fù)作用進(jìn)行補(bǔ)償，另外該靈敏度還與高電阻的流體環(huán)路感應(yīng)芯有關(guān)。
可選地，本發(fā)明的實(shí)施方式包括沿流體回路214定位的一個(gè)或多個(gè)附加環(huán)形線圈230、232和234(以虛線表示)。為方便起見，將這些所示的附加環(huán)形線圈布置在次級(jí)流動(dòng)通道212上，但是實(shí)質(zhì)上也可以是沿回路214的任何位置布置。雖然名義上可以使用任何組合的激勵(lì)和感應(yīng)環(huán)形線圈，但是在代表性的實(shí)施方式中，將環(huán)形線圈230和234作為激勵(lì)環(huán)形線圈操作，而環(huán)形線圈232作為感應(yīng)環(huán)形線圈操作。這些附加的環(huán)形線圈可以結(jié)合使用，例如通過將它們與各個(gè)環(huán)形線圈220、222和/或224電氣上并聯(lián)的布線，以便進(jìn)一步增強(qiáng)流體回路214的感應(yīng)。
在本發(fā)明的另一個(gè)變體中，可以在流體回路214的上游和/或下游布置一個(gè)或多個(gè)附加傳感器環(huán)形線圈240、242。可以將這些傳感器線圈240、242與其它(回路上的)傳感器線圈222、232等反相布線，以便有效地抵消流體回路214外面導(dǎo)管210的電噪聲。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，在分解圖中表示一組三個(gè)環(huán)形線圈，例如環(huán)形線圈220、222和224?？梢詫h(huán)形線圈220和224通過電纜360、364并聯(lián)地連接到電流源，以便起到激勵(lì)環(huán)形線圈的作用。將環(huán)形線圈222通過電纜362連接到傳統(tǒng)的分析設(shè)備，如875EC系列分析器或870ITEC系列變送器(Invensys SystemsInc.，F(xiàn)oxboro，MA)，該設(shè)備可以進(jìn)一步連接到傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。
同樣如圖所示，可以將屏蔽350、352散置于環(huán)形線圈之間，以便阻止由激勵(lì)環(huán)形線圈所產(chǎn)生的場(chǎng)彼此干擾和/或干擾感應(yīng)環(huán)形線圈。在所期望的實(shí)施方式中，這些磁屏蔽350、352在導(dǎo)管302周圍的圓周上延伸，同時(shí)與流過該導(dǎo)管的過程流體物理隔離并且電絕緣。例如，在特定的實(shí)施方式中，磁屏蔽350、352是銅墊圈形式的中心開孔圓盤。地線351將屏蔽350、352彼此連接，并且接地。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5，可以將任何上述實(shí)施方式布置在殼體469內(nèi)，以形成400所示的封閉的電導(dǎo)率測(cè)量裝置。在本實(shí)施方式中，將激勵(lì)環(huán)形線圈420、424和感應(yīng)環(huán)形線圈422連接到模塊連接器部分470，以利于可拆卸的連接到傳送器或其它數(shù)據(jù)捕獲/計(jì)算裝置或系統(tǒng)。連接器部分470可以為本技術(shù)領(lǐng)域的一般人員已知的任何連接器類型。還表示了測(cè)試端口476，可以將該測(cè)試端口連接到具有已知電阻的校準(zhǔn)導(dǎo)體471的相對(duì)端，該校準(zhǔn)導(dǎo)體形成通過該環(huán)形線圈的回路，如圖所示。可以通過短接校準(zhǔn)導(dǎo)體471的末端(例如，使用插入測(cè)試端口476的校準(zhǔn)器)來校準(zhǔn)裝置400，然后在流體環(huán)路214中沒有過程流體的情況下操作該裝置。而后，可以校準(zhǔn)該傳感器環(huán)形線圈的輸出，以便與導(dǎo)體471的已知電阻相匹配，在下文中將更詳細(xì)地論述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以將關(guān)于特定實(shí)施方式所表示和描述的校準(zhǔn)端口/導(dǎo)體以及任何其它方面應(yīng)用于這里所述的任何其它實(shí)施方式。
