用于确定介质电导率的方法与流程

本发明涉及用于通过导电电导率传感器来确定介质的电导率的方法。

背景技术：

一种用于测量介质的电导率的测量电路，该测量基于对介质的电阻测量以及利用因子的随后的计算，该因子被称作电导池常数并且源于电导率传感器的几何结构。通常，在生产期间对电导率传感器的测量电路进行调整。在该过程中确定了误差，诸如放大和零点误差，并且如果存在任何校正值，则校正值被保存在非易失性存储器中。这样的调整通常发生在室温下，因为在调整期间很难实现温度上的变化。这样的电导率传感器在许多年期间运行在客户处并且在该处被暴露在各种环境条件下，诸如湿度和温度起伏。

测量电路的校正值在所限定的环境条件——诸如温度占据主导(prevail)的时间点上被确定的。由于测量电路以例如环氧树脂来模塑、温度波动、或者经长期运行而老化，测量电路的测量链上能够出现偏差。这些偏差可能会降低电导率传感器的额定测量精度。

技术实现要素：

本发明是基于指定用于通过具有高测量精度的导电电导率传感器来确定介质的电导率的方法的任务。

该目的通过本发明的主题来达到。本发明的主题是一种通过导电电导率传感器来确定介质的电导率的方法，所述方法包括以下步骤：确定所述电导率传感器的测量值，确定被集成在所述电导率传感器内的参考电路的参考测量值，从所述参考电路的所述参考测量值导出至少一个调整值，通过所述至少一个调整值校正所述电导率传感器的所述测量值。

根据本发明的方案的优点在于将所述参考电路集成到所述电导率传感器(板上(on-board)调整)中以用于自动调整。利用合适的算法和时序，之后有可能在测量操作期间调整所述电导率传感器，以确定校正值并且一直确保最优测量性能。板上调整的另一个优点是对特定电路组件的故障诊断。这可以通过将所确定的调整值与用于调整的理论理想值来进行比较来实现。如果所确定的校正值偏离所述理想值太多，则所述电导率传感器存在故障，并且上级系统可相应地作出反应。

根据一个有利的发展，在所述电导率传感器的测量值的确定与所述参考电路的参考测量值的确定之间进行时间控制的交替。

由于电导率传感器的周期性调整，故障组件的中期变化可以被确定和调整。例如，由此能够调整温度随时间对电阻和其它组件的影响。

根据一个有利的变型，所述电导率传感器的两个测量值被确定以及所述参考电路的一个参考测量值随后被确定。

根据一个有利的实施例，所述电导率传感器包括具有至少两个测量范围的电子组件，其中，在测量期间，在活动(active)测量范围中作出的调整比另外的(一个或多个)测量范围中的更加频繁。

由于所述电子组件具有多个测量范围，因此为了在该处确保最高精度和最佳性能，更加频繁地调整当前活动的测量范围是有利的。然而，如果忽略了其它测量范围，则在较长时间段内会出现误差。特别地，当测量范围处于活动时如果所述电子组件的温度发生变化，则会发生这种情况。如果在此时出现向不同测量范围的更改，则所述调整值当前将不再处于这个范围内，并且会确定出错误的测量值。在一定时间段后，该误差将会最小化，因为其它的测量范围也被调整。

附图说明

将基于附图来详细解释本发明。所述附图示出了：

图1：用于测量电导率的具有集成的参考电路的测量电路，

图2：介质以及调整测量的序列图，以及

图3：在各个测量范围内的介质及调整测量的序列图。

具体实施方式

图1示出了用于利用集成参考电路来测量电导率的测量电路3。所述测量电路3通过信号发生器(未示出)来操作，该信号发生器提供具有频率f的信号S_f。发生器放大器VG放大所述信号S_f并且生成调整电流I_adj。所述调整电流I_adj流过分流电阻R_shunt并且生成分流电压U_shunt。如果分流电压U_shunt以及分流电阻R_shunt已知，则能够确定调整电流I_adj：

通过分流电阻R_shunt，所述调整电流I_adj流至多路复用器MUX，所述复用器包括两个开关S1和S2。开关S1、S2两者都包括三个位置并且是同步的，这意指如果上开关S1位于中间位置，则下开关S2也位于中间位置，以及诸如此类。如果开关S1、S2两者都位于中间位置，则所述调整电流I_adj经由第三闭合开关S3流经分压器R₁和R_p1至地并且生成R_p1上的电压I_adj：

电压U_Rpx通过放大器V放大，其中，放大因子v由下式确定：

如果电阻R_shunt和R_p1规格如下：

R_shunt＝100Ω R_p1＝390Ω，

并且如果，例如对于分流电压U_shunt和调整电压U_adj测量为以下值：

U_shunt＝100mV U_adj＝2V，

则I_adj、I_adj、以及v的结果是：

如果多路复用器MUX的两个开关位于上面位置，则所述调整电流I_adj经由两个电流电极I+、I-流过介质，并且确定电导率传感器的所测量的值。电流极I+、I-连同两个电压电极U+、U-组成了电导率传感器的四端子测量的四个极。在介质的测量期间，开关S3断开并且连接到单独的地，使得电压电极U-不会与电流电极I-短路。

如果电压电极U+与U-之间的介质由介质电阻R_m表示，则电压电极U+与U-之间的电压U_m降低。电流I_m(图中未示出)被调节直到通过介质的电流I_m等于调整电流I_adj(见上文)。在这个示例中，在将开关从中间改变到上面位置后，分流电压U_shunt和调整电压Uadj测量为下述值：

U_shunt＝80mV U_adj＝1V

因此，能够通过放大因子v＝5.128来将介质阻抗R_m确定如下：

通过板上(on-board)调整，因此以与在介质测量中对条件进行调整完全相同的方式来调整所述条件(幅值、频率、分流电阻、放大率)。调整的目的是计算放大器V的放大因子v。利用调整电流I_adj，能够计算出电阻R_p1两端的理想电压降U_Rpx。利用所测量的调整电压U_adj，能计算出放大因子v。放大因子v补偿测量电路3的所有误差。如果电流随后再次被引导通过介质，则与所述测量范围的调整期间相同的条件占据主导。但是，该电流是通过已确定的放大因子v来被校正或调整的。

图2示出了介质和调整测量的序列。所述介质和调整测量每个持续半秒并且每个每秒发生一次。一个调整测量后接着两个介质测量。

图3示出了根据图2的介质和调整测量的序列，其中介质和调整测量发生在不同的测量范围0、1、和2中。在其中发生电流电导率测量的测量范围0比测量范围1和2被更频繁地调整。如果测量范围从0变为1，则测量范围1的调整值可用并且能够被立即提供，以便确保最佳测量性能。

附图标记列表

0 第零测量范围

1 第一测量范围

2 第二测量范围

3 测量电路

I_adj 调整电流

U_adj 调整电压

R_shunt 分流电阻

U_shunt 分流电压

V 放大器

v 放大因子

S1 第一开关

S2 第二开关

S3 第三开关