相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求在2014年11月5日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?4/533,343的美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

本公開整體涉及用于測(cè)量流體中某些物質(zhì)的濃度的系統(tǒng)和方法。更加特別地，本公開涉及用于測(cè)量氯濃度的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

用于在流體(例如，諸如池水、溫泉、水上公園等的娛樂休閑用水體)中投加某些物質(zhì)(例如，氯)的分配系統(tǒng)通常需要感測(cè)物質(zhì)的濃度。一種用于這類應(yīng)用的傳感器是氧化還原電位(orp)傳感器，其用于監(jiān)測(cè)娛樂休閑用水體中的氯的水平。orp傳感器測(cè)量物質(zhì)用作氧化劑或者還原劑的能力。氯是一種氧化劑，并且因此可由orp傳感器間接測(cè)量氯在流體中的存在性。orp傳感器由于其成本較低而得以廣泛使用。然而，orp傳感器可以具有若干劣勢(shì)。例如，orp傳感器可能針對(duì)處于通常應(yīng)用在娛樂休閑用水體中的氯濃度范圍(例如，1ppm至10ppm)內(nèi)的氯濃度具有非線性信號(hào)響應(yīng)。再者，orp傳感器的高水平的阻抗特性可導(dǎo)致產(chǎn)生泄露電流錯(cuò)誤和雜散電噪音拾取，從而降低了測(cè)量的準(zhǔn)確性。而且，orp傳感器通常不能直接感測(cè)氯濃度而是感測(cè)氧化還原電位，所述氧化還原電位繼而受ph值、溫度和在流體中存在其它化學(xué)物質(zhì)影響。結(jié)果，orp傳感器可能需要校正程序，以測(cè)量orp傳感器對(duì)給定水體中的氯濃度的響應(yīng)。因此必須根據(jù)在使用了orp傳感器的每種水體中普遍存在的物理?xiàng)l件(例如，ph值、溫度等)“手工調(diào)整”orp傳感器。這種校正程序可因水體中的條件變化而隨著時(shí)間變得不可靠，并且可能增加設(shè)備成本和維護(hù)成本。

用于測(cè)量流體中的某些物質(zhì)(例如，氯)的濃度的另一種傳感器是電流型傳感器。這種電流型傳感器可基于在一對(duì)電極之間流動(dòng)的電流(或者電流變化)測(cè)量離子的濃度。與orp傳感器不同，電流型傳感器可具有針對(duì)氯濃度和低電阻抗的線性信號(hào)響應(yīng)。結(jié)果，在電流型傳感器中不存在顯著電噪音干擾，從而使得所述電流型傳感器較之orp傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確性更高。由于傳感器響應(yīng)對(duì)于不同傳感器都是可預(yù)測(cè)的從而不需要高成本校正程序，因此這種傳感器的構(gòu)造簡(jiǎn)單并且成本較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的特定實(shí)施例包括用于測(cè)量水中的氯濃度的傳感器系統(tǒng)。該傳感器系統(tǒng)可具有歧管，所述歧管包括一條或多條流動(dòng)通道，以用于接收流體流。傳感器系統(tǒng)可包括與歧管的一條或多條流動(dòng)通道流體連通的傳感器，以測(cè)量流經(jīng)歧管的所述一條或多條流動(dòng)通道的流體的一種或多種流體性質(zhì)。該傳感器系統(tǒng)可包括用于測(cè)量氯濃度的探針。這種探針可定位成與歧管的一條或多條流動(dòng)通道中的流動(dòng)通道流體連通。該探針可具有用于容納多個(gè)電極的探針本體。電極可響應(yīng)于存在于流體中的氯濃度而產(chǎn)生電流。該探針本體可定向成將流入的流體從歧管的一條或多條流動(dòng)通道引向位于電極近側(cè)的端部。

在一些實(shí)施例中，探針本體可具有中空部分，所述中空部分與歧管的流動(dòng)通道流體連通。在一些情況中，噴嘴可與探針本體的中空部分流體連通。噴嘴可與探針本體的中空部分同軸，從而限定了位于噴嘴和探針本體之間的環(huán)形空間以及限定了歧管的流動(dòng)通道。噴嘴可從中空部分接收流體。噴嘴可成形為將流體從中空部分引向第二端部。在一些實(shí)施例中，探針可具有限定在探針本體的外表面上的多條凹槽。凹槽可成形和定向成將流體從位于電極近側(cè)的端部朝向歧管的一條或多條流動(dòng)通道引回。

