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用于監(jiān)測(cè)和控制工業(yè)流體的光電化學(xué)感測(cè)系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):11287340閱讀:166來(lái)源:國(guó)知局
本發(fā)明涉及使用簡(jiǎn)單的集成傳感單元,測(cè)量流體或流體混合物的光電化學(xué)特性,或基于光電化學(xué)特性來(lái)測(cè)量流體或流體混合物的其它特性。該系統(tǒng)將用于測(cè)量或計(jì)算工業(yè)流體或流體混合物的特性,并提供必要的信息,以正確控制工業(yè)流體系統(tǒng)的操作和處理。
背景技術(shù)
:需要精確測(cè)量諸如冷卻塔和鍋爐系統(tǒng)的工業(yè)流體系統(tǒng)中的各種特性,以確保流體系統(tǒng)的正確特性、安全性和可靠性,并降低流體系統(tǒng)中組件的單位壽命成本。存在用來(lái)測(cè)量處理流體的許多傳感方法,但是更常見(jiàn)的是光學(xué)和電化學(xué)兩種。通常,諸如熒光、吸光率或透射率的光學(xué)特性的測(cè)量以及諸如導(dǎo)電性的電化學(xué)特性的測(cè)量涉及使用兩個(gè)單獨(dú)的測(cè)量?jī)x器和來(lái)自流體系統(tǒng)的兩個(gè)單獨(dú)的樣本。例如,如美國(guó)專(zhuān)利4,112,741所述,可串聯(lián)使用熒光計(jì)和導(dǎo)電率儀,以測(cè)量水體中的光學(xué)和電化學(xué)特性。作為另外的實(shí)例,美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,783,314和6,369,894公開(kāi)了,結(jié)合在流體系統(tǒng)中使用的單獨(dú)的導(dǎo)電率儀,添加到工業(yè)流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品中包含的熒光示蹤劑的濃度的熒光測(cè)量,所述熒光示蹤劑的濃度表明流體系統(tǒng)中處理產(chǎn)品的濃度。然后可使用這些測(cè)量的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)流體系統(tǒng)內(nèi)的各種操作參數(shù),以便控制流體系統(tǒng)。已知使用來(lái)自各種測(cè)量特性的數(shù)據(jù)來(lái)控制流體系統(tǒng)的其它方法和裝置。例如,美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,280,635公開(kāi)了使用熒光和補(bǔ)充水組合物(make-upwatercomposition)來(lái)控制冷卻塔。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,315,909中公開(kāi)了一種復(fù)雜的矩陣控制平臺(tái),其中,單獨(dú)測(cè)量的導(dǎo)電率和熒光是可用來(lái)對(duì)流體系統(tǒng)做出調(diào)節(jié)的兩種工具。還已知在相同的水樣本上進(jìn)行熒光測(cè)量和導(dǎo)電率測(cè)量,但是使用的是未集成在單個(gè)手持式裝置中的熒光計(jì)和單獨(dú)的導(dǎo)電率儀。例如,美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,691,809公開(kāi)了一種用于監(jiān)測(cè)原油和其它有機(jī)液體的處理過(guò)程中的流體相變的系統(tǒng)?!?09專(zhuān)利中的系統(tǒng)使用含有待分析液體樣本的加熱加壓?jiǎn)卧c電極接觸。該單元連接到單元外部的光纖探針和熒光計(jì),并連接到外部導(dǎo)電率儀。另外,電導(dǎo)通過(guò)盤(pán)電極和壓力單元體來(lái)測(cè)量。已知這種配置缺乏靈敏度,如’809專(zhuān)利的圖5所示,其變化范圍小,并且不足以監(jiān)測(cè)大多數(shù)工業(yè)處理流體。將熒光測(cè)量和導(dǎo)電率或其它電化學(xué)特性測(cè)量結(jié)合到單個(gè)裝置中的更復(fù)雜的儀器也是已知的。