基于热性质检测样本的组成的制作方法

本发明涉及根据样本的热性质检测样本的组成。本发明特别涉及通过检测其热性质的相应变化来检测液体中的污染。本发明特别适用于检测诸如发动机和变速箱中的润滑油和冷却油、液压油和燃料中污染的级别和类型。本发明也适用于检测食品制造设备中使用的清洗液中的污染。本发明也适用于非液体的，例如固体、凝胶或多相物质的样本组成的检测。本发明适用于检测化学组成和结构组成的变化。

液体，如润滑油和冷却油，液压油和燃料，因为它们降解或被污染，因此经常需要更换/过滤，以避免依靠液体的机器的不必要的损害。由于高温暴露、杂质(金属或非金属)或其他液体的增加和/或流体老化，经过氧化反应，会发生降解。

连续的机械油液状态监测和润滑剂测试正迅速成为预测和避免即将发生的机械故障的既定方法。油液监测原则上可以离线(off-line)、在线(on-line)和内联(in-line)进行。在离线监测中，可以抽取液体样本并送到实验室进行分析。复杂的分析可以离线执行，但在获取结果时会造成不可避免的延迟；它们在“实时”中是不可用的。在在线监测系统中，可以从油液系统中取出样本，并立即在正在监测的装置中进行分析，该装置为机械的组成部分。如果样本量相对较大，流速会受到采样过程的影响，但这种系统可以提供实时监控。内联监测很难实现，并且会影响系统，但此外可以提供实时监控。

基于监测液体介电常数的实时传感器是已知的。介电常数是流体抵抗电场的能力的量度。因为油和水的介电值差别很大，这些传感器能很好地检测水污染。然而，一个主要的缺点是它们的温度依赖性。其他已知的传感器基于各种光学技术操作，如红外光谱或粒度测量。感应线圈磁力测定系统也被部署在含铁的和不含铁的粒子被定性和定量的地方。这种方法的优点是它使追踪杂质污染的进程成为可能。内联x射线荧光光谱被开发使用在传感器中。电容传感器也被开发出来，可以探测到水饱和度。

非液体的样本的组成的检测要求昂贵的、耗时的和/或有损的分析技术。例如，x射线能够用于分析物体的内部结构。但是，x射线设备很昂贵并且体积庞大。为了看到其内部结构，物体可能会被破坏，但是这样可能会造成对物体的不可挽回的损伤。具有复杂的化学结构的物体可能被破坏并且化学分析技术可能被用于确定化学组成。但是，这种破坏可能损害物体并且所述化学分析需要大量的时间并且执行起来花费很高。

需要提供一种可选的、改进的和/或简单的检测样本的组成和/或实时监测液体质量的方法。

本发明的范围在所附的权利要求中定义。

根据本发明的一个方面，提供一种检测样本的组成的装置，包括：第一探针元件，所述第一探针元件用于提供与所述样本直接接触的第一表面和与所述样本非直接接触的第二表面；测量系统，所述测量系统用于测量通过所述第一表面的传热率；处理单元，所述处理单元用于分析测量得到的传热率，以检测指示样本的组成的样本的传热特性。

该装置能够灵敏地检测样本的组成，优选地实时地并且使用机械上简单可靠的结构。这种方法从本质上解决了样本温度的变化。与基于其他原理的现有技术方法相反，温度的这种变化不会对测量精度产生显著的负面影响。该装置可适于检测物质的任何相的组成，包括固体、液体、气体、凝胶和这些相或其它相的混合物。在一个实施例中，该装置能够检测样本的化学组成和/或将一个样本的化学组成与另一个样本的化学组成进行比较。用于质量控制目，该装置可通过检测名义上相同的物体之间的化学组成的差异。在一个实施例中，该装置能够检测样本的结构组成和/或比较一个样本的结构组成与另一样本的结构组成。例如，该装置可被布置以检测所制造物体中的不需要的缺陷、夹杂物或缝隙，例如由铸件形成的物体。用于质量控制目的，该装置可通过检测名义上相同的制造物体之间的结构组成差异。

在一个实施例中，提供了一种用于检测液体的污染的装置，包括：第一探针元件，所述第一探针元件用于提供与所述样本直接接触的第一表面和与所述样本非直接接触的第二表面；测量系统，所述测量系统用于测量通过所述第一表面的传热率；处理单元，所述处理单元用于分析测量得到的传热率，以检测指示液体的污染的液体的传热特性的变化。

该装置使用机械上简单可靠的结构，能够实时灵敏地检测液体中的污染。这种方法本质上是处理液体温度的变化。与基于其他原理的现有技术方法相反，温度的这种变化不会对测量精度产生显著的负面影响。

在实施例中，可以加热第一探针元件以提高测量精度。例如，加热可以增加样本(例如液体)和探针元件之间的温度差，从而提高精确度。

在一个实施例中，可提供多个(例如两个)探针元件。通过提供的多个独立的样本的传热特性(例如液体)的测量，提供多个探针元件可以提高测量精度。优选地或附加地，不同的探针元件可以加热或冷却不同程度和/或由具有不同电导率的材料来形成以使从样本(如液体)到探针元件的传热率相对于不同的探针元件是不同。在这个场景下，结合来自不同的探针元件的测量结果使在不需要测量样本(例如液体)的温度的情况下获得样本(例如液体)的传热特性成为可能。这可以提高操作和/或结构的简洁性，提高可靠性和/或寿命，和/或降低生产成本。

根据本发明的另一方面，提供一种检测样本的组成的装置，包括：一个或多个电阻元件，每个电阻元件用于与样本热接触；测量系统，所述测量系统用于：(1)驱动电流通过一个或多个电阻元件中的每一个电阻元件，从而向一个或多个电阻元件中的每一个电阻元件供热，以及(2)测量一个或多个电阻元件的每一个电阻元件的电阻值的变化；以及，处理单元，所述处理单元用于分析提供给一个或多个电阻元件中的每一个电阻元件的热量与一个或多个电阻元件的每一个电阻元件的电阻值的变化之间的关系，从而检测指示所述样本的组成的所述样本的传热特性。

在一个实施例中，提供了一种检测液体的污染的装置，包括：电阻元件，所述电阻元件用于与样本直接接触；测量系统，所述测量系统用于：(1)驱动电流通过电阻元件，从而向电阻元件供热，以及(2)测量电阻元件的电阻值的变化；以及处理单元，所述处理单元用于分析提供给电阻元件的热量与电阻元件的电阻值的变化之间的关系，从而检测指示所述液体的污染的所述液体的传热特性的变化。