附圖說(shuō)明

以下附圖示出了本發(fā)明的特定實(shí)施例并且因此不限制本發(fā)明的范圍。附圖不必按照比例繪制(除非有如此規(guī)定)，并且旨在與以下詳細(xì)描述的解釋相結(jié)合地使用。在下文，結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。

圖1示出了用于測(cè)量流體的一種或多種性質(zhì)的傳感器系統(tǒng)的整體示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的歧管的透視圖；

圖3是圖2的歧管沿著圖a-a剖切的截面圖；

圖4是圖2的歧管沿著平面b-b剖切的截面圖的一部分；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的電流型探針的一部分的透視圖；

圖6是圖5中示出的電流型探針的俯視平面圖；

圖7是沿著圖5中示出的平面b-b剖切的電流型探針的一部分的透視圖；和

圖8a和8b是圖5的電流型探針的外部部分的透視圖。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)描述本質(zhì)上是示例性的并且并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、適用性或者構(gòu)造。而是，以下描述提供了用于實(shí)施本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一些實(shí)踐論證。針對(duì)所選擇的元件提供了構(gòu)造、材料、尺寸和制造方法的示例，并且采用本發(fā)明領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的所有其它元件。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是所提出的示例中的多個(gè)示例具有各種適當(dāng)?shù)奶娲桨浮?/p>

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種傳感器系統(tǒng)100，所述傳感器系統(tǒng)100具有電流型傳感器，用于測(cè)量流體(例如，水)中的某些物質(zhì)(例如，氯)的濃度。傳感器系統(tǒng)100可以可選地包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，以用于測(cè)量流經(jīng)傳感器系統(tǒng)的流體的諸如ph值、溫度、濃度、流量等的流體性質(zhì)。這種電流型傳感器可用于測(cè)量居民區(qū)和商業(yè)設(shè)施(例如，旅館、水上樂園等)中的娛樂休閑用水體中的氯濃度。另外，這種傳感器可用于測(cè)量其它應(yīng)用(諸如，水塔、冷卻塔等)中的流體的其它物質(zhì)(例如，溶解的礦物質(zhì))的濃度，以判定發(fā)生污染的可能性。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的設(shè)置有傳感器系統(tǒng)100的水體10(例如，水池或者溫泉)的整體示意圖。流體(例如，水)可被一個(gè)或多個(gè)泵20從容器(例如，罐)30泵送到水池中。一個(gè)或多個(gè)過濾器40可過濾掉任何懸浮顆粒或者不需要的物質(zhì)，以免其進(jìn)入到水體10中。在一些情況中，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)流量計(jì)50，以測(cè)量從泵流出、流經(jīng)過濾器或者圖1示出的主要流動(dòng)管路60的示意圖的任何其它部分處的流體的流量。泵和罐可設(shè)定尺寸以提供和/或保持流至水體10的流體的特定流量。在某些示例性實(shí)施例中，水體10可以以介于大約15psi和大約30psi(例如，以20psi)之間的壓力從容器接收介于大約每分鐘10加侖和大約每分鐘200加侖之間的流體(例如，大約每分鐘100加侖)或者接收更多流體。

繼續(xù)參照?qǐng)D1，傳感器系統(tǒng)100可設(shè)置在主要流動(dòng)管路60的任何位置處，在所述位置處，存在壓差，以測(cè)量流體的某些性質(zhì)。在一些情況中，流經(jīng)主要流動(dòng)管路60的流體的流量的一部分可被捕獲并且被引導(dǎo)到傳感器系統(tǒng)100中。如將在此描述并且如圖2所示，傳感器系統(tǒng)100可具有歧管110。歧管110可具有限定在其中的流動(dòng)通道，以用于從主要流動(dòng)管路60接收具有期望的流動(dòng)特性(例如，流量、壓力、湍流水平等)的流體。歧管110可容納用于測(cè)量流體的特定性質(zhì)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。歧管110可以以任何期望的流量接收流體。例如，歧管110可接收由圖1中示出的泵供應(yīng)的流量的一部分的流體。在這種情況中，如圖2所示，可使用流動(dòng)控制器件120(例如，閥、調(diào)節(jié)器等)將歧管流量的水供應(yīng)到歧管110?？商娲?，歧管110可接收由泵供應(yīng)的全部流量的流體。在一些情況中，歧管110可以以歧管流量接收水。歧管流量可小于或者等于進(jìn)入水體10中的水的流量。在一些示例性實(shí)施例中，當(dāng)流入到水體10中的流體流量介于大約每分鐘10加侖和大約每分鐘200加侖之間或者更多時(shí)，歧管110可以以介于大約每分鐘0.1加侖和大約每分鐘10.0加侖的范圍內(nèi)的歧管流量接收水。