例如,在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,550,746和8,440,062中公開(kāi)了浸漬型或浸入型傳感器,用于測(cè)量熒光和導(dǎo)電率。這些儀器被浸入被測(cè)試的水中,這可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的測(cè)量?!?62專(zhuān)利中的多組件傳感器系統(tǒng)的復(fù)雜性還要求電導(dǎo)電極在與其它電化學(xué)電極進(jìn)行測(cè)量時(shí)浮動(dòng),這在進(jìn)行電導(dǎo)測(cè)量時(shí)會(huì)造成橋接平衡不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4,555,936中公開(kāi)了用于測(cè)量熒光、吸收率和導(dǎo)電率的流通樣本池儀器。電極作為樣本通過(guò)樣本池的入口和出口流動(dòng)管道。用流動(dòng)的流體測(cè)量導(dǎo)電率,并且在正方形池配置中進(jìn)行混合的情況下容易出錯(cuò)。測(cè)量血樣中的導(dǎo)電率和熒光也在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,228,652中公開(kāi)。在’652專(zhuān)利中公開(kāi)的儀器使用熒光測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)配置,但具有大量的濾光器、反射鏡和光電倍增管。電導(dǎo)測(cè)量使用兩個(gè)電極,但它測(cè)量射頻(rf)電導(dǎo),其中導(dǎo)電率與rf功率的損耗成比例。這是為了測(cè)量血液細(xì)胞內(nèi)的電導(dǎo)而設(shè)計(jì)的,并且它要求將場(chǎng)(field)聚焦在單細(xì)胞被測(cè)量的小細(xì)胞窗口處。另外,樣本池是設(shè)計(jì)用于允許血細(xì)胞一次通過(guò)一個(gè)的細(xì)胞流通池?!?52專(zhuān)利中公開(kāi)的測(cè)量方法對(duì)塊流體或流體混合物是不合適的。幾個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的儀器利用多個(gè)光電檢測(cè)器和單個(gè)光源來(lái)測(cè)量多個(gè)光學(xué)特性或改進(jìn)熒光檢測(cè)。例如,’936專(zhuān)利測(cè)量熒光和吸光率,而美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,652,267測(cè)量熒光和濁度。’267和’894專(zhuān)利中的第二光電檢測(cè)器也可以用作參考檢測(cè)器,以測(cè)量uv強(qiáng)度以提供熒光信號(hào)的校正?!?52專(zhuān)利中還公開(kāi)了另外的光電檢測(cè)器,以對(duì)應(yīng)于樣本中染料和熒光染料發(fā)射的熒光光譜的數(shù)量。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,095,500中還公開(kāi)了兩個(gè)光源,一個(gè)是激發(fā)光源和不誘導(dǎo)熒光的第二光源,但用于校正由于結(jié)垢或濁度引起的對(duì)熒光測(cè)量的影響。為了提供額外的光學(xué)特性的測(cè)量,多個(gè)儀器可在模塊化裝置中堆疊在一起或具有可互換部件。例如,’894專(zhuān)利公開(kāi)了在兩個(gè)和十六個(gè)模塊化熒光計(jì)之間進(jìn)行堆疊,每個(gè)具有流通的樣本池、光源和兩個(gè)光電檢測(cè)器,以便在水樣本含有具有不同發(fā)射光譜的多種物種時(shí)測(cè)量不同物種的熒光?!?00專(zhuān)利公開(kāi)了一種可互換的探針尖端,每個(gè)尖端具有不同的光學(xué)配置以測(cè)量不同的特性,諸如熒光和吸光率,使得必須在測(cè)量之間改變尖端以測(cè)量?jī)蓚€(gè)特性。已知的參考文獻(xiàn)都沒(méi)有公開(kāi)具有多個(gè)光源和多個(gè)光學(xué)檢測(cè)器以測(cè)量樣本池中包含的單個(gè)樣本上的多個(gè)特性的單個(gè)單元。