根据这一方面，该装置的与样本(例如液体)相接触的部分可以特别地简单，因此有利于降低成本和提高可靠性。

在一个实施例中，电阻元件以至少10％的电阻元件的表面积与基板接触(例如作为安装在基板上的薄膜元件)的方式安装在基板上。这种布置的一个优点是，可以在电阻元件没有到达足以破坏被检测的样本(例如液体)的温度的情况下对电阻元件施加明显的加热功率。基板的作用是有效地传递热量离开电阻元件。

在一个可选的实施例中，电阻元件被安装以便与样本(例如液体)直接接触超过电阻元件90％的表面积。这种布置的优点是可以快速地改变电阻元件的温度，从而允许热解清洁和/或快速形成气相(其可用于检测某些污染物，例如水)。

根据本发明的另一方面，提供了一种样本的组成的检测方法，包括：提供具有与样本直接接触的第一表面和与样本非直接接触的第二表面的第一探针元件；测量通过所述第一表面的传热率；分析测量得到的传热率，以检测指示样本的组成的样本的传热特性。

在一个实施例中，提供了一种检测液体的污染的方法，包括：提供具有与液体直接接触的第一表面和与液体非直接接触的第二表面的第一探针元件；测量通过所述第一表面的传热率；分析测量得到的传热率，以检测指示液体的污染的液体的传热特性的变化。

在一个实施例中，在第一表面处低于预定的污染物的沸点的温度下，和在第一表面处高于预定的污染物的沸点的温度下，测量所述通过所述第一表面的传热率；传热特性的变化的检测包括：比较测量得到的在所述第一表面处低于所述污染物的沸点下的传热率与测量得到的在所述第一表面处的高于所述污染物的沸点下的传热率。可以预料到，样本(例如液体)的传热特性将敏感地由是否存在预定的污染物来决定。通过加热高于预定的污染物的沸点的第一表面，如果有大量的预定的污染物存在，则靠近第一表面的预定的污染物的数量将会大幅度降低。如果在样本(例如液体)中存在大量的预定的污染物，则我们应该预料到在在低于和高于沸点的温度下进行的测量之间的传热特性的巨大差异。本方法因此提供了一种检测预定的污染物是否存在和/或预定的污染物的数量的敏感的方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种检测样本的组成的方法，包括：提供一个或多个电阻元件，一个或多个电阻元件的每一个电阻元件与样本热接触；通过驱动电流通过所述电阻元件，加热所述一个或多个电阻元件的每一个电阻元件；测量所述一个或多个电阻元件的每一个电阻元件的电阻值的变化；分析提供给一个或多个电阻元件中的每一个电阻元件的热量与一个或多个电阻元件的每一个电阻元件的电阻值的变化之间的关系，从而检测指示所述样本的组成的所述样本的传热特性。

根据本发明的一个方面，提供一个检测液体的污染的方法，包括：提供与样本直接接触的电阻元件；通过驱动电流通过所述电阻元件，加热所述电阻元件；测量由加热引起的电阻元件的电阻值的变化；分析在加热期间提供给电阻元件的热量与测量得到的电阻元件的电阻值的变化之间的关系，从而检测指示所述液体的污染的所述液体的传热特性的变化。

根据本发明的一个实施例，本方法还包括：当电阻元件被加热而经过一个包括预定的污染物的沸点的温度范围时，测量电阻元件的电阻值；检测测量得到的电阻值中表征所述预定的污染物形成蒸汽的特征，从而检测所述液体中预定的污染物存在，和/或，检测所述液体中的预定的污染物的数量。如上所述，在预定的污染物的汽化之前的液体的传热特性可能与预定的污染物汽化之后的液体的传热特性存在着巨大的差异。当加热电阻元件通过所述沸点时，这种差异将会在测量得到的电阻值的变化中显示出来，因此提供了一种预定污染物的存在和/或预定污染物的数量的灵敏测量。

在实施例中，预定污染物是水。水是一种常见的污染物，在许多情况下可能有害。例如，水与润滑油的混合会导致胶体的形成，从而大大降低油的润滑性能。

下面将通过示例的方式参照附图来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记表示对应的部分，其中：

图1是用于检测液体污染的装置的示意性侧面剖视图，其中，图的下部是图上部的虚线圈包围的区域的放大视图；

图2描绘了具有第一探针元件加热器的第一探针元件，该第一探针加热器位于第一探针元件的第一表面上；

图3描绘了具有第一探针元件加热器的第一探针元件，该第一探针加热器位于第一探针元件的第二表面上；

图4是与图1的下部相对应的用于检测液体的污染的装置的可选实施例的示意性侧面剖视图，但其中提供了两个探针元件；

图5是包含电阻元件的用于检测液体的污染的装置的另一可选实施例的示意性侧面剖视图；

图6描绘了电阻元件可选的示例的结构；

图7描述了使用电阻元件检测液体的污染的示例性的测量系统；

图8是在一个实施例中如图4所示的类型还包括单线圈涡流传感器的示意性侧面剖视图；

图9是在一个实施例中的如图4的类型还包括双线圈涡流传感器的示意侧面剖视图；

图10是显示铂薄膜电阻元件与三种不同液体接触时对加热脉冲的响应图；

图11是在不同液体中加热电阻元件时电阻值随时间变化的曲线图；

图12是示出包括不同量的污染物的柴油中电阻元件加热过程中电阻值随时间的变化的曲线图；

图13是包括两个薄膜电阻元件和一个磁体的插头的示意性侧面剖面图；

图14是图13的插头的俯视图；

图15是两个薄膜电阻元件封装在支承材料中，夹在基板和固体样本之间的示意性侧面剖视图；

图16是两个电阻元件装配示意图的俯视图；

图17是两个薄膜电阻元件封装在支承材料中并连接到样本上的示意性侧面剖视图；

图18是附在样本曲面上的柔性电阻元件组件的示意性侧面剖视图；

图19是在接触不同固体样本时电阻元件加热过程中电阻值随时间变化的曲线图。

本发明人已经认识到材料的传热特性(如导热系数k、比热容c、和取决于这些属性中的一个或两个的量)可以灵敏地依赖于材料的组成(如化学或结构)。例如，在液体的情况下，传热特性可以灵敏地依赖于液体中的污染物水平。热积其中ρ等于密度，通常是对组成(例如污染)特别敏感的传热特性，因为它同时考虑了k和c。无论是这两种中的一种或两种改变都会导致的改变。以下的表格显示了水、矿物油和绝缘油的这些特性的典型的值。水的与上述两种油中任意一种的的巨大区别表明，通过测量传热特性的变化可以灵敏地检测出油中的水污染。然而，在以上两种油之间还存在着的巨大差异。如图所示，这种差异使得通过测量液体的传热特性的变化可以检测到除水污染以外的油(和其他液体)的状态或组成的变化。