圖2和圖3圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的歧管110的透視圖和截面圖。如在圖2和圖3中看到的，來(lái)自任何源(未示出)的流體進(jìn)入到歧管110的流體供應(yīng)管路130。在一些情況中，源可是圖1中示出的主要流動(dòng)管路60。如先前所提到的，歧管110可以以任何期望的流量接收流體。返回參照?qǐng)D2，歧管110包括一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)控制器件(例如，閥、調(diào)節(jié)器等)，以調(diào)節(jié)和/或控制流體的流量，使得歧管110以任何期望的流量接收流體。在一些情況中，流動(dòng)控制器件可是限流裝置、球閥或者小孔。在一些實(shí)施例中，流動(dòng)特性(例如，流量、湍流、流體的成分等)可影響對(duì)特定性能測(cè)量的準(zhǔn)確性。在這些情況中，提供一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)控制器件可允許精確計(jì)量進(jìn)入歧管110中的流體，以便消除因湍流、所捕獲的氣泡、雜質(zhì)或類似效果而引起的對(duì)性質(zhì)測(cè)量的誤差。

繼續(xù)參照?qǐng)D3，歧管110包括歧管入口140和歧管出口150。歧管入口140可以以期望的流量接收流體。進(jìn)入歧管110的流體可流過容納在過濾器殼體中的過濾器160，以消除流體中的雜質(zhì)，以便保護(hù)容納在歧管110中的一個(gè)或多個(gè)傳感器并且便于對(duì)流體性質(zhì)準(zhǔn)確測(cè)量。過濾后的流體隨后可以被引導(dǎo)到歧管110中的與一個(gè)或多個(gè)傳感器流體連通的一條或多條流動(dòng)通道，以用于測(cè)量期望的流體性質(zhì)。歧管出口150可與流體返回管路170流體連通，以用于使得流體返回源。如先前所提到的，在一些實(shí)施例中，源可是圖1中示出的主要流動(dòng)管路60。在這種情況中，流體可經(jīng)由歧管出口150和流體返回管路170離開歧管110并且再次進(jìn)入到圖1示出的主要流動(dòng)管路60。在一些情況中，歧管入口140以歧管流量接收流體。在這些情況中，歧管出口150可使得流體返回到流體返回管路170并且以歧管流量流到源。換言之，歧管110可構(gòu)造成在穩(wěn)定流動(dòng)構(gòu)造中操作，其中，隨著時(shí)間在歧管110中沒有流體聚集。然而，歧管110可構(gòu)造成以任何適當(dāng)方式操作(例如，不穩(wěn)定流)。

在圖1示出的實(shí)施例中，主要流動(dòng)管路60連續(xù)運(yùn)行，以接近恒定的流量將流體供應(yīng)到水體10。然而，歧管110可應(yīng)用在各種其它構(gòu)造中。例如，歧管110可流體聯(lián)接到罐(例如，水罐或者冷卻塔)，以測(cè)量在罐中保持靜止的流體的性質(zhì)。在這種情況中，可以將期望流量和/或體積的流體被泵出罐并且引向歧管110的流體供應(yīng)管路130。歧管110可以連續(xù)(例如，以穩(wěn)定方式)或者間歇(例如，以非穩(wěn)定方式)接收流體并且測(cè)量流體的性質(zhì)。然后，歧管110可以使得流體經(jīng)由流體返回管路返回到罐或者排水管中。在此描述的歧管110的特定定向和構(gòu)造是為了進(jìn)行闡釋并且不會(huì)限制在此公開的發(fā)明的實(shí)施例的范圍和適用性。

