[发明专利]用于监测和/或确定测量探头的状况的改进的方法及装置

说明书

本发明涉及用于监测和/或控制测量探头的状况的系统，所述测量探头适于测量处理材料的至少一个特性、比如是pH值、氧浓度或COsubgt;2/subgt;探浓度，所述系统包括：‑电极，其设置有感测元件，所述感测元件布置成向测量信号电路传输测量信号，所述电极的电压在与所述电极与处理材料接触时与处理材料的至少一个特性相关；‑信号处理单元，其适于在测量探头的运行过程中根据所述测量信号确定与所述处理材料的所述至少一个特性相关的测量量；‑信号源，其构造成在验证阶段期间向测试信号电路传输测试信号；‑耦合元件，其布置成确保测量信号电路与测试信号电路之间的电隔离。

技术领域

本发明涉及一种用于监测和/或确定测量探头的状况的改进的方法和装置，所述测量探头适于测量处理材料的至少一个特性，比如离子敏感测量探头，尤其是pH测量探头、氧测量探头、或CO₂测量探头。更特别地，本发明涉及一种激励装置，所述激励装置尤其被用来测量测量探头的测量电路的阻抗。

背景技术

工业过程、例如在化学和制药业、纺织业、食品和饮料工业、纸张和纤维素加工中、或水处理和废水处理领域中的监测和控制是基于过程变量的借助于合适的测量探头所确定的测量结果的。

根据文献《Process Measurement Solutions Catalog 2005/06》(Mettler-Toledo GmbH，CH-8902 Urdorf，Switzerland，第8和9页)，一种完整的测量系统由壳体、测量探头、线缆和测量结果转换器(也被称作发送器)组成。借助于壳体，测量探头与待测量或待监测的过程接触，例如通过将探头浸入处理材料中并被保持在那里而使两者接触。测量探头用来测量过程的特定的特性。测量信号通过线缆被传输给发送器，所述发送器与过程控制系统通信将测量信号转换成可读数据。测量探头是基于待测量的处理材料特性而选取的。

通常而言，电化学测量探头比如pH测量探头或氧测量探头承受与载荷相关的磨损过程，这种磨损过程是探头的工作原理带来的并通常会导致测量探头的测量特性的连续变化。

为了在测量的准确度上考虑这些变化的影响，在现有技术中已知的是监测探头的信号测量电路的主要电特性、比如电阻大小。尤其，已经知晓的是，向探头的信号测量电路供送由激励电路生成的测试信号，如专利文献US2009/0251152A1中所描述的。例如，为了确定连接至电极的pH玻璃的信号测量电路的阻抗，矩形脉冲信号被加入至测量信号，由此得到的组合信号被传输通过电子过滤器和类似的校正器以确定所述玻璃阻抗。与测量信号并行运行的聚合器(condenser)通常位于激励电路与信号测量电路之间，以对测试信号动态地实施塑形(shape)。

然而，在这种构造中，信号测量电路与电连接的激励电路之间的电流泄漏难以被避免，并可能不利地影响测量的准确性。该问题在传输弱测量信号的测量探头、例如设置有pH玻璃阻抗较高(通常大于1Gohm)的电极的pH测量探头中更易于出现。

为了克服这些问题，专利文献GB2333161A公开了例如用于限制信号测量电路向激励电路漏电流的手段。然而，测量信号仍然会受到激励电路的影响，这是因为信号测量电路被所使用的玻璃电阻电路耦接和影响以进行测试/诊断。此外，所描述的方案不能直接确定玻璃电极自身的阻抗，而是确定由浸入处理材料中的玻璃电极所形成的电路的阻抗。

这就是仍存在以下需求的原因：需要一种改进的手段来在验证阶段期间在包括测量探头的测量系统中确定包含在测量探头中的电极的感测元件的至少一个电特性，所述测量探头用于与处理材料接触的方式使用，所述感测元件适于与传输弱测量信号的测量探头一起使用并连接至测量信号电路。

发明内容

为此，根据第一方面，本发明涉及一种测量系统，所述测量系统包括用于与处理材料接触地使用的测量探头。测量探头可选自由以下探头组成的组：pH测量探头，氧测量探头和CO₂测量探头。