水污染已经在之前被提及。油也可能受到金属和碳的污染(由于运动部件的磨损而加入油)。金属材料和碳都具有比油更高的导热系数和比热容。例如，钢的导热系数一般在46瓦/米·开(w/mk)左右，碳钢为约54瓦/米·开(w/mk)，碳为约2瓦/米·开(w/mk)，镍为约91瓦/米·开(w/mk)。

污染对液体的传热特性的影响可能不能通过简单地把液体中的各个组成的各自的传热特性相加来推导出。这是因为污染可能导致具有复杂热性质的多相成分的形成。然而，对于许多污染物来说，总的来说，由于污染而导致的传热特性会有明显的变化，这将成为检测污染的有效基础。

发明人已经认识到，检测材料(例如液体)的传热特性随着时间的变化能够提供一种简单、有效和可靠的方法来检测材料(例如液体的污染)的组成的变化。

在一个实施例中，提供了一种用于检测样本的组成的装置2，例如液体10的污染。图1描绘了这样的装置2的示例，其适于检测液体的污染。在本实施例中，装置2包括第一探针元件14。第一探针元件14例如可以包括一块已知传热特性的材料。第一探针元件14可以被延伸(但这不是必需的)。在本示例中，第一探针元件14穿透包含液体10的容纳壁8。隔热材料16用于使第一探针元件14与容纳壁8热隔离。在另一个实施例中，第一探针元件可以简单地连接到壁8或者被嵌入到壁8中(再一次提供合适的隔热从而使第一探针元件14与容纳壁8热隔离)，而不是穿透容纳壁8。容纳壁8(对于任何实施例来说)可以例如是用于包含具有运动部件的机器的润滑油的机油箱的壁，例如发动机或变速箱。可选地或附加地，容纳壁8(对于任何实施例来说)可以形成为用于流体的流动的导管的一部分。可选地或附加地，容纳壁8(对于任何实施例来说)可以形成为例如汽油、柴油或煤油等燃料的容器的一部分。第一探针元件14被配置成用于提供一个与样本(在这种情况下是液体10)直接接触的第一表面31。例如，第一表面31可以被形成在面对样本或液体10的第一探针元件的一端；如果可以提供的话，“直接接触”可以通过一个薄的元件(例如一个温度传感器)或保护膜或支承材料(例如薄电绝缘材料)的薄膜。第一探针元件还包括一个与样本(在这种情况下是液体10)非直接接触的第二表面32。例如，第二表面32可以形成在第一探针元件的另一端，其通过第一探针元件的主体背对着样本或液体10和/或与样本或液体10分隔开。从第一表面31传递到第二表面32的热量实际上必须穿过第一探针元件14的全长。

提供了一种测量系统，该测量系统被配置成测量通过第一表面31的传热率。提供了处理单元4，其被配置成分析所测量的传热率，以检测指示样本组成的传热特性。在这个特定的例子中，处理单元4被配置成检测指示液体10的污染的液体10的传热特性的变化。将热量从样本(例如液体10)转移到第一表面14的效率取决于样本(例如液体10)的传热特性。因此，在其它因素都是一样的情况下，相对于所期望的是液体没有被污染，由污染引起的传热特性的变化会导致测量的通过第一表面的传热率的变化。

图1是一种实施例的示例，其中测量系统包括第一表面温度传感器21，其被配置成测量第一表面的温度(该温度以下应称为“第一温度”)。在这种类型的实施例中的测量系统还包括第二表面温度传感器22，其配置为测量第二表面32处的温度(该温度以下应称为“第二温度”)。该类型实施例中的测量系统被配置成使用所测量得到的第一温度和第二温度来测量通过第一表面31的传热率。

在图1的例子中，传热率可以如下确定。

第一探针元件14是已知尺寸和导热系数。因此，第一探针元件14的传热率可以从标准公式计算得到：

其中，是以w/m²为单位的传热率，k是以w/mk为单位的导热系数，dt/dx是以k/m为单位的温度梯度。使用第一和第二表面温度传感器21和22的测量方式中的dt/dx和k是已知的，因此，是很容易获得的。可以相当于从样本(例如液体10)到第一探针元件14的使用以下公式表示的传热率：

其中，h是以w/m²k为单位的表面传热系数，tl是样本(例如液体)的温度，t1是第一温度(由第一表面温度传感器21测量)。

在一个实施例中，测量系统包括，或用于接收来自样本温度传感器25的输入，样本温度传感器25用于测量样本(例如液体)的温度tl。

公式(2)可以随后被用于获得h的值。该计算可以被例如处理单元4执行。在一个实施例中，获得的h的值被处理单元4与一个未污染的样本(例如液体)的h的期望值进行比较和/或与一个已知数量的和/或已知类型的污染物所污染的样本(例如液体)的h的期望值进行比较。期望值可以通过参考校准测量的结果获得，例如使用一个查询表。可选地或额外地，为了检测h的变化，获得的h的值可以与一个或多个在之前的获得的h的值(或者是平均值)进行比较。该比较可以用于确定样本(例如液体)是如何被污染的(例如污染物的数量和/或类型)和/或如何检测在该水平的污染中的变化。如果污染被确定是不可接受的种类(例如，太多的污染和/或一种表明特定的问题可能发生的污染类型)，处理单元4可以执行某些预定的动作。处理单元4可以输出可以被其他设备通过各种方法使用的指示样本(例如，液体)的污染的检测的信号。预定的动作可以包括发布警报信号或引起依赖或使用样本(例如液体)的装置的关闭。例如在发动机或变速箱的润滑油的情况下，预定的动作可以包括指示用户应进行去替换润滑油的保养。

在一个实施例中，装置2还包括设置为加热第一探针元件14的第一探针元件加热器26。设置示例在图2和3的实施例中示出，第一探针元件加热器26设置在第一表面31(如图2所示)或设置在第二表面32(如图3所示)中。在一个实施例中，第一探针元件加热器26用于修改第一表面31和样本(例如液体10)之间的温度差，从而改变从样本(例如液体10)到第一表面31的传热率。例如当在没有加热的情况下温度差相对比较小时，这可以是很有用的。在这些情况下，提高温度差可以提高测定的传热率的准确性，从而提高污染物检测的灵敏度。如下所述，当使用具有多个探针元件的系统时，第一探针元件加热器26还可以用于消除或降低测量样本(例如液体)的温度的要求以获得h(假设与每一个探针元件接触的样本至少是大致相同的)。