返回參照?qǐng)D3，歧管110包括均限定在歧管110內(nèi)部的主要流動(dòng)通道180和輔助流動(dòng)通道190。如在圖3中看到的，主要流動(dòng)通道180可以與流體供應(yīng)管路130和流體返回管路170流體連通。輔助流動(dòng)通道190可以與流體供應(yīng)管路130流體連通。主要流動(dòng)通道180可從歧管入口140接收第一流量，而輔助流動(dòng)通道190可從歧管入口140接收第二流量。在一些情況中，第一流量和第二流量的總和等于歧管流量。換言之，主要流動(dòng)通道和輔助流動(dòng)通道可定位并且定向成，使得來(lái)自流體供應(yīng)管路130的流分成兩個(gè)分支，其中，一個(gè)分支以第一流量引向主要流動(dòng)通道180，而第二分支以第二流量引向輔助流動(dòng)通道190。主要流動(dòng)分和輔助流動(dòng)分支還可以定位或者定向成，使得在離開歧管110之前的兩股分流匯合。可替代地，處于第二流量的流體可以進(jìn)入輔助流動(dòng)通道190中，朝向探針200行進(jìn)，然后在與引向主要流動(dòng)通道180的流體再匯合之前返回輔助流動(dòng)通道190。

如先前所提到的，主要流動(dòng)通道和輔助流動(dòng)通道可定位并且定向成，使得來(lái)自流體供應(yīng)管路130的流體具有期望的流動(dòng)特性，諸如，流量、湍流水平、沒有捕獲的顆?；蛘邭馀莸?。在一些示例性實(shí)施例中，例如圖3所示，主要流動(dòng)通道180和輔助流動(dòng)通道190定向成相互垂直。然而，在不損失功能性的條件下可以使用任何期望的取向。另外，主要流動(dòng)通道180的橫截面面積大于輔助流動(dòng)通道190的橫截面面積。此外，主要流動(dòng)通道和輔助流動(dòng)通道的取向和截面面積可以使得進(jìn)入主要流動(dòng)通道的第一流量和進(jìn)入輔助流動(dòng)通道的第二流量處于期望值。例如，第二流量可介于第一流量的大約1％和大約50％之間。此外，期望的第一流量和第二流量可通過由任何已知器件(例如，文丘里管、泵等)為流體增壓來(lái)保持主要流動(dòng)通道和/或輔助流動(dòng)通道中的期望壓力差(例如，正壓力差)而得以保持。