另外,已知的參考文獻(xiàn)都沒(méi)有公開(kāi)通過(guò)在單個(gè)裝置中使用兩個(gè)或更多個(gè)電極來(lái)組合光學(xué)特性檢測(cè)和多種電化學(xué)特性的檢測(cè)。也沒(méi)有任何已知的參考文獻(xiàn)公開(kāi)將通過(guò)單個(gè)裝置獲得的光學(xué)測(cè)量的結(jié)果與電化學(xué)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行比較以增強(qiáng)流體系統(tǒng)的控制。需要一種簡(jiǎn)單、集成的手持系統(tǒng),其能夠基于來(lái)自單個(gè)樣本的光學(xué)和電化學(xué)數(shù)據(jù)或信號(hào)精確地測(cè)量和計(jì)算流體樣本的多個(gè)特性。還需要一種系統(tǒng)和方法,其可以通過(guò)使用來(lái)自至少一個(gè)基于光學(xué)特性的測(cè)量和至少一個(gè)基于電化學(xué)特性的測(cè)量的數(shù)據(jù)以控制流體系統(tǒng)的操作參數(shù)來(lái)改善流體系統(tǒng)的操作。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)和方法,該系統(tǒng)和方法基于樣本的光學(xué)和電化學(xué)測(cè)量來(lái)確定流體或流體混合物的特性并基于這些特性來(lái)控制流體系統(tǒng)的操作參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的感測(cè)系統(tǒng)可用于快速和準(zhǔn)確地測(cè)量流體或流體混合物的光電化學(xué)特性,并且包括在便攜式手持式裝置中的樣本池和集成的光學(xué)和電氣組件。該系統(tǒng)可被配置為使用熒光、吸光率、率或任何其它基于光的測(cè)量技術(shù)來(lái)確定樣本的各種流體特性。該系統(tǒng)還可被配置為使用集成的電化學(xué)組件基本上同時(shí)確定相同樣本的各種流體特性以測(cè)量導(dǎo)電率、循環(huán)伏安法、開(kāi)路電位或氧化還原電位。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的感測(cè)系統(tǒng)包括:樣本池;至少一個(gè)光源,被配置為將光引導(dǎo)通過(guò)樣本池中的樣本;至少一個(gè)光學(xué)傳感器;至少兩個(gè)電極,部分地設(shè)置為與樣本接觸;電子模塊,控制測(cè)試/測(cè)量并處理從光學(xué)傳感器和電極接收的數(shù)據(jù)以及小型手持式殼體,封閉樣本池、光源、光學(xué)傳感器、電極和電子模塊。殼體優(yōu)選地允許樣本通過(guò)殼體中的端口添加到樣本池中,允許殼體的外部被潤(rùn)濕,但保護(hù)感測(cè)系統(tǒng)的電子模塊或其他敏感的內(nèi)部組件。通過(guò)殼體中的端口將樣本從流體系統(tǒng)添加到樣本池中之后,使用特定版本的裝置的選定測(cè)試配置(基于待測(cè)量的各種特性)在樣本池內(nèi)測(cè)試樣本,并且可通過(guò)反轉(zhuǎn)裝置從感測(cè)系統(tǒng)中去除樣本,使得樣本通過(guò)重力從樣本池中排出??赏ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地將新樣本添加到裝置的樣本池中來(lái)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量,并且可使用相同的樣本池來(lái)測(cè)量不同的流體。最優(yōu)選地,將樣本池用水(優(yōu)選地,去離子或蒸餾)或下一個(gè)待測(cè)樣本的一部分沖洗數(shù)次。感測(cè)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為便攜式,并由蓄電池、太陽(yáng)能電池板,dc或其他便攜式電源供電。感測(cè)系統(tǒng)不需要使用泵或化學(xué)注入來(lái)執(zhí)行各種光電化學(xué)測(cè)試。另外,樣本池臨時(shí)容納待測(cè)試樣本的優(yōu)選用途消除了與浸漬型或浸入型傳感器或流動(dòng)池傳感器相關(guān)的不精確問(wèn)題。