0秒或不到一分钟的时间段内被迫使通过测量腔室。据认为，特别是当用浸没在熔融铝内的探针执行时，此过程有效地清除或清洁多孔壁部分，并且将其为在吹扫气体流被关闭之后氢(被测气体)的可重复向内扩散准备好。
[0119]在以前的探针设计中，发明人已经发现，为了提高浸润性，通过熔融铝涂覆多孔壁部分的外表面已经在测量过程中改进了通过多孔壁部分的氢转移。然而，在反复浸入到熔融铝之后，涂层总是被磨损。这不仅损害了这些现有技术探针的性能，降低了氢扩散通过多孔壁部分的速率，更严重的是，在多孔壁部分的涂层中的变化影响了重复浸入的测量可重复性。关于本发明，发明人已经发现，通过执行如上所述的吹扫气体方案，可以无需已经施加到多孔壁部分的涂层而实现穿过多孔壁部分的可重复且快速的氢转移。这意味着，在其可以是几百次测量/浸入的整个生命周期内，实施本发明的探针可以实现从一个测量到下一个的改善的可重复性。
[0120]气体进给装置70也可以被用于供应含有已知浓度的被测气体的校准气体通过测量腔室，诸如在氮或氩中的10%或5%或1%或0.5%或0.25%的氢。这可以代替吹扫气体用于清洁或清除多孔壁部分，并且吹扫探针的内部容积，但是在提供校准气体时，它也可以有利地被用于检查和/或校准传感器。传感器测量可在吹扫气体(不含有氢)充满测量腔室的同时进行，但是这只能提供零氢浓度的传感器读数。更准确的检查和/或校准可以使用校准气体执行。在氮或惰性气体中含有不同浓度的氢的不同校准气体也可以提供到气体进给装置，以提供更广泛的校准测量。校准可使用一系列校准气体执行，其具有跨越预期的被测气体测量范围的被测气体浓度。同时，热电偶的加热功能可以用于改变传感器的温度，以便可以做出在不同温度下的校准读数。如果加热器以这种方式在探针被浸没在熔融铝中时使用，不同温度下的测量仍然可以进行，但可达到的温度范围将通过铝的温度确定。温度可使用热电偶进行监测。
[0121 ] 在使用校准气体校准之后，为了在能够进行气体测量之前将测量腔室中的氢浓度降低到零，可能有必要将吹扫气体供应到气体进给装置。
[0122]在优选的实施例中，在图12中所示的控制系统或控制器80可被用于包括以下中的一个或多个的控制参数；供应到气体进给装置的气体的类型(例如，吹扫气体82或校准气体84)、气体进给装置70、106的打开和关闭(使用自动化控制阀86)、通过端子块10提供电力到加热器/热电偶，以及电势跨固体电解质的施加。控制器可由此被编程为执行包括预定气体和/或电力供给的存储方案、包括预定气体和/或电力供给连同传感器读数和热电偶读数的校准方案，包括预定气体供给和/与传感器测量结合的加热以检查探针和传感器的完整性和功能性的检查方案，以及包括吹扫、校准、检查和/或传感器测量和/或温度测量的测量方案或多个测量方案。
[0123]实施本发明的探针可以在涉及不同程度的机械化或自动化的环境中使用。例如，完全自动化的探针可以被机器支撑并浸入铝中，并且所有的气体和电气控制自动地执行。在自动化更少的环境中，探针可以是手持式的，并且例如吹扫气体或校准气体可在手动控制下供应到探针。例如，一个或多个小的压缩气瓶可以耦接到所述探针，用于吹扫气体和/或校准气体的供给。
[0124]图15至图17示出了一种探针，其结合了用于探针手动操作的手柄。图15示出固定到手柄152的探针150。探针的端子块夹入到手柄的模制件(moulding) 154内用于机械支撑。有显示器的电子控制器156支撑在手柄的上表面上以便于操作者观看，并且通过电缆158耦接到端子块。所述手柄包括供操作者握持的把手160。小型的可再填充压缩气体瓶装配在把手内并通过管与探针的气体入口耦接(未示出)。所述管可以方便地与电缆158成为一体，使得探针可以通过单个推入配合连接器159而方便地耦接到手柄。气瓶内包含吹扫气体或可选地包括校准气体，并且所述气体可以通过由扳机162操作的阀允许从瓶进入探针内。在可选的手柄设计中，可容纳不止一个气瓶，以提供吹扫气体源和校准气体源两者。
