亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：用于确定电感型电导率传感器的残余耦合的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定电感型电导率传感器的残余耦合的方法，在该方法中， 电导率传感器由测量介质环绕，并且介质等效电阻被利用可变补偿电阻补偿，其中，该可变补偿电阻和该介质等效电阻以180°的相移作用于电导率传感器的测量线圈。
背景技术：
电感型电导率传感器通常由电流测量方法来评估，方法是电感型电导率传感器的测量线圈的输出电流通过其输入阻抗近似为零的电路来测量。因为在每个电感型电导率传感器中存在非期望的线圈残余耦合，所以必须在电感型电导率传感器的首次启动中一次性地测量出残余耦合，所述残余耦合同样可以称为Airset。进行的方法是将电导率传感器保持在空气中，在该处理想的电导率传感器不发送测量信号，与之相反地，真实的电导率传感器具有非零信号。在电导率传感器持续的测量运行中，每个测量结果由测定的残余耦合进行修正。残余耦合通常仅测量一次，而电感型电导率传感器保持运行几个月或几年。在这段时间中，电导率传感器的电感受到与老化有关的漂移，从而改变电导率传感器的残余耦合。因为残余耦合是依赖于温度的，所以残余耦合的继续漂移造成电导率传感器的测量精度降低。DE 41 16 468 Al公开了一种用于确定电感型电导率传感器的功能能力的方法， 在该方法中，附加于包含介质等效电阻的测量导体回路，存在具有可变电阻的附加的导体回路。由DE 102 86 79 Al公知的是，为了电导率测量，将电导率传感器连同导体回路引入到测量介质中，并且改变可变电阻。因为介质等效电阻和可变电阻以180°的相移作用于电导率传感器的测量线圈，所以当电导率传感器的输出电压等于零时，介质等效电阻和可变电阻的绝对值正好抵消。由此，可变电阻的数值与介质等效电阻的数值相等。为了获得准确的测量结果，该方法假定可变电阻在宽的调适区域上正好有6至7个大小分类，可变电阻具有线性的传递函数以及是温度稳定的且长时间稳定的。这个要求在实践中不能实现，从而使得该测量方法的结果不够准确。

发明内容
由此，本发明的任务基于，提供一种用于确定电感型电导率传感器的残余耦合的方法，使得在电导率传感器运行中在任何时刻都允许以高测量精度测量残余耦合。依据本发明，该任务以如下方式解决，S卩，一直测定可变补偿电阻，直到电导率传感器的测量线圈的输出电压呈现为最小电压，其中，复合的最小电压对应于电感型电导率传感器的残余耦合。由此，不必须确定可变补偿电阻的准确数值。通过确定电感型电导率传感器的输出电压的最小值，所有类型的电阻都可以使用，即使这些电阻在大的调整区域里既不温度稳定也不长时间稳定并且在其输入区域中同样具有非线性的传递函数。在此， 在重新确定残余耦合的时，会考虑电导率传感器的依赖于老化和温度的电感的漂移。
3
有利的是，电导率传感器的在电导率传感器测量过程期间确定的测量电压利用最小电压来修正。因为残余耦合能够在最大程度不同的温度下得到测量，所以进行残余耦合的依赖于温度的补偿，从而可靠地抑制在测量电压中的不准确性。因为仅确定残余耦合，所以电感型电导率传感器的输出信号的测量能够按照公知的标准电流测量方法来执行。在一种设计方案中，从电导率传感器的测量电压中减去最小电压。由此，所述方法在传感器运行时在任何时间点都可以执行。在一种改进方案中，最小电压的确定在保持电导率传感器浸入到介质中的情况下，在电导率传感器的两个测量过程之间进行，测量介质的电导率在测量过程中得到确定。 通过电导率传感器、进而测量电阻和可变补偿电阻到介质中的连续浸入，用于传感器的正常测量过程的和用于确定残余耦合的校准过程的电路结构不需要改变，这特别是以减少成本和时间的方式对电感型电导率传感器的运行过程产生作用。在一种变型方案中，介质等效电阻是电导率传感器的测量导体回路的组件，而可变补偿电阻布置在电感型电导率传感器的参考导体回路中，其中，在运行电感型电导率传感器时接通或者切断参考导体回路。以简单的依据电路的措施测量运行可以切换到校准运行和切换回，这在电导率传感器的整个使用寿命期间可以通过参考导体回路的软件方式的驱控来执行。有利的是，为了切断参考导体回路，将可变补偿电阻调整到一定的电阻值，该电阻值相比介质等效电阻明显更大，优选为至少1000倍。