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例,感測(cè)系統(tǒng)被配置為使用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源的通過(guò)樣本或來(lái)自樣本中的化合物的光的透射或發(fā)射,并測(cè)量與樣本接觸的電極之間的電位。來(lái)自光學(xué)傳感器或傳感器和電極的數(shù)據(jù)或信號(hào)由電子模塊接收,該電子模塊被編程為計(jì)算樣本中的流體的至少一個(gè)特性,優(yōu)選至少兩個(gè)特性?;趤?lái)自光學(xué)傳感器或傳感器的數(shù)據(jù)或信號(hào)計(jì)算的特性可包括諸如熒光、透射率、吸光率或濁度的光學(xué)特性,或者可以是這樣的光學(xué)特性的解釋、相關(guān)性或進(jìn)一步操縱以確定樣本中的示蹤劑化合物(諸如添加到從其獲得樣本的流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品中包括的熒光示蹤劑)的濃度或樣本中的處理產(chǎn)品或其它化學(xué)品的濃度?;趤?lái)自電極的數(shù)據(jù)或信號(hào)計(jì)算的特性可包括諸如導(dǎo)電率、氧化還原電位(如果需要,具有適當(dāng)?shù)母綦x橋)的電化學(xué)特性,或者可以是這種光學(xué)特性的解釋、相關(guān)性或進(jìn)一步操縱以確定樣本中處理產(chǎn)品或其他化學(xué)品的濃度。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,關(guān)于流體樣本的測(cè)量的或計(jì)算的特性的信息用于控制從其獲得樣本的流體系統(tǒng)的操作參數(shù)??筛淖?諸如通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉流體系統(tǒng)中的閥、操作泵,或通過(guò)手動(dòng)添加處理產(chǎn)品或化學(xué)品)操作參數(shù)(諸如處理產(chǎn)品的添加速率或量、添加的新鮮水或流體、排污、進(jìn)料或其他流體系統(tǒng)調(diào)節(jié)),如果信息表明需要更改,諸如當(dāng)特性的計(jì)算值超出該特性的指定的范圍或高于或低于該特性的預(yù)設(shè)閾值時(shí)。另外,可比較計(jì)算值,其差值可指示需要改變或自動(dòng)地觸發(fā)流體系統(tǒng)的操作參數(shù)的改變,這可以提高控制流體系統(tǒng)的精度。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的感測(cè)系統(tǒng)包括具有處理能力的電子模塊,該處理能力允許其發(fā)送和接收信號(hào)、進(jìn)行計(jì)算、顯示數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)保存到可移動(dòng)存儲(chǔ)卡或其他連接的設(shè)備,并且處理由用戶選擇的一個(gè)或多個(gè)測(cè)試(諸如測(cè)試樣本的導(dǎo)電率和熒光)。優(yōu)選的電子模塊還能夠自動(dòng)發(fā)送信號(hào)以改變流體系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù),提出改變操作參數(shù)的建議,以及接受操作參數(shù)改變的手動(dòng)輸入和向其它裝置或設(shè)備發(fā)送信號(hào)以執(zhí)行手動(dòng)輸入改變,以控制流體系統(tǒng)的運(yùn)行。由感測(cè)系統(tǒng)提供的信息可顯示在感測(cè)系統(tǒng)殼體上的屏幕上,從而允許用戶基于所述信息對(duì)流體系統(tǒng)做出手動(dòng)改變,諸如手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén),以便手動(dòng)地將之后發(fā)送到其他裝置或設(shè)備的指令輸入到感測(cè)系統(tǒng)儀表,或手動(dòng)將指令輸入到單獨(dú)的電子控制系統(tǒng)中,以根據(jù)該信息對(duì)流體系統(tǒng)進(jìn)行改變。信息還可以(通過(guò)插件連接)直接傳送到單獨(dú)或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)或通過(guò)無(wú)線通信傳送到遠(yuǎn)程用戶(諸如主管或遠(yuǎn)程操作員),以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。