如在圖3中看到的，歧管110包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器與主要流動(dòng)通道180或者輔助流動(dòng)通道190流體連通，以用于測(cè)量一種或多種流體性質(zhì)。在很多情況中，諸如水池的水體中的流體的性質(zhì)可能不會(huì)變化。然而，在其它情況中，流體性質(zhì)可能變化并且一種流體性質(zhì)(例如，ph值或者溫度)的任何變化可能影響其它流體性質(zhì)(例如，氯的濃度)。為了準(zhǔn)確測(cè)量可能受其它流體性質(zhì)影響的流體性質(zhì)，歧管110包括多個(gè)傳感器，以用于測(cè)量多種流體性質(zhì)。在一些情況中，歧管110包括濃度傳感器(例如，圖3中示出的電流型探針200)、ph值傳感器210、導(dǎo)電傳感器、溫度傳感器220和流量計(jì)230中的至少一者。在圖3示出的實(shí)施例中，氯濃度傳感器(例如，電流型探針200)與輔助流動(dòng)通道190流體連通，而ph值傳感器210、溫度傳感器220和流量計(jì)230與主要流動(dòng)通道180流體連通。ph值傳感器210、電導(dǎo)傳感器、溫度傳感器220和流量計(jì)230可是任何已知類型的。在一些情況中，傳感器210、220、230可測(cè)量流經(jīng)歧管110的流體的物質(zhì)(例如，氯)的濃度、ph值、導(dǎo)電性、溫度和體積流量中的至少一者。另外，傳感器210、220、230適于同時(shí)測(cè)量流經(jīng)歧管110的流體的ph值、導(dǎo)電性、溫度和體積流量中的至少兩者。在一些實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)100可是反饋控制環(huán)路(未示出)的一部分，其中，傳感器系統(tǒng)100可提供作為輸入到反饋控制環(huán)路的輸入的一種或多種已測(cè)量的性質(zhì)(例如，氯濃度或者ph值)。反饋控制環(huán)路可以具有控制器(例如，微型控制器或者計(jì)算機(jī)程序)，所述控制器于是可決定是否添加一種或多種物質(zhì)(例如，氯)，以使得測(cè)量的性質(zhì)(例如，氯濃度、ph值等)達(dá)到期望水平。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4和圖5，歧管110包括濃度傳感器200，以用于測(cè)量物質(zhì)(例如，氯)的濃度。在一些實(shí)施例中，濃度傳感器可是電流型探針。測(cè)量物質(zhì)(例如，氯)的濃度的電流型探針的一般操作原理在本領(lǐng)域中眾所周知并且為了清晰而省略了對(duì)其的描述。電流型探針200可以以偏壓模式或者電流模式操作。如在圖6的平面圖中看到的，探針200包括多個(gè)電極。在圖解的實(shí)施例中，探針200包括容納在其上部部分260內(nèi)的陽(yáng)極240和陰極250。上部部分可與周圍事物電絕緣并且脫蓋(例如，具有壓配或者旋擰到探針的塑料蓋)。電極240、250可連接到電源(未示出)，以提供電極240、250間的偏壓。電極240、250顯示為圓柱狀形狀，但是還可是任何形狀。在在此示出的實(shí)施例中，陽(yáng)極240由銅制成并且具有介于大約3mm和大約12mm之間的直徑。陽(yáng)極240和陰極250可相互間隔開介于大約1mm和大約20mm之間(例如，大約5mm)的距離。電極240、250與進(jìn)入探針200中的流體流體連通。電極240、250產(chǎn)生了電流，所述電流與某些物質(zhì)(例如，氯)的濃度成比例。陰極250可是任何適當(dāng)金屬或者合金，并且在圖解的實(shí)施例中由鉑制成。在此描述的探針200的實(shí)施例可有利地輔助便于使用直徑小于普通電流型探針的直徑的銅陽(yáng)極240而與此同時(shí)保持探針200的使用壽命為探針200連續(xù)運(yùn)行三年和大約五年之間。在使用期間，若電極(例如，銅陽(yáng)極)溶解，則該實(shí)施例可能是有益的。

返回參照?qǐng)D4，探針200可定位成與輔助流動(dòng)通道190流體連通。探針200包括限定了中空部分280的探針本體270。雖然探針200與輔助流動(dòng)通道190流體連通已足以，但是在一些情況中探針200物理連接到輔助流動(dòng)通道190。例如，探針本體270可具有位于其上部部分260下方的桿部290(例如，豎直地位于容納電極240、250的上部部分260的下方)，所述桿部290可插入到輔助流動(dòng)通道190中。盡管圖解的實(shí)施例示出了桿部290的橫截面面積小于探針本體270的上部部分260的橫截面面積，但是在其它實(shí)施例中，桿部290的橫截面面積可以大于或者等于探針本體270的上部部分260的橫截面面積。例如，探針本體和桿部可具有圓柱狀形狀，所具有的直徑分別介于大約15mm和大約25mm之間和介于大約1mm和大約10mm之間。在這種情況中，上部部分260的長(zhǎng)度介于大約10mm和大約50mm之間(例如，大約25mm)，而桿部290的長(zhǎng)度可介于大約20mm和大約80mm之間(例如，大約55mm)。這種實(shí)施例允許電極240、250延伸介于大約10mm和大約20mm之間的距離而進(jìn)入到上部部分260中并且與來(lái)自輔助流動(dòng)通道190的進(jìn)入流體流體連通。在一些情況中，探針本體270的桿部290可具有中空部分280，流體經(jīng)由所述中空部分280可進(jìn)入探針200中。中空部分的內(nèi)徑可介于大約1mm和大約10mm之間(例如，大約6mm)。如圖解的實(shí)施例所示，桿部290可安置成與輔助流動(dòng)通道190同軸，從而在桿部290的外表面310和輔助流動(dòng)通道190的壁之間限定了環(huán)形間隙300。然而，探針本體270還可相對(duì)于輔助流動(dòng)通道190偏置。探針本體270可構(gòu)造成(例如，在輔助流動(dòng)通道190中成形和/或定向)，使得第二流量的流體進(jìn)入探針200并且被引向電極240、250，以用于以期望的準(zhǔn)確性測(cè)量物質(zhì)的濃度。在一些情況中，探針本體和電極可被包封在具有蓋的外殼中并且被插入歧管110的通道中(例如，輔助流動(dòng)通道190)。例如，外殼可以用螺紋、壓配、緊固或者粘合的方式與歧管110的通道(例如，輔助流動(dòng)通道190)接合。