通过该措施将电阻调整地如此高，即， 使得参考导体回路中的电流得到可靠抑制。作为选择的是，为了切断而打开参考导体回路。该措施可通过可控开关的使用而简单地实现。在其它实施方式中，至少最终测得的最小电压得到保存并且应用于从电感型电导率传感器的接下来的测量信号中减去残余耦合。为了确定电感型电导率传感器的残余耦合，校准步骤能够任意地在每个时间点上接入到电导率传感器的正常运行过程中，由此，在电导率传感器的质量改变时能够直接作出反应。由此确保的是，在任何时刻生成电导率传感器的准确的测量结果。在一种改进方案中，在当前的补偿步骤中最终测得的最小电压以及至少一个在之前的补偿步骤中确定的电导率传感器最小电压得到存储并接受判断，其中，在至少一个保存的最小电压超出阈值时触发报警。通过对存储的最小电压的判断，能够在不需要进一步耗费时间和物质的情况下在任意时刻探明电导率传感器的严重的故障并在必要时更换电导率传感器。此外，可使用电位计或者带有至少一个继电器的电阻箱或者互阻抗运算放大器作为可变补偿电阻。因为电感型电导率传感器的测量线圈的输出电压只能调节到最小但不能到零，所以所有可能的欧姆电阻对于该测量方法而言都可以使用于确定电感传感器的残余耦合。即使数字电位计具有大的温度漂移和长时间漂移，或者电压控制的电阻具有过小的调整区域和非线性的传递函数以及非线性的性能，该数字电位计和电阻还是能在任何时刻使用在本发明涉及的方法中。由此，取消了成本昂贵的构件的应用。


本发明允许有很多的实施方式。其中的一种实施方式将借助于以图片形式示出的附图作进一步阐释。其中图1示出了电感型电导率传感器的原理构造；图2示出了根据附图1的电感型电导率传感器的等效电路图；图3示出了根据附图1，依赖于可变补偿电阻的电感型电导率传感器的输出电压曲线； 相同的特征以相同的附图标记进行标示。
具体实施例方式图1示出了电感型电导率传感器1的原理图，该电感型电导率传感器应用于测量介质的尤其是液体的电导率。所述电导率传感器1包括激励线圈2和测量线圈3。激励线圈2与电源4连接，电源4以交流电激发激励线圈2。测量线圈3位于测量装置5处。激励线圈2和测量线圈3通过第一导体回路6相互连接起来，在第一导体回路中布置有介质等效电阻IV在同样容纳有激励线圈2和测量线圈3的第二导体回路7中，布置有可变补偿电阻&。在此，两个导体回路6、7形成了呈环形封闭的导电的线路。在此，第一导体回路 6的介质等效电阻 通过待检测介质的电导率来确定。为了测量电导率，电导率传感器1 以如下程度引入到待检测的介质中，即，使得在激励线圈2和测量线圈3周围构造成短路路径。当激励线圈2以电源4的交变电压加载时，产生磁场，该磁场在第一导体回路6的短路路径中感应出电流，该电流的大小依赖于待检测介质的电导率。这个同样也是交变电流的电流利用测量线圈3电感地进行测量。图2中的等效电路示出包括可变补偿电阻&的第二导体回路7通过激励线圈2 和测量线圈3以如下方式来引导，S卩，使得第二导体回路7相位错开180°地作用于激励线圈2和测量线圈3。基于电磁场有关电感耦合的特性，残余耦合相对于测量信号相位错开 90°，测量信号由测量装置4进行探测。由此，残余耦合不通过真实的电阻在第二导体回路 7上进行补偿。这一事实通过所提出的方法充分应用，接下来举例阐释所述方法。在第一步骤中，电感型电导率传感器1浸入到测量介质中，该测量介质具有预定的电导率，这引起介质等效电阻RM。用于介质电导率的标准是测量线圈3的输出电压U4。在下一个步骤中，包括补偿电阻&的第二导体回路7通过未进一步表示出的、由控制器具驱控的开关接通。这时改变补偿电阻&，直到由测量器具5测量的电导率传感器1的输出电压U4具有最小值。该性能在图3中示出。对此，这里不必要知道补偿电阻&的准确数值。 在输出电压U4min最小时，介质等效电阻 对应于补偿电阻&，其中，最小输出电压U4min对应于仍然存在的残余耦合。由于残余耦合相比测量信号U4的90°相移，由此在电感型电导率传感器1上仅按照绝对值和相位来测量残余耦合。残余耦合的测量数值得到存储。在确定残余耦合后，第二导体回路7通过打开开关来停止运行并继续测量介质电导率的正常测量。在此，为了获得测量值，以原始测量值，也就是从电感型电导率传感器1 的输出电压U4减去最终测得的和存储的残余耦合的数值。依据本发明的方法测定的残余耦合与按照现有技术确定的、通过在空气中的常规电压测量而测得的残余耦合数值的比较由以下表格清楚地示出。