感測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選地是具有多個(gè)應(yīng)用的電子器件的配置的較大控制系統(tǒng)的一部分,并且這將允許多個(gè)光學(xué)和電化學(xué)測(cè)量以及將數(shù)據(jù)從感測(cè)系統(tǒng)傳送到計(jì)算機(jī)或其他儀器以便控制流體系統(tǒng)的操作的能力。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例,當(dāng)計(jì)算的特性或值在給定范圍之外或低于或大于預(yù)設(shè)值時(shí),可生成諸如音頻信號(hào)、視覺(jué)信號(hào)或這兩者的警報(bào)信號(hào)。警報(bào)信號(hào)可由便攜式儀表生成,并且可無(wú)線地傳送到遙控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)屏幕或用戶/主管的手機(jī)或電子郵件。根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,當(dāng)計(jì)算的特性或值在一個(gè)或多個(gè)范圍內(nèi)或者高于或低于該特性的一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)值時(shí),也可以生成另外的警報(bào)信號(hào)。這些另外的警報(bào)信號(hào)可在特性接近需要改變操作參數(shù)的值或在該值處于需要立即關(guān)注的臨界水平時(shí)警告用戶。優(yōu)選地,另外的警報(bào)信號(hào)在聽(tīng)覺(jué)或視覺(jué)上彼此不同。附圖說(shuō)明本發(fā)明的系統(tǒng)相對(duì)于下面的附圖被進(jìn)一步描述和說(shuō)明,其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電化學(xué)-光學(xué)傳感裝置的俯視圖;圖2是圖1的電光傳感裝置的透視圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的光電殼體和印刷電路板的自上而下的前透視圖;以及圖4是圖3的光電殼體和印刷電路板的分解透視圖;圖5是圖3的光電殼體和印刷電路板的俯視圖;圖6是圖3的光電殼體和印刷電路板的側(cè)視圖;圖7是圖3的印刷電路板的底部俯視圖;圖8是圖6的光電殼體和印刷電路板的側(cè)視橫截面圖;圖9是圖5的光電殼體和印刷電路板的側(cè)視橫截面圖;圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的裝置測(cè)量的導(dǎo)電率結(jié)果與由市售導(dǎo)電率儀測(cè)量的結(jié)果之間的偏差百分比的曲線圖。具體實(shí)施方式圖1至9描繪了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電化學(xué)光學(xué)感測(cè)系統(tǒng)10。電化學(xué)光學(xué)感測(cè)系統(tǒng)10優(yōu)選地包括電光學(xué)殼體12;印刷電路板14;外部殼體16;顯示器18;控制面板20;樣本容器,用于容納待分析的水或其他流體的樣本且至少部分由樣本池80和部分電光學(xué)殼體12形成;至少一個(gè)光源22(最優(yōu)選地為兩個(gè)光源22,23);至少一個(gè)光學(xué)檢測(cè)器或傳感器24(最優(yōu)選地為兩個(gè)光學(xué)檢測(cè)器或傳感器24,25);以及至少兩個(gè)電極26,27,允許樣本的光學(xué)測(cè)量和電化學(xué)測(cè)量。圖1至9所示的具體模型被設(shè)計(jì)為測(cè)量從諸如冷卻塔或鍋爐系統(tǒng)的流體系統(tǒng)獲得的水處理流體樣本的導(dǎo)電率和熒光。由于補(bǔ)充水中的離子強(qiáng)度,導(dǎo)電率是測(cè)量冷卻和軟化水鍋爐系統(tǒng)中濃度循環(huán)的常用方法。經(jīng)常含有添加的熒光示蹤劑的處理化學(xué)品被添加到這樣的流體系統(tǒng)中以控制腐蝕和結(jié)垢。