在一个实施例中，一个或多个感兴趣的污染物可以具有沸点，该沸点在加热探针元件所能达到的温度范围内。一个感兴趣的污染物的例子是水。例如，由水引起的润滑油污染是一个常遇见的问题。水的污染会严重破坏油的性能，例如形成胶体。在这样一个实施例中，可以执行如下方法，可选地使用一个如上所述的第一探针元件加热器26进行加热。在第一个步骤，在低于预定的污染物(例如水)的沸点的温度下的第一表面31处测量通过第一表面31的传热率。在第二步骤，在高于预定的污染物(例如水)的沸点的温度下的第一表面31处测量通过第一表面31的传热率。在这个实施例中，样本(例如液体)的传热特性的变化的检测包括比较在低于预定的污染物(例如水)的沸点的温度下的第一表面31处测量得到的传热率与在高于预定的污染物(例如水)的沸点的温度下的第一表面31下的温度测量得到的传热率。可以预料到的是样本(例如液体)的传热特性将敏感地确定预定的污染物是否存在。通过加热第一表面31到预定的污染物的沸点，出现在第一表面31的附近的预定的污染物的数量，若有的话，将会大幅降低。如果在样本(例如液体)中有大量的预定的污染物，我们应该预见到在低于和高于预定的污染物的沸点进行的测量之间的传热特性的巨大不同。例如，在预定的污染物是水的情况下，需要说明的是，水蒸气的传导性远低于水的传导性(低36倍)。因此，即使相对低水平的水也能产生相对大的用于检测的输出。此外，从水到蒸汽的转换应该是相对剧烈的，在输出信号中提供相对容易检测的特征(例如一个台阶(step)或时间变化的不稳定)。下面结合图11和图12所示的实验结果，说明水污染的影响的示例数据。该方法提供了一种高灵敏度的检测由预定的能够被汽化的污染物引起的污染的方式，例如水等。该方法还可以更容易地区分仅仅由金属杂质引起的样本(例如液体)的传热特性的变化和由其他污染物(例如水)引起的样本(例如液体)的传热特性的变化。

在一个可选的实施例中，提供多个具有同样尺寸和形状的表面的探针元件与样本(例如水)接触。多个探针元件也可以具有相同的整体尺寸和形状。多个探针元件彼此相对靠近，以便在使用时与每个探针元件接触的样本(例如液体)处于相同的温度。在这样的配置下，通过设置对于两个或多个探针元件不同可以在不测量tl的情况下获得h。这提高了操作和/或结构的简易性，提高了可靠性和/或寿命，和/或降低生产成本。图4是这种提供两个探针元件的类型的实施例的一个示例并且在这种类型中通过加热探针元件中的一个使得两个探针元件的每一个的被设置为不同的。

图4示出除了第一探针元件14还提供有第二探针元件28。第一探针元件14和第二探针元件28通过隔离材料16彼此热绝缘，并且通过隔离材料16与容纳壁8热绝缘。第二探针元件28具有第三表面33。第二探针元件28，如第一探针元件14，可以或不能穿透容纳壁8。第三表面33被布置为与样本(例如液体10)直接接触。第二探针元件28具有一个不与样本(例如液体10)直接接触的第四表面34。第三和第四表面分别对应第一探针元件14的第一表面31和第二表面32并且可以以相同的方式配置。

在一个实施例中，测量系统包括第三表面温度传感器23和第四表面温度传感器24，第三表面温度传感器23配置为用于测量第三表面33的第三温度，第四表面温度传感器24配置为用于测量第四表面34的第四温度。测量系统可以使用来自第三表面温度传感器23和第四表面温度传感器24的输出来测量穿过第三表面33(使用上述的公式(1))的传热率。处理单元4配置为用于分析测量得到的穿过第一表面31和第三表面33的传热率从而检测指示样本(例如液体10)的组成的样本(例如液体10)的传热特性或指示样本(例如液体10)的污染的样本(例如液体10)的传热特性的变化。

在一个实施例中，第一探针元件14包括第一探针元件加热器26。在其他实施例中，第二探针元件28也包括加热器(其可以指的是“第二探针元件加热器”)。如上结合图2和图3所述，第二探针元件加热器可以配置为第一探针元件加热器26配置的任何方式。

在具有第一和第二探针元件14和28的实施例中，例如图4，在样本(例如液体10)和两个探针元件14和28的每一个之间的各自的传热率和可以通过以下的公式(3)和(4)给出：

在图4的示例中，在第一探针元件14被加热时，第三表面温度t3低于第一表面温度t1。和因此彼此并不相同。如果探针元件14和28都是相同的设计并且穿过它们的流体(例如液体)是相同的，那么传热系数都是相同的(例如h1＝h2＝h)。这提供了具有两个未知数(h和tl)的两个公式。因此，可以确定h(不需要单独对tl进行的测量)。

在一个可选的方法中，tl被测量，并且只有第二和第四表面温度中的一个被测量(这样只有和中的一个是可用的)。在这种情况下，这两个未知数将会是h以及和中的一个，再次可以获得h。在这种情况下，可以简化用于测量第二和第四表面温度的装置(只需要测量两个温度中的一个)。在这样的实施例中，tl可以被测量或者来自校准和查找表的定义。

在图4的实施例中，不同的和可以通过加热探针元件中的一个而不加热另一个探针元件得到的。这不是必要的。不同的和还可以通过加热两个探针元件但加热的程度不同，冷却其中的一个探针元件并加热另一个探针元件，冷却其中一个探针元件但并不冷却另一个探针元件，或者冷却两个探针元件但冷却的程度不同。可选地或附加地，两个探针元件可以由不同的材料(具有不同的导热系数)形成。例如，第一探针元件14可以由金属材料形成，第二探针元件28可以由陶瓷材料形成。例如，即使探针元件14和28都没有被加热(尽管加热也可以被应用于提高和之间的差值的大小，其可以提高精度)，由不同材料形成探针元件14和18可以实现不同的和

多个探针的使用可以额外地或可选地被用于通过提供独立的h的测量来提高精度。这种方法在将多个测量并入电桥布置以提供差分输出时尤其有效。

在一个实施例中，装置2还包括一个磁体72，其被配置来吸引有磁性的或可磁化的颗粒，优选的是吸引至靠近所选择的第一表面31和第三表面33中的一个的区域。例如，磁体72可能更接近第一表面31而不是第二表面33和/或以便在第一表面31的区域而不是在第二表面33的区域施加更强的磁场而定向(例如，平均在第一表面31上的磁体72的磁场的大小是高于平均在第二表面33上的磁体72的磁场的大小)。这样的配置的一个例子如图4所示。磁体72提高了对可能检测到的磁性的或可磁化的颗粒的灵敏度。磁体72对检测样本中的磁性或可磁化的颗粒特别地有效，其中，这些颗粒是可移动的(例如，液体)。磁体72对有磁性的或可磁化的颗粒的液体污染检测特别有效。在一个实施例中，比较了对通过磁性的或可磁化的颗粒优先被吸引靠近的表面(例如第一表面31)的传热率和通过有磁性的或可磁化的颗粒没有被优先吸引靠近的表面(例如第三表面33)的传热率的测量值。大量的有磁性的或可磁化的颗粒存在地方，预计通过各自表面的传热率之间差异是巨大的。