[0125]控制器156可以实现本文所描述的任何功能，如通过在图12中所示的控制器80执行的那样。由此，控制器156可以实施诸如存储和测量方案的操作方案。它可以被设置为操作自动阀用于允许吹扫气体进入探针，或者它可以被编程为在适当的时间显示对操作者操作扳机162的请求，以允许吹扫气体进入。
[0126]如在图16更清楚地显示的，所述手柄包括从手柄前端凸出并可与壁挂式存储插座166接合的存储钩或适配器164。图17示出了与存储插座对接的手柄。在储存期间，探针可方便地保持远离与任何表面接触，以防止对探针的损坏。所述控制器156可执行探针的存储模式，其中加热器如上所述地加热探针，和/或其中电压跨固体电解质而施加。可选地，将手柄与插座对接可将探针自动地切换到存储模式。存储插座可以方便地结合电力供给(未示出)，以在储存过程中为加热器供电。如果需要的话，也可以连接外部吹扫气体供给以用于长期储存。
[0127]在本实施例中，手持式探针可方便地且可靠地实施本文所述的本发明的各种实施例，并且可以包含合适的存储器以用于在使用期间记录气体测量值。
[0128]在一个实施例中，探针可以被支撑在夹持到含有熔融铝的容纳容器的侧面的网状臂上。例如在计算机控制下，探针可以通过铰接臂定位用于测量。压缩气瓶或压缩气体管线可以被用来供应压缩气体(包括吹扫气体和/或校准气体)到探针，并且探针可以包括用于耦接到外部气体供给的气体输送管。供电的传感器电缆可以提供用来通过热电偶来加热探针。一种磁性夹可以设置用于探针的便利定位。例如在插入铝内的过程中，也可以做出将吹扫气体切换到校准的氢气源的准备。
[0129]图6至图9示出了根据本发明第二实施例的探针。在这种探针100中，传感器块10、传感器支撑件8和传感器12与在图1至图4中所示的第一实施例中的相同。但是，在第二实施例中，探针套筒与第一实施例中的探针套筒不同。在第二实施例中，探针套筒100是金属管，优选地是因科镍合金并涂覆有诸如玻璃或陶瓷涂层的保护涂层，以在测量期间保护因科镍合金免受熔融的铝。在测量端，金属套筒的内壁限定测量腔室，而金属套筒的端部被多孔盖形式的多孔壁部分封闭，诸如密封到金属管的端部的多孔石墨盘102。金属管探针套筒的远离测量端的端部环绕并焊接到传感器支撑件，以形成气密密封104。靠近焊接密封，探针套筒设置有气体进给装置或气体入口管106。
[0130]在功能上，所述探针的第二实施例以与上述第一实施例相同的方式操作。但是，探针的结构比第一实施例更简单，因此探针可以比第一实施例中的探针便宜。另一方面，因为探针套筒焊接到传感器支撑件，如果传感器出现故障，那么整个探针可能需要被更换。在第一实施例中，如果传感器出现故障，那么所述传感器支撑件和传感器可以从探针套筒中抽出，而新的传感器和传感器支撑件插入探针套筒，使得能够再利用探针套筒。
[0131]图10是根据本发明第三实施例的探针200的测量端的横截面。探针套筒与第一实施例中的探针套筒是相同的结构，其包括陶瓷管202和结合多孔壁部分206的石墨端盖204。但是，用于感测在测量腔室中的氢浓度的电解传感器使用气态氢参考，而不是使用固态氢参考材料，所述气态氢参考通过管208供应到在固态电解质212邻近测量腔室214的表面上的参考电极210。
[0132]在探针200中，如关于较早的实施例描述的，探针套筒与含氢管208之间的空间216被用于提供吹扫气体和/或校准的气体。
[0133]图13和图14示出了根据本发明的第四和第五实施例的探针。在这些实施例中，相同的参考标记已经在部件未改变的前面实施例中使用。