來(lái)自示蹤劑的熒光信號(hào)可用于指示流體系統(tǒng)中的處理化學(xué)品的濃度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解圖1至9所示的測(cè)量其它光學(xué)或電化學(xué)特性的配置的修改。圖1至圖2描繪了外部殼體16、顯示器18和控制面板20的優(yōu)選實(shí)施例。外部殼體16優(yōu)選地包含并保護(hù)光源22,23、光學(xué)傳感器24,25和電子模塊(包括印刷電路板14)。樣本池80(圖4上所示)通過(guò)設(shè)置在殼體16的上表面上的端口154和通過(guò)電光學(xué)殼體12的開(kāi)口100可進(jìn)入。端口154優(yōu)選地被形成用于被分析的水或其它流體的樣本的水槽的凹陷區(qū)域156包圍,使得樣本溢出樣本池80中可用的容積和樣本池80上方的開(kāi)口100的內(nèi)部容積。這有助于確保有足夠的樣本量用于測(cè)試,并且樣本與電極26,27接觸,電極26,27優(yōu)選地通過(guò)電光學(xué)殼體12的上光學(xué)模塊保持體90設(shè)置在樣本池80的上邊緣上方的位置。凹陷區(qū)域156被示出為圖1中的端口154周?chē)姆侄螀^(qū)域,但是也可以使用光滑的表面和其他形狀配置。最優(yōu)選地,系統(tǒng)10的各個(gè)部分,包括樣本池80,樣本池80上方的開(kāi)口100內(nèi)的空間的內(nèi)部容積和凹陷區(qū)域156,配合形成用于容納待測(cè)試的流體樣本的樣本容器;但是,也可以使用用于樣本容器的其它配置。端口154和凹陷區(qū)域156優(yōu)選地被密封并與密封環(huán)82和84以及電極26,27,28和溫度傳感器136周?chē)钠渌芊饧浜?,以將水或其它流體的樣本保持在樣本容器的測(cè)試區(qū)域內(nèi)并且防止水或其它流體的樣本進(jìn)入外部殼體16或電光學(xué)殼體12或接觸電子模塊的敏感部分。當(dāng)系統(tǒng)10未使用或當(dāng)系統(tǒng)10執(zhí)行樣本的分析時(shí),可選的門(mén)或蓋152可用于覆蓋端口154和凹陷區(qū)域156。最優(yōu)選地,門(mén)152是滑動(dòng)門(mén),但是也可以使用諸如鉸鏈門(mén)的其他配置。該可選門(mén)152可阻擋可能干擾某些光學(xué)特性的檢測(cè)的環(huán)境光。顯示器18提供關(guān)于由系統(tǒng)10執(zhí)行的分析或計(jì)算的分析結(jié)果、計(jì)算和/或數(shù)據(jù)的視覺(jué)表示。如圖1所示,例如,系統(tǒng)10可顯示和添加到流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品中包括的示蹤劑的導(dǎo)電率測(cè)量值和濃度。電子模塊可被編程為顯示流體的其它特性,諸如計(jì)算出的處理產(chǎn)品的濃度(而不是示蹤劑濃度),并且可被編程為以不同的單位顯示測(cè)量值。控制面板20優(yōu)選地包括多個(gè)按鈕15或允許用戶向系統(tǒng)10提供輸入(諸如選擇要執(zhí)行的特定測(cè)試、指定樣本的信息、來(lái)自先前測(cè)試的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)用或?qū)㈦娮用畎l(fā)送到正在測(cè)試的流體系統(tǒng)的其它裝置或組件,或者控制流體系統(tǒng)的各種組件的控制系統(tǒng))的觸摸屏。結(jié)合電子模塊,顯示器18和控制面板20可被編程為各種功能,如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的。外部殼體16優(yōu)選地基本上是矩形的并且尺寸緊湊,使得其容易地由一只手手持和抓住。最優(yōu)選地,外部殼體16具有小于約10英寸的長(zhǎng)度尺寸,小于約5英寸的寬度尺寸和小于約3英寸的高度尺寸。外部殼體16還優(yōu)選地包括將系統(tǒng)10連接到其他裝置(諸如計(jì)算機(jī)或服務(wù)器),到外部電源的各種端口(諸如usb端口),并且可包括用于可移動(dòng)存儲(chǔ)卡的一個(gè)或多個(gè)插槽。這些端口將根據(jù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的已知方法與系統(tǒng)10的電子模塊進(jìn)行交互。