繼續(xù)參照?qǐng)D4，探針本體270可具有第一端部320和與所述第一端部320相對(duì)的第二端部330。桿部290的中空部分280可在第一端部320近側(cè)接收第二流量。探針本體270可成形和定向成將以第二流量流動(dòng)的流體引向探針本體270的第二端部330，并且使得所述流體從探針本體270的第二端部330返回到輔助流動(dòng)通道190。如在圖4和圖6中看到的，第二端部330位于電極240、250近側(cè)。在一些情況中，探針200可包括噴嘴340，所述噴嘴與桿部290的中空部分280流體連通。如可能在圖7的近視圖中最好地看到的，噴嘴340可以與桿部290的中空部分280以及輔助流動(dòng)通道190同軸。噴嘴340可成形為使得其產(chǎn)生流自輔助流動(dòng)通道190的流體射流，并且將射流引向探針本體270的第二端部330。噴嘴340可成形為使得其橫截面面積小于桿部290的中空部分280的橫截面面積，從而加速流體流經(jīng)桿部290的中空部分280。在一些實(shí)施例中，噴嘴340的直徑(例如，在位于噴嘴出口360處或者其近側(cè)處)介于大約1毫米和大約3毫米之間。在某些實(shí)施例中，噴嘴340適于抑制進(jìn)入流體(例如，流自輔助流動(dòng)通道190的流體)中發(fā)生湍流和/或出現(xiàn)氣泡。

繼續(xù)參照?qǐng)D7，流體經(jīng)由桿部290的中空部分280進(jìn)入探針本體270的上部部分260中，通過噴嘴340并且被加速以在噴嘴中形成射流，并且被引向探針本體270的位于電極240、250近側(cè)的第二端部330。電極240、250響應(yīng)于流動(dòng)特征和物質(zhì)(例如氯)的濃度而產(chǎn)生電流。然后可將流體引導(dǎo)成(例如，通過壓差)從探針本體270流出并且返回到輔助流動(dòng)通道190。如在圖7中看到的并且如先前所述，探針本體270和輔助流動(dòng)通道190的壁在它們之間限定了環(huán)形間隙300。來(lái)自第二端部330的流體可被引導(dǎo)到位于探針本體270(例如，桿部290)和輔助流動(dòng)通道190的壁之間的環(huán)形間隙300。在一些實(shí)施例中，主要流動(dòng)通道180和輔助流動(dòng)通道190流體聯(lián)接，以使得來(lái)自探針本體270的第二端部330并且流經(jīng)輔助流動(dòng)通道190的流體與引向主要流動(dòng)通道180的流體混合。在這種情況中，來(lái)自輔助流動(dòng)通道190的流體可被以任何已知方式(例如，壓差、重力等)引向主要流動(dòng)通道180。一旦混合，則流體可流經(jīng)主要流動(dòng)通道180并且可保持與一個(gè)或多個(gè)傳感器流體連通，以用于測(cè)量流體性質(zhì)，諸如，ph值、導(dǎo)電性、溫度和流量。如上所述，流體然后可以被引導(dǎo)(例如，通過產(chǎn)生壓差)離開歧管110并且加入到主要流動(dòng)管路60中。