在一个实施例中，当样本挤靠第一探针元件14时，第一探针元件14允许第一表面31变形并且与样本的表面(例如一个非平面表面)保持一致。这种类型的实施例便于将样本应用到本来不具有与第一表面31相符合的表面的固体样本中。使第一探针元件14有助于可重复地实现第一表面31和样本之间良好的热接触，例如，避免其他材料或存在的第一表面31和样本之间的空气间隙。

在上述参照图4所描述的实施例中，第一探针元件加热器26和第一表面温度传感器21显示为单独的元件。这不是必要的。在其它实施例中，单个电阻元件被配置成作为第一探针元件加热器26和第一表面温度传感器21。在一个实施例中，电阻元件包括薄膜电阻元件，可选择性地封装在诸如电绝缘膜的支承材料中。

在一个实施例中，如图5所示的示例，其中的样本是液体10，提供了一种用于检测样本的组成的装置。在图5的特定示例中，该装置被配置成检测液体10的污染。该装置包括一个或多个电阻元件50。每个电阻元件50被配置为与样本(例如液体10)热接触。例如，电阻元件50可以直接接触或通过支承材料接触，例如保护膜或电绝缘薄膜之类的薄元件。如在上面讨论的实施例中，样本(例如液体10)可以由容纳壁8(例如用于润滑油的油箱、燃料容器或用于液体流动的导管)所包含。在一个实施例中，提供一个测量系统54用于1)驱动电流穿过一个或多个电阻元件50从而为一个或多个电阻元件50供热以及，2)测量一个或多个电阻元件50的电阻的变化。电阻元件50的一个或多个可以是电阻温度计，例如，具有预定校准，准确地将电阻元件50的温度与电阻元件的电阻连接起来的功能。处理单元4分析供给一个或多个电阻50的热量和一个或多个电阻50的每一个的电阻值的变化之间的关系从而检测指示样本的组成的样本的热转移特性。在图5的示例中，在污染被检测的情况下，处理单元4检测指示液体污染的液体10的传热特性的变化。

在一个实施例中，可以使用加热脉冲。对加热脉冲的响应可以与应用于参考样本(例如液体)(例如，可以是在之前监测样本)的相同脉冲的响应进行比较。可以考虑响应的大小、响应作为时间函数的变化或响应的各种其他方面。与施加到参考样本的相同脉冲的响应的任何偏差可以表明样本的污染或样本的化学或结构组成与预期或期望的偏差。偏差的大小或时间的依赖性可以指示偏差或污染的类型或偏差的大小(例如污染量)。加热的性质可以改变，以调整检测过程的灵敏度。在检测到污染的情况下，可以对检测过程的灵敏度进行调整，以便对所有污染物灵敏度更高，或者以对其他污染物不敏感为代价而对某些选定的污染物更敏感。加热的性质可以改变，例如通过改变加热脉冲或一系列脉冲的形状、大小、持续时间或重复率。

在一个实施例中，电阻元件优选经由一种封装电阻元件的支承材料(例如薄膜的电绝缘材料)安装在一个基板上，通过电阻元件的表面积的至少10％与基板接触，可选的，超过30％，可选的，大约50％的方式。在一个实施例中，电阻元件50是薄膜电阻元件(例如薄膜电阻温度计)。在一个实施例中，电阻元件包括安装在基板上的铂薄膜。在一个实施例中，基板包括低热膨胀硼硅酸盐玻璃。

在一个实施例中，电阻元件50的一个或多个是薄膜电阻元件，其具有朝向所述样本(例如液体10)的第一表面51和朝向基板52的第二表面53。据了解，第一表面51和第二表面53是薄膜的大的表面(不包括任何非常薄的侧面)。在一个实施例中，在第二表面53和基板52之间不存在样本的部分。第二表面53可以与基板52接触而不需要任何干涉层或者通过诸如薄的电绝缘薄膜之类的支承材料接触。

在这种类型的实施例中，直接与薄膜电阻元件50相邻的基板的表面是第一探针元件的第一表面的一个示例。第一表面通过薄膜电阻元件(以及任何支承材料，例如是可封装薄膜电阻元件50的薄电绝缘膜)等与样本直接接触。驱动的电流通过薄膜电阻元件50以及薄膜电阻元件的电阻值变化的测量提供了一个对通过第一表面的传热率的度量，因为观察的电阻值的变化是直接取决于通过第一表面的传热率。

在一个实施例中，一个或多个电阻元件封装在诸如电绝缘膜等支承材料中。

图13和图14描绘了用于检测包含一个或多个电阻元件50的样本(例如液体10)的组合物的装置的进一步的示例。在这个特定的例子中提供了两个电阻元件50：第一电阻元件50a和第二电阻元件50b。在这个示例中，电阻元件50a，50b是薄膜电阻元件。电阻元件50a，50b安装在插头(plug)70上，插头70被配置为安装在包含样本(在这种情况下是液体10)的容纳壁8上或容纳壁8中。在本实施例中，插头70充当基板。在插头中提供了一个凹陷处76以便允许从容纳壁8之外的区域到电阻元件50a，50b的、驱动电流穿过电阻元件50a、50b并且测量电阻元件50a，50b的电阻值的变化的电气轨道74。该凹陷处76可以被绝缘材料填满，例如允许插座来密封。磁体72用于吸引有磁性的或可磁化的颗粒，优选的是吸引至靠近所选的第一电阻元件50a和第二电阻元件50b的一个(在这个特定的示例中是第一电阻元件50a)。例如，磁体72可能更接近第一电阻元件50a而不是第二电阻元件50b和/或以便将更强的磁场施加在第一电阻元件50a的区域而不是施加在第二电阻元件50b的区域而定向(例如，来自磁体72的施加在第一探针元件50a的磁场的大小高于来自磁体72的施加在第二电阻元件50b的磁场的大小)。磁体72提高了对有磁性的或可磁化的颗粒的检测的灵敏度。磁体72用于检测具有磁性的或可磁化的颗粒的样本(例如，液体)是特别有效的，其中颗粒是可移动的。磁体72对具有有磁性或可磁化颗粒的液体污染的检测特别有效。在一个实施例中，一个比较是在通过第一电阻元件50a安装在其上的表面的传热率的测量和通过第二电阻元件50b安装在其上的表面的传热率的测量值之间进行的。大量有磁性的或可磁化的颗粒存在的地方，预期有较大差异。在一个实施例中，第一电阻元件50a的供热量和第一电阻元件50a的电阻值的变化之间的关系与第二电阻元件50b的供热量和第二电阻元件50b的电阻值的变化之间的关系进行比较，其中的大量的有磁性的或可磁化的颗粒存在的地方，预期有较大差异。