同樣如圖所示，可采用可選泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477(以虛線表示)?；旧峡梢詫⒃搶?dǎo)體477布置在任何合適的位置，以便接觸導(dǎo)管402泄漏的過程流體。在所示的實(shí)施方式中，可以將導(dǎo)體477布置在殼體469內(nèi)任何方便的位置，如其最下面的安裝位置，即收集任何泄漏的過程流體的點(diǎn)。此外，或者可選地，導(dǎo)體477可以在導(dǎo)管402旁邊延伸，或者在該導(dǎo)管周圍螺旋地纏繞，如虛線所示。在不具有殼體469的實(shí)施方式中優(yōu)選該后面的方法。
導(dǎo)體477可以由在試驗(yàn)中對(duì)特定過程流體敏感的材料制成。例如，由于在此描述的許多實(shí)施方式都是要測(cè)量過程流體的電導(dǎo)率，該過程流體例如是在化學(xué)性質(zhì)上侵蝕不同類型的金屬(例如鋁)的腐蝕性酸(例如，HF，HCL)，因此導(dǎo)體477可以由這種金屬制成。然后，可以監(jiān)視導(dǎo)體477的電阻，例如通過測(cè)試端口476的接線端C和D(圖6)，以測(cè)量任何電阻變化，這種變化可以表示流體已經(jīng)從導(dǎo)管402泄漏并且接觸導(dǎo)體477的流體。例如，由于化學(xué)侵蝕以及伴隨的導(dǎo)體477橫截面面積的減少，會(huì)出現(xiàn)測(cè)得的電阻增加。
進(jìn)一步可選地，導(dǎo)體477還可以包括分立的電阻器478(以虛線表示)，以期定制基線電阻?？梢赃x擇電阻器478，以增加超過過程流體的預(yù)期阻值的基線電阻。與任何低電阻的泄漏過程流體接觸會(huì)降低測(cè)量端口476處的測(cè)量電阻，以表示出現(xiàn)泄漏。當(dāng)測(cè)量不會(huì)化學(xué)侵蝕導(dǎo)體477但例如由于污染/純度關(guān)系仍然與金屬不相容的過程流體時(shí)，這種構(gòu)造是特別有用的。
雖然在本發(fā)明的不同電導(dǎo)率傳感器中，泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477和可選電阻器478是合并表示和描述的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下其可以獨(dú)立地和/或與名義上任何類型的流體傳感器結(jié)合使用。例如，可以將泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477和/或電阻器478與不同的溫度檢測(cè)器、壓力檢測(cè)器、電導(dǎo)率傳感器、pH傳感器、ORP傳感器、流量計(jì)及其組合合并。這種裝置的商業(yè)例子包括83系列渦流流量計(jì)、I/A系列壓力變送器、134系列智能位移變送器、I/A系列溫度傳感器、873系列電化學(xué)分析器，以及871系列電導(dǎo)率、pH和ORP傳感器，所有這些都可以從Foxboro，Massachusetts的InvensysSystems公司購(gòu)到。
又如圖所示，可以將溫度傳感器480如傳統(tǒng)的電阻溫度檢測(cè)器(RTD)物理連接到導(dǎo)管，以便檢測(cè)過程流體的溫度，并且電連接到連接器470。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6，傳感器200(圖2)或400(圖4)的布線可以通過將激勵(lì)環(huán)形線圈(標(biāo)示為620，624)連接到連接器470的腳A和B進(jìn)行?？梢詫⒏袘?yīng)環(huán)形線圈(標(biāo)示為622)連接到連接器470的腳D和E?？梢詫⒖蛇x的磁屏蔽350，352連接到連接器的腳C。可以將溫度傳感器或熱敏元件480連接到連接器470的腳F、G和H。
校準(zhǔn)導(dǎo)體471從測(cè)試端口476的接線端A延伸，通過環(huán)形線圈620、622、624，并且返回其接線端B?？蛇x的泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477(以虛線表示)帶有或不帶有電阻器478，該泄漏檢測(cè)導(dǎo)體從端口476的腳C延伸，接近導(dǎo)管進(jìn)行泄漏接觸，與環(huán)形線圈隔開，并且返回到校準(zhǔn)器的腳D。
