[发明专利]用于确定容纳在容器中的介质的电导率的梯度计

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定容纳在容器中的介质的电导率的梯度计。

背景技术

在过程测量技术和在工业测量技术中，为了测量液体的电导率，通常使用电导率传感器，电导率传感器根据感应或导电测量原理来工作。

例如，从EP990 894B1已知一种电导率传感器，该电导率传感器包括至少两个电极，为了测量，将该至少两个电极浸入介质中。为了确定介质的电导率，确定了介质中电极测量路径的电阻或导电性。在已知电池常数的情形下，可以由此确认介质的导电性。为了借助电导率传感器测量被测液体的导电性，使至少两个电极与被测液体接触是绝对必要的。

在用于过程介质的导电性确定的感应原理的情形下，应用传感器，该传感器具有发射线圈以及与该发射线圈间隔开布置的接收线圈。经由该发射线圈产生了交变电磁场，该交变电磁场作用在液体介质中的带电粒子（如离子）上，并且在介质中引起相应的电流流动。经由该电流流动，也在接收线圈上出现电磁场，这根据法拉第感应定律在接收线圈中感应接收信号（感应电压）。该接收信号可以被评估并用于确定液体介质的电导率。

通常，感应式电导率传感器构造如下：通常将发射线圈和接收线圈实现为环形线圈并包括由介质可接触的横越开口，使得介质围绕两个线圈流动。在激励的情形下，发射线圈形成在介质内延伸的闭合式电流路径，其穿过发射线圈以及接收线圈两者。通过响应于发射线圈的信号而评估接收线圈的电流或电压信号，随后可以确认被测液体的导电性。这样的原理在工业过程测量技术中建立并且在专利文件的大量文献中记载，例如在DE 198 51 146A1中。

借助于梯度计的梯度测量是使用两个传感器同时测量梯度，传感器布置在相对于彼此固定的距离处。通常，使用梯度计来测量磁场。在该情形下，传感器通常实现为磁力计，在最简单的情形下实现为线圈。在这样的情形下，测量值通常彼此相减，以便检测在两个传感器之间的磁场差。因此，可以产生高度精确的磁场测量。

因而，在这种布置中的线圈可以作为梯度计而用作电导率传感器。

在梯度计的情形下存在问题的是，由于场构造，梯度计受在其较近的环境中所有感应物体的影响。特别是，例如容器壁的金属物体可能以干扰的方式作用于测量结果，因为在该金属物体中产生涡电流，涡电流引起叠加在实际测量信号上的扰动信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定电导率的梯度计，该梯度计也可应用在金属容器的情形下。

通过一种梯度计来实现该目的，包括：

至少第一电线圈、第二电线圈和第三电线圈，其中第一线圈实现为发射线圈，其中第二和第三线圈实现为接收线圈，

保持装置，

其中第一、第二和第三线圈缠绕在保持装置上，

其中保持装置被布置穿过容器壁中的容器开口以使得第一线圈关于容器壁中心地定位，

其中第二和第三线圈被布置成关于第一线圈镜像对称并且与第一线圈感应地耦合。

经由第一线圈关于容器壁的中心定位以及第二和第三线圈关于第一线圈的镜像对称布置，得到了作为梯度计的有利布置，其对于电导率的敏感测量是有利的。

如果将电流——特别是交流电流发送通过第一线圈，则出现磁场。根据法拉第感应定律，由此在第二和第三线圈中感应电压，在理想的镜像对称布置的情形下，该电压在第二和第三线圈中是等大的。电磁波经由保持装置以及也经由容器中的介质和容器外部的介质两者而耦合。由于两种介质的不同电特性，布置在容器中的线圈中与布置在容器外部的线圈中感应不同的电压。通常，因为经由第一线圈的磁场而在位于容器中的介质中感应涡电流，所以布置在容器内的线圈中感应更大的电压。涡电流由另一磁场包围。通过确定第二和第三线圈之间的电压差，可以确认容器中介质的电导率。

在有利实施例中，第二和第三线圈以相反方向缠绕。因为为了确定导电性，在第二和第三线圈中感应的电压之间的差是决定性的，且第二和第三线圈的相反绕组感应具有不同符号的电压，所以仅需要将两个电压相加以获得电压差。在电路方面，这实现起来相对简单，且因此被认为是有利的。而且，因此抑制了与第二和第三线圈中的信号等大的第一线圈的信号，使得仅测量电压差。这关于电路同样是有利的，因为通常第一线圈的信号比差信号要大得多。

在优选实施例中，第二和第三线圈彼此电互连。在这种情形下，并联电路以及串联电路两者都是选择。从电观点来看，第二和第三线圈随后实际上形成单一电路；然而，物理上，第二和第三线圈仍由两个分离的绕组段组成。通过该实施例促进了电压差的确认，且最小化了随后的电路复杂性。