图15和图16描绘了包含电阻元件50的进一步的示例。在这个示例中提供有第一电阻元件组件86，其中的第一个电阻元件50a是薄膜电阻元件，导电轨道90和92为第一电阻元件50a提供电连接。第一电阻元件50a和导电轨道是封装在一个支承材料84中，该支承材料84以一个有弹性的、薄的、绝缘膜的形式存在。在一个实施例中，第一电阻元件组件86作为一个整体也是有弹性的。第二电阻元件组件88中提供的第二电阻元件50b是薄膜电阻元件，导电轨道90和92为第二电阻元件50b提供电连接。第二电阻元件50b和导电轨道是封装在一个支承材料84中的，该支承材料84以一个有弹性的，薄的、绝缘膜的形式存在。在一个实施例中，第二电阻元件组件88作为一个整体也是有弹性的。

第一和第二电阻元件组件86，88安装在基板52上，因此通过支承材料84安装第一和第二电阻元件50a，50b到基板52上。在一个实施例中，第一和第二电阻元件组件86，88可以粘附到基板52。在第一和第二电阻组件86，88与基板52相反的表面提供一个样本82。第一和第二电阻元件组件86，88因此被夹在样本82和基板52之间。直接相邻第一电阻元件50a的基板52的表面是第一探针元件的第一表面31的一个示例。第一表面31通过第一电阻元件50a和材料84与样本82直接接触。由于观察到的电阻值的变化将直接取决于通过第一表面31传热率，通过第一电阻元件50a的电流的驱动和第一电阻元件50a电阻值变化的测量提供了一个通过第一表面31的传热率的度量。同样，与第二电阻元件50a直接相邻的基板52的表面是第二探针元件的第三表面33的一个示例。第三表面33与样本82通过第二电阻元件50b和支承材料84直接接触。由于观察到的电阻的变化将直接取决于穿过第二表面33的传热率，通过第二电阻元件50b的电流的驱动和第二电阻元件50b电阻值变化的测量提供了一个通过第二表面33传热率的度量。

在一个实施例中，当样本82挤靠电阻元件50(可选地通过支承材料84)，一个或多个电阻元件50和基板52允许第一表面31变形并符合样本82的表面时，同时保持电阻元件和基板之间的热接触。

图17描述了另一个可选的实施例中，第一和第二电阻组件86，88连接到(例如通过粘附)样本82或压在样本82上，但这里其并没有提供基板52。在第一和第二电阻元件组件86，88两侧可以接通空气。在这种情况下，空气可以作为基板52。在电阻元件50a，50b中所产生的热量，会挥发到空气中而不是在基板52中。只要空气的热性质与样本82的热性质不太相似，样本的热性质的灵敏测量仍然是可能的。样本82具有一个曲面这样的结构可能是非常便利的，因为只有第一和第二电阻元件组件86，88需要制作成符合这个曲面。例如，也不需要布置基板52以与曲面相配合。这种结构简单紧凑。

图15-17的实施例包括两个电阻元件50a，50b，但这不是必须的。在其它实施例中，也可以提供单个电阻元件或两个以上的电阻元件。

图18描绘了上面所讨论的类型的实施例的应用示例，参考图17中的具有曲面的样本82。在这个特定的示例中，示出了单个电阻元件组件86，但可以提供进一步的电阻元件组件。

图10描述了使用一个实施例得到的示例性数据，该实施例中的电阻元件50包括由铂形成的、安装在加工玻璃陶瓷基板上的薄膜。纵轴显示了在施加恒定电流(对应于通过大约50欧姆的电阻的5v电压)的加热脉冲到电阻元件时电阻元件50的输出电压。纵轴与电阻元件50的电阻值成比例，而电阻元件50的电阻值又随着电阻元件50的温度的以预定方式变化。横轴测量时间从0毫秒到5毫秒，在这种情况下对应于加热脉冲的持续时间。电阻元件50齐平地被安装在基板上，所以在这个特定的示例中，大约50％的铂膜的表面积被暴露在被测试的液体中。图10所示的三个曲线分别说明当电阻元件50与三种不同配方液体中的每种接触时，电阻元件50的电阻值(因此温度)是如何在施加加热脉冲时随时间变化的。曲线201对应于液体仅包含油的情况。曲线202对应于液体由油和水混合而成的情况。曲线203对应于液体由油和小的铜颗粒组成的混合物。可以看出，尽管在每一种情况下施加相同的加热脉冲，这三条曲线201-203的高度明显不同。由于，在每种情况下液体的传热的特性不同，才导致了上述三种曲线201-203的不同。因此，当电阻元件50暴露在被测液体中时，通过对电阻元件50施加相同的加热脉冲，并将结果与图10的曲线比较，可以实现被水或铜粒子(并且，引申开来，其他的污染物)污染的油的检测。例如，在这个例子中的污染会导致电阻元件50的温度在加热脉冲期间的越高。在加热脉冲期间(或平均值)预定的时间点，电阻元件50的温度的检测为其温度超出高于纯油参考曲线的预定阈值量，可以解释为表明污染超过可接受的量。

在另一个可选的实施例中，该电阻元件50包括一个元件60，该元件60被以使其表面积的大部分可直接与样本接触(例如液体10)而安装，可选的超过90％的表面积，可选的超过95％的表面积，可以在超过99％的表面积。图6描绘了一个元件60的示例。元件60可以包括导线(例如大约100微米的直径)或其他细长的元件。元件60可以具有比其宽度(例如在圆导线的情况下的直径)大得多的长度。例如，长度可以是元件60的宽度或直径的100倍以上。元件60可悬挂在支承件62之间，例如，可作为电极或携带电极。支承物/电极62可能比元件60大很多倍(因此具有高出很多倍的热容量)。在支承物62作为电极时，可提供电绝缘材料64以将电极与包含样本的壁8隔离(例如液体10)。在这种类型的布置中，流经元件60的大部分或基本上的全部热流都必须通过样本(例如液体10)。在元件60实现非常剧烈的热转变和/或快速生成汽相是可以实现的。