如在圖7中看到的，探針200可包括多顆珠子350，所述多顆珠子350定位在噴嘴出口360的近側(cè)。珠子350可構(gòu)造成在不存在流經(jīng)噴嘴340的流時(shí)保持坐落于噴嘴出口360處而在流體流出噴嘴340時(shí)從其坐落位置升起。在一些情況中，珠子350可由玻璃制成，盡管還可設(shè)想其它材料(例如，聚合物、陶瓷或者其它電絕緣材料)。珠子350的形狀在圖解的實(shí)施例中為球形的，盡管它們可具有任何其它形狀或者尺寸，并且響應(yīng)于來(lái)自噴嘴340并且被引向探針本體270的第二端部330的流動(dòng)而被升起期望的距離。如通常已知的那樣，珠子350防止電極240、250腐蝕(例如，由于污垢)。特別地參照?qǐng)D7示出的實(shí)施例，可以因來(lái)自噴嘴340的流體射流撞擊珠子350而將珠子350從噴嘴出口360豎直向上升起。珠子350可以移動(dòng)到電極240、250(例如，銅陽(yáng)極240)近側(cè)并且磨擦和/或磨光陽(yáng)極240，以移除任何刮擦、沉淀物或者腐蝕銅陽(yáng)極240的其它物質(zhì)。珠子350可具有足夠大的尺寸，以有效接觸和刮擦陽(yáng)極240，而不會(huì)堵塞流體流出噴嘴340。同樣，可使用任何數(shù)量的珠子350，所述任何數(shù)量的珠子350允許流體流量足夠大和/或以適當(dāng)流量抵達(dá)電極240、250，但抑制出現(xiàn)湍流或者所捕獲的氣泡。該實(shí)施例可防止因沉淀物或者沉積物阻塞探針200并且延長(zhǎng)了探針200的使用壽命。另外，減小堵塞可以導(dǎo)致更準(zhǔn)確地測(cè)量濃度。

現(xiàn)在參照?qǐng)D8a和8b，探針本體270的外表面310的一部分具有多條凹槽370，所述多條凹槽370限定在外表面310的一部分中，以引導(dǎo)流體從第二端部330(例如，位于探針本體270的上部部分260附近)返回到輔助流動(dòng)通道190中。返回參照?qǐng)D7，環(huán)形間隙300與主要流動(dòng)通道180流體連通，使得由凹槽370引導(dǎo)到環(huán)形空間中的流體被再次引導(dǎo)到主要流動(dòng)通道180中。在一些情況中，進(jìn)入和/或離開噴嘴340的流沿著圖7示出的第一方向“c”(例如，豎直向上方向)定向，從凹槽370流入輔助流動(dòng)通道中的流沿著第二方向“d”，其中，第一方向與第二方向相反。參照?qǐng)D8a和圖8b，凹槽370可成形和定向成從第二端部330引導(dǎo)流體沿著凹槽370流入到位于噴嘴340和探針本體270之間的環(huán)形空間中。例如，凹槽370可關(guān)于探針本體270的上部部分260的長(zhǎng)度的至少一部分成錐形、傾斜或者開槽，以將流動(dòng)從第二端部330引導(dǎo)到環(huán)形空間中。在圖8a和8b示出的實(shí)施例中，凹槽370徑向向內(nèi)朝向探針200的軸線成錐形。在圖8a和8b示出的實(shí)施例中，四條凹槽370對(duì)稱(例如，關(guān)于圓周)地定位在探針本體270的外表面310上。然而，可使用任何數(shù)量的將流引向環(huán)形空間的凹槽370。還可設(shè)想凹槽370的其它方向和/或形狀。

在某些實(shí)施例中，探針本體270可構(gòu)造成便于視覺檢查流經(jīng)探針本體270的流。操作者可通過視覺檢查探針本體270確保流體的連續(xù)流接觸電極240、250并且珠子350處于運(yùn)動(dòng)中以清潔電極240、250。在一個(gè)示例中，探針本體270由可透過可見光的聚合物制成，以便于視覺檢查流過探針200的流動(dòng)。例如，探針本體270可由可透過可見光的聚氯乙烯(pvc)制成?？商娲?，在另一個(gè)示例中，探針本體270的一部分可具有透明窗口(例如，由玻璃和/或透明聚合物(諸如聚氯乙烯)制成，未示出)，以允許操作者檢查探針200的狀況。例如，探針本體270的僅僅一部分具有可透性，以允許操作者觀察通道(例如，通過噴嘴并且朝向電極的通道)沒有被堵塞以及檢查電極(例如，陽(yáng)極)狀況。另外，珠子350可以具有非透明外表面310(例如，不透明和/或具有除了白色或者純色(clear)的顏色)，以便于檢查珠子350的運(yùn)動(dòng)。其它視覺輔助裝置也可以包含到該實(shí)施例中以檢查探針200的狀況。