圖7表示與上文中關(guān)于圖2和圖4表示和描述的實(shí)施方式基本上相似的實(shí)施方式的布線圖，其中初級(jí)流動(dòng)通道210和可選的次級(jí)流動(dòng)通道212每個(gè)都包括一個(gè)激勵(lì)環(huán)形線圈和兩個(gè)感應(yīng)環(huán)形線圈。如圖所示，將激勵(lì)環(huán)形線圈720、734連接到連接器470的接線端A和B。將感應(yīng)環(huán)形線圈722、724、730、732連接到連接器470的腳D、E。銅墊圈350、352、354、356在環(huán)形線圈之間用作磁屏蔽，并且接地于連接器470的接線端C。RTD 480用作熱敏裝置，并且連接到連接器470的接線端F、G、H?？砂娮杵?78的可選泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477(以虛線表示)，可以連接到測(cè)試端口476的接線端C和D，如圖所示。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，參照下面的表I論述其操作。
表I

如所示，將導(dǎo)管末端204和206固定(步驟802)串聯(lián)于過程流體管線，并且連接器470被連接(804)到數(shù)據(jù)捕獲裝置/處理器，例如可購(gòu)到的分析器類型為，如上所述來自于Invensys Systems公司。然后，該傳感器被校準(zhǔn)(步驟806)，例如使用傳統(tǒng)的連接到測(cè)試端口476的校準(zhǔn)器，并且短接其端口A和B，以便提供如上所述的已知電阻的閉合感應(yīng)回路。此后，電流被反饋(步驟810)到連接器470的接線端A和B，觸發(fā)彼此并聯(lián)的激勵(lì)線圈，以在校準(zhǔn)回路中感應(yīng)出EM場(chǎng)，并且反過來又在感應(yīng)線圈中感應(yīng)出電流。由于感應(yīng)線圈是同樣地彼此并聯(lián)地布線的，因而單個(gè)電流值可以在連接器470的接線端D和E被捕獲(步驟812)。然后，可以通過傳統(tǒng)的方式使用該捕獲的電流值，計(jì)算(814)測(cè)量的電導(dǎo)率值。然后，將該計(jì)算出的電導(dǎo)率值調(diào)整或者繪制成已知電導(dǎo)率的校準(zhǔn)回路。一旦校準(zhǔn)完，測(cè)試端口476的接線端A和B被彼此斷開(步驟816)，以便中止校準(zhǔn)回路，并且使過程流體流過(步驟818)該裝置。然后步驟810、812和814被重復(fù)(步驟819)，以產(chǎn)生該過程流體的電導(dǎo)率值。可選地，通過定期地檢查泄漏檢測(cè)導(dǎo)體477和/或電阻器478從基線電阻的偏離，流動(dòng)導(dǎo)管的泄漏可被監(jiān)視(步驟820)。如上所述，使用并聯(lián)的流體流動(dòng)通道提供了完整的流體感應(yīng)回路，其不再需要金屬導(dǎo)體接觸過程流體。而且實(shí)現(xiàn)了與金屬不相容的過程流體的電導(dǎo)率測(cè)量。此外，冗余激勵(lì)和/或感應(yīng)線圈用于增強(qiáng)流體回路內(nèi)的感應(yīng)，以便提高測(cè)量靈敏度和/或精度。
在前面的說明書中，參照特定的示范性實(shí)施方式描述了本發(fā)明。顯然，在不脫離以下權(quán)利要求所述的本發(fā)明的主要精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行不同的修改和變形。因此，應(yīng)當(dāng)將說明書和圖看作是說明性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種確定過程流體的電導(dǎo)率的無電極電導(dǎo)率傳感器，所述傳感器包括用于過程流體流動(dòng)的非導(dǎo)電導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有入口和出口；所述導(dǎo)管在所述入口的下游分成第一和第二支路，所述支路在所述出口的上游再匯合，以便在所述入口和所述出口之間形成流體流動(dòng)回路；至少一個(gè)第一環(huán)形線圈，將所述第一環(huán)形線圈設(shè)置成布置在所述第一和第二支路之一的周圍的第一類型的線圈；至少一個(gè)第二環(huán)形線圈，將所述第二環(huán)形線圈設(shè)置成布置在所述第一和第二支路之一的周圍的第二類型的線圈；至少一個(gè)第三環(huán)形線圈，將所述第三環(huán)形線圈設(shè)置成布置在所述第一和第二支路之一的周圍的冗余或所述第一或第二類型的線圈；所述第一類型和第二類型的線圈選自由激勵(lì)和感應(yīng)線圈構(gòu)成的組合；以及連接器，將所述連接器設(shè)置成使所述第一、第二和第三環(huán)形線圈連接到分析器。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括布置在所述第一和第二支路中的同一個(gè)上的多個(gè)第一類型的線圈。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其中將所述第二類型的線圈布置在所述第一和第二支路的另一個(gè)上。