如圖3至9所示,電光學(xué)殼體12優(yōu)選地包括下光學(xué)模塊保持體30、上光學(xué)模塊保持體90、樣本池80、光源22,23、光學(xué)檢測(cè)器24,25和電極26,27。下光學(xué)模塊保持體30和上光學(xué)模塊保持體90優(yōu)選被類(lèi)似地成形并設(shè)計(jì)成配合在一起,以將系統(tǒng)10的其他部分,諸如第一led22、第一光電二極管24和樣本池80,保持在系統(tǒng)10中的位置上。下光學(xué)模塊保持體30和上光學(xué)模塊保持體90被描繪為八邊形,但也可使用諸如圓形的其它形狀。為了容易地觀察配合在一起并相對(duì)于印刷電路板14的下光學(xué)模塊保持體30和上光學(xué)模塊保持體90,圖8至9中的橫截面圖不描繪如圖3至6所示的光源22,23或光學(xué)檢測(cè)器24,25。下光學(xué)模塊保持體30優(yōu)選地包括上表面32、下表面34、外部或外側(cè)壁36以及基本上圓柱形的內(nèi)部或內(nèi)側(cè)壁38。環(huán)形開(kāi)口40由內(nèi)部側(cè)壁38形成,并且優(yōu)選地從上表面32延伸通過(guò)下表面34,在上表面32處開(kāi)口并在下表面34處密封。環(huán)形開(kāi)口40用作樣本池80的下端的容器,其具有略大于樣本池80的直徑,使得樣本池80緊密地配合在環(huán)形開(kāi)口40內(nèi)。狹槽42,44,46和48從外部側(cè)壁36向內(nèi)部側(cè)壁38延伸,并被配置為分別支撐光源24,25和光學(xué)檢測(cè)器22,23。最優(yōu)選地,狹槽42,44,46和48被成形為符合將由狹槽支撐的特定光源或光學(xué)檢測(cè)器的下部。根據(jù)狹槽支撐的光源或檢測(cè)器的類(lèi)型和形狀,可提供諸如64,66和68的突起以幫助相對(duì)于下光學(xué)模塊保持體30和系統(tǒng)10支撐光源或檢測(cè)器。切口50,52,54和56分別從每個(gè)狹槽42,44,46和48的內(nèi)端延伸通過(guò)內(nèi)部側(cè)壁38。下光學(xué)模塊保持體還優(yōu)選地包括多個(gè)安裝孔58,這些孔從上表面32延伸通過(guò)下表面34。每個(gè)安裝孔58優(yōu)選地被配置為成接收安裝螺釘132。兩個(gè)孔優(yōu)選地設(shè)置穿過(guò)下表面34的中心部分,以允許電極28和溫度傳感器136插入樣本池80中。上光學(xué)模塊保持體90優(yōu)選地包括上表面92、外部或外側(cè)壁96以及兩個(gè)基本上圓柱形的內(nèi)部或內(nèi)側(cè)壁98和111。環(huán)形開(kāi)口100由內(nèi)側(cè)壁111形成。內(nèi)側(cè)壁111的直徑小于內(nèi)部側(cè)壁98,在內(nèi)部側(cè)壁98和內(nèi)側(cè)壁111之間的過(guò)渡點(diǎn)處形成肩部,其被配置為接收樣本池80的上端并將其固定在上光學(xué)模塊保持體90內(nèi)。開(kāi)口110優(yōu)選地從上表面92穿過(guò)樣本池80的內(nèi)部一路打開(kāi)。內(nèi)部側(cè)壁98的直徑略大于樣本池80,使得樣本池80緊密地配合在上光學(xué)模塊保持體90內(nèi)。內(nèi)側(cè)壁111和形成在內(nèi)部側(cè)壁98和內(nèi)側(cè)壁111之間的肩部的較小直徑用于當(dāng)系統(tǒng)被倒置以清空樣本池80時(shí)將樣本池80保持在系統(tǒng)10內(nèi),如下所述。狹槽102、104、106和108從外部側(cè)壁96向內(nèi)部側(cè)壁98延伸,并且被配置為分別將光源24,25和光學(xué)檢測(cè)器22,23保持在相對(duì)于系統(tǒng)10的其它部分的位置。最優(yōu)選地,狹槽102、104、106和108被成形為符合將由狹槽固定的特定光源或光學(xué)檢測(cè)器的上部。根據(jù)由狹槽固定的光源或檢測(cè)器的類(lèi)型和形狀,可提供諸如124,126和128的突起,以有助于相對(duì)于上光學(xué)模塊保持體30和系統(tǒng)10固定光源或檢測(cè)器。切口110,112,114和116分別從每個(gè)狹槽102、104、106和108的內(nèi)端延伸通過(guò)內(nèi)部側(cè)壁98。