在利用傳感器系統(tǒng)100測(cè)量流體性質(zhì)的方法的一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D4和圖8a至圖8b，流體首先在第一端部320處進(jìn)入探針本體270的桿部290的中空部分280。流體沿著方向“c”豎直向上朝向噴嘴340行進(jìn)。噴嘴340產(chǎn)生射流，以進(jìn)一步從噴嘴出口360且朝向電極240、250垂直向上升起多顆珠子350，并且防止在陽(yáng)極240和/或陰極250上出現(xiàn)沉淀物或者腐蝕。隨后流體可以持續(xù)向上更遠(yuǎn)地流動(dòng)，直到其觸及探針本體270的上邊緣為止，并且被引導(dǎo)到凹槽370中，所述凹槽370沿著探針本體270的上部部分260的圓周定位在外表面310上。凹槽370可以將流體沿著向下方向“d”引向輔助流動(dòng)通道190而進(jìn)入位于探針本體270和輔助流動(dòng)通道190的壁之間的環(huán)形空間。因?yàn)榄h(huán)形空間與主要流動(dòng)通道180流體連通，所以從凹槽370向下流入環(huán)形空間中的流體被進(jìn)一步引導(dǎo)(例如，由于因諸如泵、文丘里管或者重力引發(fā)流的加壓手段而產(chǎn)生的壓差)到主要流動(dòng)通道180中。然后，流體可以接觸被流體流通地容納的一個(gè)或多個(gè)傳感器。所述一個(gè)或多個(gè)傳感器可以測(cè)量一種或多種流體性質(zhì)，諸如，ph值、溫度、流量等。然后流體可經(jīng)由歧管出口150流出歧管110和流過流體返回管路170，以再次進(jìn)入到圖1中示出的主要流動(dòng)管路60。

多個(gè)可選特征可以結(jié)合到在此描述的傳感器系統(tǒng)和方法中。例如，傳感器系統(tǒng)可是反饋控制系統(tǒng)的一部分，其中，可將所測(cè)量的流體性質(zhì)發(fā)送到微型控制器，以作出一項(xiàng)或多項(xiàng)決定。例如，基于所測(cè)量的ph值或者氯濃度，微型控制器可判定ph值或者氯的水平低于期望水平，并且可將適當(dāng)劑量的添加劑(例如，消毒劑、殺菌劑)添加到流體中，以使得ph值或者氯水平達(dá)到期望值。另外，傳感器系統(tǒng)可與操作者界面交互(例如，經(jīng)由軟件程序)，從而允許操作者讀取和/或監(jiān)測(cè)隨著時(shí)間推移的各種流體性質(zhì)。另外，若所測(cè)量的流體性質(zhì)中的任意一個(gè)超出期望范圍，傳感器系統(tǒng)可警告操作者。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電流型傳感器因改進(jìn)的流體流動(dòng)設(shè)計(jì)而確保精確測(cè)量氯濃度。在此公開的探針的實(shí)施例確保抵達(dá)電極的流體流穩(wěn)定，從而促進(jìn)從電極輸出代表氯濃度的穩(wěn)定信號(hào)。另外，流動(dòng)通道可成形、定尺寸并且定向成允許抵達(dá)電極的流體的流量最優(yōu)，從而確?？捎呻姌O產(chǎn)生具有足夠幅度的信號(hào)輸出。流動(dòng)通道還抑制湍流并且最小化任何捕獲的氣泡，以提高電流型探針的信號(hào)輸出。

傳感器系統(tǒng)的某些實(shí)施例改進(jìn)了傳感器系統(tǒng)中的流體流動(dòng)設(shè)計(jì)，所述流體流動(dòng)設(shè)計(jì)減少了堵塞并且提供了通過傳感器系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器的最優(yōu)流量。本發(fā)明的實(shí)施例還促進(jìn)使用較之已知設(shè)計(jì)更大的電極并且延長(zhǎng)探針的操作壽命。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的制造成本低于普通的傳感器系統(tǒng)。當(dāng)結(jié)合到用于休閑泳池、溫泉和水上公園的化學(xué)制品分配系統(tǒng)中時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)提供了對(duì)諸如水池、溫泉和水塔中的休閑水體中的ph值和氯水平的改善的調(diào)節(jié)和控制。

因此，公開了本發(fā)明的實(shí)施例。盡管參照某些公開的實(shí)施例相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是所公開的實(shí)施例是為了圖解而非進(jìn)行限制，并且本發(fā)明的其它實(shí)施例也是可行的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到可以在不背離本發(fā)明的精神的前提下進(jìn)行各種改變、調(diào)整和修改。