在一个优选的实施例中，该装置用于加热元件60到非常高的温度(例如700～800k)，从而清洁元件60的表面。例如，沉积物如油漆可通过在很高的温度下热分解(pyrolising)从元件60除去。如果不清除这些沉积物，它们可能会对传热的测量产生负面影响。

在一个实施例中，元件60被加热而经过包括预定污染物的沸点(例如水)的温度范围。如上所述，在预定的污染物蒸发前，液体10的传热特性，可以与预定的污染物蒸发后的液体10的传热特性明显不同。当元件60被驱动而经过包含预定的污染物的沸点的温度范围，元件60的电阻值根据时间的曲线显示有关的特定污染物特性的特征。例如，在预定的污染物为水的情况下，当元件60的温度上升到沸点，使元件60附近的水沸腾时，曲线将显示特征(如台阶或不稳定性)，从而允许识别水的存在。特征的大小也可以提供关于存在的污染物数量的信息。

如上所述，该测量系统54可以被配置为通过驱动电流穿过元件60为电阻元件(如元件60)提供电源，并且同时测量元件60的电阻值(并且，因此温度，在校准是可用的)。例如，如果元件60是由铂制成的，例如，温度和电阻值之间的线性关系是已知的。

传递给元件60的功率p可以用例如通过它的电流i和元件60的电阻r来表示：

p＝i²r[a]

其中r是温度t的函数f，如下：

r＝f(t)[b]

如果用固定电压脉冲驱动元件60，例如，通过测量i然后确定r来确定温度t。可以从先前的校准测量中获得f(t)。

如果元件60在真空中加热(通过电流)，那么温度上升的速率将由下面的等式[c]给出。

t＝t0+((cp.m.j).t)[c]

其中，cp是构成元件60的材料的比热容，m是元件60的质量，j是输入元件60的总能量，t是时间，t0是元件60的初始温度，t是元件60的最终温度。

由电阻加热的能量输入由以下表达式给出。

如果真空被样本(如液体)替换，也会有一个到样本(如液体)的能量转移，由

其中，是传热到样本(如液体)的速率。

如果传热周期相对努塞尔数较短，如下给出的nul将趋于零。

其中，k是液体的导热系数，l为特征长度，h为对流换热系数。如果测量在动态液体中的传热，这是重要的，例如在齿轮箱或油管中。nul的结果趋近于零是一个很好的近似，可以认为基本上所有的传热是由于液体的传热系数。此外，还可以通过种植缺陷(seededdefects)(如加入1％的水)按照经验测试或测试已知使用过的/有缺陷的样本来测试好的液体和差的液体的特性。

由加热引起的电阻元件的电阻值/温度的变化将取决于样本(例如液体)运走热量的能力，因而取决于样本的传热特性(如液体)。如果样本的传热特性(如液体)相对一个参考不同，例如由于污染而改变，那么这将被检测为供热量和产生的电阻元件的电阻值/温度的变化之间的关系相对于所述参考预计能发生(例如，一个未被污染的液体)的偏差。

图5和图6所示的类型的实施例使得能够简化连接到液体10的容纳壁8的装置的部分(与例如，在前面的图中所示的类型的实施例)。然而，可能需要更复杂的电子和/或校准测量来获得所需的精度。

在另一个实施例中，可以获得传热的二阶导数可以被定义如下：

传热的二阶导数可以揭示样本的其他有用的特性(例如液体)。可以通过向元件60施加高脉冲功率来获得二阶导数

用于进行这样的测量的测量系统54的示例电路如图7所示。

以下元件如图7所示：

101功率放大器(例如，大约额定10a)

102存储电荷(例如大约40000μf)

103电源(例如大约30v直流)

104i的差分放大器

105v的缓冲放大器

r1+r2电桥平衡

r3+rg有源(active)半桥

q1电源开关(例如，快速低电阻的金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-

oxide-semiconductorfieldeffecttransistor，mosfet))

c电流i的输出

d电压v的输出

e电桥的高压侧

f电桥的低压侧

g信号脉冲控制

r4电流检测分流器(电阻)(例如，20毫欧)

a+b用于开发的诊断差分信号输出

106二极管整流器

107基准电压

电源103产生的电压通过整流二极管106馈送给大容量存储器102充电。存储器102向功率放大器101提供高电流电源。基准电压107设置在e点的高压侧电压。

在a、e、b和f之间创建了一个电桥，在一个例子中，r3和rg大约是1.0欧姆，r1和r2大约是470欧姆。电源开关装置q1用于在g点的信号脉冲下将f点迅速接地。电路在没有要求来自功率放大器101的高增益带宽时使得平稳的桥电压保持不变。功率放大器101只需要维持直流电平。精确定时的高能量脉冲，使在电桥的低压侧使用快速mosfet功率开关作为ql成为可能。

当电桥通电时，差分电压点(a和b)将提供一个与测量元件rg的欧姆电阻变化对应的电压(如图6中的元件60)。电桥中的其他电阻被选择为具有非常低的百万分之一(ppm)的电阻值随温度的变化。因此，观测到的电桥电压仅是测量仪器rg的函数。

对于传热到元件60，并从元件60到样本(如液体)的精确测量，方程[c]，[d]和[e]需要测量的元件60两端的电压v和电流i。电流由电路在c点的输出决定，电压由电路在d点的输出决定，因此可以确定能量输入和相应的温度上升，并计算出样本(如液体)的热传递函数。

总能量和能量率通过改变基准电压107和在g点的脉冲持续时间来控制。在一个典型的实施例中，脉冲将持续几毫秒，并且不会重复几百毫秒。

该电路允许一个适中的电源来储存能量以提供非常高的能量密度脉冲。电子控制将激活功率电平和脉冲持续时间，同时读取c点和d点的电压信号。电子控制可由测量系统54或处理单元4(或两者)提供。

在一个实施例中，在计算机内存中存储的快速adc将采用舍弃时间来计算传热数据，之后可以进行定量测量，与校准后的查找表进行对比，从而提供正在测试的样本(如液体)的污染特性的定性评估。例如，该功能可以在处理单元4中执行。

图11和图12显示代表性的数据，其显示的是，当暴露于各种不同液体时，对图6所示的类型的电阻元件50施加加热脉冲的结果。在这个特殊的例子中，电阻元件50具有以下特性：组成＝99.9％铂，直径＝100微米，长度＝10mm。电阻元件50的室温电阻r(ambientresistance,r)为r～0.14欧姆。将电阻元件50加热大约80摄氏度会使电阻值提高到0.1722欧姆。在10倍放大的电桥上产生2.05伏电压。控制电子元件用于管理电源，并避免由于能量不稳定或能量激增而导致的电阻元件50的损坏。在加热脉冲的应用中，纵轴显示来自电阻元件50的输出电压。纵轴与电阻元件50的电阻值成比例，而电阻元件50的电阻值又随着电阻元件50的温度的以预定方式变化。横轴测量产生加热脉冲的时间间隔。