4.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述第一類型的線圈是激勵(lì)線圈，所述第二類型的線圈是感應(yīng)線圈。
5.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中所述第一類型的線圈是感應(yīng)線圈，所述第二類型的線圈是激勵(lì)線圈。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中將所述第一、第二和第三環(huán)形線圈都布置在所述第一和第二支路中的同一個(gè)上。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，包括布置在兩個(gè)第二類型的線圈之間的第一類型的線圈。
8.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中將相同類型的線圈布置在彼此相對(duì)的支路上。
9.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中將相同類型的線圈彼此并聯(lián)地電連接。
10.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括多個(gè)第一類型的線圈和多個(gè)第二類型的線圈。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器，將每個(gè)所述第一類型的線圈布置在一對(duì)第二類型的線圈之間。
12.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中將所述環(huán)形線圈以及所述第一和第二支路布置在殼體內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括多個(gè)在所述環(huán)形線圈之間散置的屏蔽，將所述屏蔽設(shè)置成限制所述環(huán)形線圈之間的電磁干擾。
14.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括配置成檢測(cè)過程流體溫度的溫度檢測(cè)器。
15.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括校準(zhǔn)器，所述校準(zhǔn)器包括通過所述環(huán)形線圈延伸的電導(dǎo)體。
16.如權(quán)利要求1所述的傳感器，包括在所述流體回路外面的所述導(dǎo)管周圍布置至少另一個(gè)傳感器線圈。
17.如權(quán)利要求17所述的傳感器，其中將所述至少另一個(gè)傳感器線圈異相地電連接到布置在所述第一和第二支路上的感應(yīng)線圈。
18.如權(quán)利要求1所述的傳感器，進(jìn)一步包括泄漏檢測(cè)器，所述泄漏檢測(cè)器包括與所述導(dǎo)管泄漏接觸并且與所述環(huán)形線圈隔開的電導(dǎo)體，所述導(dǎo)體連接到測(cè)量電阻的裝置。
19.一種確定過程流體的電導(dǎo)率的無電極電導(dǎo)率傳感器，所述傳感器包括用于過程流體流動(dòng)的非導(dǎo)電導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有入口和出口；所述導(dǎo)管在所述入口的下游分成第一和第二支路，所述支路在所述出口的上游再匯合，以便在所述入口和所述出口之間形成流體回路；密封所述第一和第二支路的殼體；環(huán)繞每個(gè)所述第一和第二支路中的多個(gè)第一和第二類型的環(huán)形線圈；至少一個(gè)所述第一類型的環(huán)形線圈，布置在每個(gè)所述第一和第二支路上的所述第二類型的環(huán)形線圈之間；每個(gè)第一類型和第二類型都選自由激勵(lì)線圈和感應(yīng)線圈構(gòu)成的組合；至少另一個(gè)環(huán)形線圈，將該至少另一個(gè)環(huán)形線圈設(shè)置成感應(yīng)線圈，并且布置在所述流體回路外面的所述導(dǎo)管周圍；其中將所述裝置設(shè)置成用于非金屬流體流動(dòng)系統(tǒng)中；散置在所述線圈之間的屏蔽，配置為將所述屏蔽與所述線圈彼此磁隔離；校準(zhǔn)回路，所述校準(zhǔn)回路包括通過所述多個(gè)環(huán)形線圈延伸的電導(dǎo)體；以及泄漏檢測(cè)器，所述泄漏檢測(cè)器包括另外的電導(dǎo)體，并且與所述多個(gè)環(huán)形線圈隔開地布置在所述殼體內(nèi)，將所述泄漏檢測(cè)器連接到電阻測(cè)量裝置。