权利要求
1.用于确定电感型电导率传感器的残余耦合的方法，在所述方法中，电导率传感器 (1)由测量介质环绕，并且介质等效电阻(Rm)被利用可变补偿电阻(Rk)补偿，其中，所述可变补偿电阻(Rk)和所述介质等效电阻以180°的相移作用于所述电导率传感器(1)的测量线圈(3)，其特征在于，一直调设所述可变补偿电阻(Rk)，直到所述电导率传感器(1)的所述测量线圈⑶的输出电压(U4)呈现出最小电压(U4min),其中，复合的所述最小电压(U4min) 对应于所述电感型电导率传感器(1)的所述残余耦合。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述最小电压(U4min)来修正在所述电导率传感器⑴的测量过程中确定的所述电导率传感器⑴的测量电压(U4)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述电导率传感器(1)的所述测量电压 (U4)中减去所述最小电压(U4min)。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在保持所述电导率传感器(1)浸入到所述测量介质中的情况下，在所述电导率传感器(1)的两个确定所述测量介质的电导率的测量过程之间进行最小电压(U4min)的确定。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述介质等效电阻(Rm)是所述电导率传感器(1)的测量导体回路(6)的组件，而所述可变补偿电阻(Rk)布置在所述电感型电导率传感器(1)的参考导体回路(7)中，其中，所述参考导体回路(7)在所述电感型电导率传感器(1)运行时接通或者切断。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，为了断开所述参考导体回路(7)，将所述可变补偿电阻(Rk)调整至一定的电阻值，所述电阻值相比所述介质等效电阻(Rm)明显更大，优选为至少1000倍。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，为了切断而打开所述参考导体回路(7)。
8.按照前述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，至少最终测得的所述最小电压(U4min)得到保存并用于从所述电感型电导率传感器⑴的接下来的测量信号中减去所述残余耦合。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在当前的补偿步骤中最终测得的所述最小电压(U4min)以及至少一个在之前的补偿步骤中确定的所述电导率传感器(1)的最小电压 (U4min)得到存储并且接受判断，其中，当至少一个所保存的最小电压(U4min)超出阈值时触发警报。
10.按照前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，使用电位计或者带有至少一个继电器的电阻箱或者互阻抗运算放大器作为可变补偿电阻(Rk)。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定电感型电导率传感器的残余耦合的方法，在该方法中，电导率传感器(1)由测量介质环绕，并且介质等效电阻(RM)被利用可变补偿电阻(RK)补偿，其中，可变补偿电阻(RK)和介质等效电阻以180°的相移作用于电导率传感器(1)的测量线圈(3)。为在电导率传感器运行时能够在任何时刻以高测量精度测量残余耦合，一直调设可变补偿电阻(RK)，直到电导率传感器(1)的测量线圈(3)的输出电压(U4)呈现出最小电压(U4min)，其中，最小电压(U4min)对应于电感型电导率传感器(1)的残余耦合。
文档编号G01R35/00GK102269805SQ20111015402
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月7日
发明者马可·弗尔克 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司