[0134]在图13的实施例中，包括因科镍合金管250的探针套筒从端子块10延伸。包括多孔壁部分64的石墨探针盖16被旋拧到因科镍合金管的测量端上。在因科镍合金管内，热电偶导线42、44从端子块延伸到在探针测量端的热电偶接头40。热电偶接头被焊接到或以其它方式连接到固态氢参考电解传感器12的参考电极触头。传感器的测量电极通过导线252连接到因科镍合金管。这提供了测量电极与端子块之间的电接触。
[0135]热电偶导线通过粗粒陶瓷粉末254彼此绝缘，并且与因科镍合金管绝缘，所述粉末在多孔插头256、气密密封件258与多孔插头260之间被保持在因科镍合金管中，所述多孔插头256邻近传感器，所述气密密封件258邻近端子块而封闭因科镍合金管，而所述多孔插头260可防止绝缘材料进入气体进给装置70、106。
[0136]本实施例的功能性与上述第一和第二实施例是一样的，这在于，吹扫气体或校准气体可以被允许进入气体进给装置，并且可以流入测量腔室并向外流出多孔壁部分64。气体流过粗粒绝缘材料并且流过多孔密封件256以进入测量腔室。
[0137]在图14的探针中，因科镍合金管280从端子块10延伸。绝缘导线282从在因科镍合金管内的端子块延伸，并且在探针的测量端被连接至固态氢参考电解传感器12的参考电极触头。传感器的测量电极通过导线252电连接到所述管。气密密封件284邻近端子块封闭所述管，而多孔插头286定位成在探针的测量端邻近所述传感器，以限定包含所述传感器的测量腔室288，并将绝缘导线282的端部机械地支撑在管内。所述管在测量端被多孔壁部分64封闭。
[0138]如在上面的实施例中所描述的，允许进入所述气体进给装置70、106的气体可以流过多孔插头286进入测量腔室内，以实现所述探针的操作。如在图14中所示，这种形式的探针不结合加热器，而是可以添加单独的加热元件。
[0139]如本领域技术人员应理解的，可以制造类似的探针(使用已知技术)以测量氢在其它流体介质中的浓度或其它气体在流体介质中的浓度。然而，在每一种情况下，测量腔室的容积优选地是尽可能地小的，以便加速测量时间，并且在邻近传感器的测量腔室中的气体在测量期间应密封在探针内，以便允许与流体介质中的气体快速地平衡。
【主权项】
1.一种用于测量溶解在流体介质中的气体的浓度的探针，包括: 测量腔室，其限定在所述探针内； 多孔壁部分，其用于在使用中接触所述流体介质，使得所述气体而不是所述流体介质可以穿过所述多孔壁部分进入所述测量腔室内； 在所述测量腔室中或延伸进入所述测量腔室内的传感器，其用于测量在所述测量腔室中的气体浓度；以及 吹扫气体进给装置，其连接到所述测量腔室并且在使用中可耦接到吹扫气体源，以迫使吹扫气体从所述测量腔室向外穿过所述多孔壁部分。2.一种用于测量溶解在流体介质中的气体的浓度的探针，包括: 测量腔室，其限定在所述探针内； 多孔壁部分，其用于在使用中接触所述流体介质，使得所述气体而不是所述流体介质可以穿过所述多孔壁部分进入所述测量腔室内； 在所述测量腔室中或延伸进入所述测量腔室内的传感器，其用于测量在所述测量腔室中的气体浓度；以及 校准气体进给装置，其连接到所述测量腔室并且在使用中可耦接到校准气体源，以用于供应校准气体到所述测量腔室，并可选地从所述测量腔室向外穿过所述多孔壁部分。3.一种用于测量溶解在流体介质中的气体的浓度的探针，包括: 测量腔室，其限定在所述探针内； 多孔壁部分，其用于在使用中接触所述流体介质，使得所述气体而不是所述流体介质可以穿过所述多孔壁部分进入所述测量腔室内； 电解传感器，其用于测量在所述测量腔室中的气体浓度；以及 加热器，其用于加热所述电解传感器。4.一种用于测量溶解在流体介质中的气体的浓度的探针，包括: 测量腔室，其限定在所述探针内； 多孔壁部分，其用于在使用中接触所述流体介质，使得所述气体而不是所述流体介质可以穿过所述多孔壁部分进入所述测量腔室内；以及 电解传感器，其