20.一種檢測(cè)流體流動(dòng)導(dǎo)管中過程流體泄漏的設(shè)備，所述設(shè)備包括與所述導(dǎo)管泄漏接觸地布置的電導(dǎo)體；所述導(dǎo)體具有預(yù)定的電阻；測(cè)試端口，所述測(cè)試端口具有連接到所述導(dǎo)體的相對(duì)端的接線端；所述測(cè)試端口連接到測(cè)量所述感應(yīng)導(dǎo)體的電阻的電阻測(cè)量裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，將其與設(shè)置成產(chǎn)生與所述過程流體參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)的傳感器結(jié)合。
22.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述傳感器選自由溫度檢測(cè)器、壓力檢測(cè)器、密度檢測(cè)器、電導(dǎo)率傳感器、pH傳感器、ORP傳感器、流量計(jì)及其組合構(gòu)成的組。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述測(cè)試端口包括校準(zhǔn)端口。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)體包括電線。
25.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述導(dǎo)體是繞所述導(dǎo)管螺旋纏繞的。
26.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，包括與所述導(dǎo)體電串聯(lián)布置的電阻器。
27.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括連接到所述導(dǎo)體的電阻檢測(cè)器，所述電阻檢測(cè)器設(shè)置成檢測(cè)任何從所述預(yù)定電阻的偏離。
28.一種制造檢測(cè)流過導(dǎo)管的流體的電導(dǎo)率的傳感器的方法，所述方法包括(a)為過程流體的流動(dòng)提供非金屬導(dǎo)管，所述導(dǎo)管具有入口和出口；(b)在所述入口的下游將所述導(dǎo)管分成第一和第二分支；(c)在所述出口的上游再匯合所述分支，以便在所述入口和出口之間形成流體流動(dòng)回路；(d)將設(shè)置成第一類型的線圈的至少一個(gè)第一環(huán)形線圈布置在所述第一和第二分支之一；(e)將設(shè)置成第二類型的線圈的至少一個(gè)第二環(huán)形線圈布置在所述第一和第二分支之一；(f)將設(shè)置成所述第一或第二類型的線圈的冗余線圈布置在所述第一和第二分支之一；(g)從由激勵(lì)和感應(yīng)線圈構(gòu)成的組合中選擇所述第一和第二類型的線圈；(h)設(shè)置連接器，以便將所述第一、第二和第三環(huán)形線圈連接到分析器。
全文摘要
一種具有導(dǎo)管的非金屬流過的無電極電導(dǎo)率傳感器，該導(dǎo)管具有初級(jí)和次級(jí)過程流體流動(dòng)通道，以便形成流體回路。至少一個(gè)激勵(lì)和一個(gè)感應(yīng)環(huán)形線圈環(huán)繞該流體回路上的導(dǎo)管。施加到該激勵(lì)環(huán)形線圈的電壓通過該流體回路在該感應(yīng)環(huán)形線圈中產(chǎn)生電流，以不再需要金屬電極接觸該過程流體。將至少一個(gè)附加激勵(lì)和/或感應(yīng)環(huán)形線圈布置在該流體回路上，以便增強(qiáng)感應(yīng)。可選擇地，將一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈布置在該流體回路外面的導(dǎo)管，以便抵消雜散電噪聲。沿導(dǎo)管布置的可選導(dǎo)體通過其電阻的變化檢測(cè)流體泄漏。
文檔編號(hào)G01M3/00GK1869717SQ200610088650
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月2日
發(fā)明者J·K·夸肯布什, M·M·鮑威爾, S·B·塔盧蒂斯, D·S·麥金萊 申請(qǐng)人:因文西斯系統(tǒng)公司