图11所示的七个曲线分别说明当电阻元件50与七种不同配方液体中的每种接触时，电阻元件50的电阻值(因此和温度)是如何在加热脉冲的应用中随时间函数变化的。曲线301对应于液体仅由相对较软的水组成的情况。曲线302对应的情况是液体仅由10w40油组成。曲线303对应的情况是液体包括由10w40油+10％水组成的混合物。曲线304对应于液体由旧机油组成的情况。曲线305对应于液体由异丙醇(ipa)清洗剂组成的情况。曲线306对应于液体由ipa清洁剂和水的50/50混合物组成的情况。曲线307对应于液体由相对硬的水组成的情况。

图12所示的六个曲线分别说明了当电阻元件50与基于柴油的六种不同配方的液体中的每种接触时，电阻元件50的电阻值(因此和温度)是如何在加热脉冲的应用中随着时间函数变化的。曲线401对应于仅由柴油组成的液体的情况。曲线402对应于含有1％水的柴油的液体的情况。曲线403对应于含有2％水的柴油的液体的情况。曲线404对应于含有5％水的柴油的液体的情况。曲线405对应于含有10％水的柴油的液体的情况。曲线406对应于液体由高度不纯的“油泥”组成的情况。

在图11和图12的曲线可见，相关的液体的组成变化不仅导致在特定的时间点电阻元件50电阻的绝对值的明显变化，而且导致电阻值随时间变化(即曲线形状)的方式的明显变化。因此，曲线的绝对值和形状中的一个或者两者都可以用来检测液体组成的变化。曲线的形状可以被参数化，例如，考虑电阻率对时间的导数(或温度)(例如一阶、二阶导数等)。例如，通过寻找大于预定阈值的电阻率的导数的变化，可以检测液体组成的变化。如前所述，输入脉冲的性质也可以改变以优化灵敏度(从而改变，例如能量输入量、能量输入率、能量输入变化率等)。

在图11和图12的曲线也说明液体的组成的相变(例如，水的汽化)是如何导致曲线中的不同的(并且因此可检测到的)特征。例如，在图11和12的实验装置中，80℃的温升(大约达到水的沸点所需的量)导致电阻元件50的电阻率发生23％的变化。当转换到电压单位，这是2.05伏。水的汽化最简单的影响可以在图11中的曲线301和307中看出，曲线301和307分别代表没有明显的其他组分的相对较软的和较硬的水。当温度达到约100摄氏度(约2.05伏电压的增加)，可以看出，各自的曲线开始变得不稳定，表现出一系列温度的下降和上升。当下降发生时，一些蒸汽生成，然后再填满凉水(导致温度下降)。水再加热(导致温度上升)，直到下一轮的一些蒸汽产生。识别这种行为可用于识别液体的沸点(或液体内的组成)，从而提供液体或液体中的组成的信息。

在图12的曲线402-406中，可以看出，相对于柴油相对是未受污染(曲线401)的情况，水的存在大大影响了如何从电阻元件50有效带走热量。这里注意到，第一个100℃对应于2.05伏的输出电压的上升，并且随后的每100℃对应于2.73伏的输出电压的上升。因此，在本例的柴油机试验中，温度将上升到350℃左右。在大约14ms时，在曲线401斜率上看到的细微变化是因为相对纯柴油其实还包括微量的水(估计大约为0.1％)。甚至微量的水对水的传热特性有如此大的影响的这一事实强调了这种方法检测污染的灵敏度。

图11所示的油和水混合物的曲线的形状和图12所示的柴油和水的混合物的曲线的形状是非常不同的。这可能是由于每个涉及的情况中不同的组成的相对相容性，和影响所产生的两相混合物的性质的其他因素。

在一个实施例中，装置2进一步包括电涡流传感器36，其配置为检测液体中的金属污染物。示意图8和图9所示的配置示例参考图4所示的类型的配置的描述。然而，可以设想用于电涡流传感器36的许多其它配置，并且可以与本发明的任何实施例相结合使用。电涡流传感器可包括一个线圈(如图8)或两个线圈(如图9)或更多线圈。线圈可优先检测液体10与第一表面31和/或第二表面32和/或电阻元件50相邻的一部分的金属杂质的存在。电涡流传感器36可提供关于液体污染程度和/或污染类型的进一步信息。

本发明的实施例可应用于在各种环境中检测液体的污染。例如，液体可以是在任何具有运动部件的机器上的润滑或冷却液体，包括发动机和变速箱。液体可包括液压液体或燃料。该液体也可以是清洁液体，例如使用食品制造设备的清洁液。

图19显示了有代表性的数据，这些数据显示了当样本包括各种不同的固体物体时，应用加热脉冲到参考图5和图13-18任意一个在以上讨论过的类型的电阻元件50的结果。电阻元件50封装在包含导电薄膜的支承材料中。参考固体物体的曲线被标记为“基准(datum)”。对于标称相同组成的其他固体物体的曲线标记m1-m7。在这个特殊的例子中，固体物体是细粒岩石的样本。纵轴在加热脉冲的应用中显示来自电阻元件50的输出电压。纵轴与电阻元件50的电阻值成比例，而电阻元件50的电阻值又随着电阻元件的温度以预定方式变化。横轴测量施加加热脉冲的时间间隔。图19表明，即使名义上相同的组合物的固体样本，实际组成的微小变化会导致在电阻元件50对加热脉冲响应方面上可检测的差异，从而使样本与参考(“基准”)的偏差检测成为可能。

在用支承材料或其它材料将电阻元件50与样本82分开的实施例中，电流应该施加一段时间(例如脉冲长度)，其应足够长以使所产生的热量显著地传递到样本82中。如果脉冲长度太短，加热只能取样支承材料或其他材料，并提供有关支承材料或其它材料的热性质的信息，这可能不感兴趣。这就是为什么脉冲长度(0.1s)在图19的例子(电阻元件是由支承材料封装)比用于图10-12的例子的脉冲长度更长。在电阻元件50上产生的热量按顺序分层的事实可以用来在一次测量中获取样本的不同层的信息。电阻元件在不同时间窗的电阻变化可以归因于不同的层(较早的时间窗口相对于较深的时间窗口对应于较浅层)。这为在样本的不同深度选择性地获取样本的热性质信息提供了一种便利的方法。