上光學(xué)模塊保持體90還優(yōu)選地包括多個(gè)安裝孔118、第二電極孔120和第三電極孔121。安裝孔118從上表面92延伸穿過(guò)上光學(xué)模塊保持體90的下表面。每個(gè)安裝孔118的下端優(yōu)選地被配置為接收安裝螺釘132并且每個(gè)安裝孔118的上端安裝孔優(yōu)選地被配置為接收安裝螺母134,使得當(dāng)固定到螺釘132上時(shí),每個(gè)安裝螺母134的上端基本上不突出在上表面92的上方。第二電極孔120優(yōu)選地位于基本上與第三電極孔121大致相反(或大約180°)的上光學(xué)模塊保持體90的外周?chē)5谝浑姌O孔和第二電極孔120,121被設(shè)置為通過(guò)側(cè)壁96到內(nèi)側(cè)壁111。第一電極孔120被配置為接收電極,并且第二電極孔121是被配置為接收電極27。下光學(xué)模塊保持體30上的狹槽優(yōu)選地與上光學(xué)模塊保持體90中的狹槽對(duì)準(zhǔn)并配合,以便相對(duì)于樣本池80將兩個(gè)光源和兩個(gè)光學(xué)檢測(cè)器固定在電光學(xué)殼體12內(nèi)的位置上。例如,狹槽42和102被成形和對(duì)準(zhǔn)以接收第一光電二極管24;狹槽44和104被成形和對(duì)準(zhǔn)以接收第二光電二極管25;狹槽46和106被成形和對(duì)準(zhǔn)以接收第一led22;并且狹槽48和108被成形和對(duì)準(zhǔn)以接收第二led23。類(lèi)似地,下光學(xué)模塊保持體30中的切口與上光學(xué)模塊保持體90中的切口對(duì)準(zhǔn)并配合,以形成每個(gè)光源和每個(gè)檢測(cè)器的光學(xué)窗口。例如,切口50和110對(duì)準(zhǔn)以形成用于第一光電二極管24的窗口;切口52和112對(duì)準(zhǔn)以形成用于第二光電二極管25的窗口;切口54和114對(duì)準(zhǔn)以形成用于第一led22的窗口;并且切口56和116對(duì)準(zhǔn)以形成用于第二led23的窗口。這些切口優(yōu)選地對(duì)準(zhǔn)以形成圓形或基本上圓形的開(kāi)口或光學(xué)窗口,通過(guò)這些窗口光可從光源22,23通過(guò)樣本池80發(fā)射,然后發(fā)射或透射由檢測(cè)器24,25檢測(cè)或接收的光。狹槽、切口、光源和光學(xué)檢測(cè)器優(yōu)選地位于電光學(xué)殼體12中,使得可通過(guò)樣本池80的基本中心部分發(fā)射或透射和檢測(cè)光。這些狹槽和切口的形狀和尺寸可根據(jù)具體的光源和所使用的光學(xué)檢測(cè)器而變化。如上所述,光學(xué)傳感器或檢測(cè)器24,25和光源22,23優(yōu)選地設(shè)置在下光學(xué)模塊保持體30和上光學(xué)模塊保持體90之間的狹槽42,44,46,48,102,104,106和108內(nèi),并且圍繞下光學(xué)模塊保持體和上光學(xué)模塊保持體30,90的外周定位在間隔開(kāi)的位置。最優(yōu)選地,它們相對(duì)于彼此(和延伸穿過(guò)下光學(xué)模塊保持體30的中心軸線,如圖4中的140所示)位于外周邊周?chē)沟玫谝还庠?2位于等于大致0°的位置,第二光源23位于等于大致90°的位置,第一光學(xué)檢測(cè)器24位于等于大致180°的位置,以及第二光學(xué)檢測(cè)器25位于等于大致270°的位置。根據(jù)所使用的光源和檢測(cè)器的類(lèi)型以及所要進(jìn)行的光學(xué)測(cè)量的類(lèi)型,檢測(cè)器可位于與光源相反(180°隔開(kāi)),從該光源將它檢測(cè)到光,或者它可以是直角(90°隔開(kāi)),諸如用于檢測(cè)光學(xué)傳感器與激發(fā)源成直角處的熒光。光學(xué)檢測(cè)器24,25優(yōu)選地是第一光電二極管和第二光電二極管,最優(yōu)選地是兩個(gè)硅光電二極管。可使用其它類(lèi)型的光電二極管或光學(xué)檢測(cè)器,諸如磷化鎵或硅光電倍增管,這取決于要做出的測(cè)量的類(lèi)型、使用的光源的類(lèi)型和其他因素,如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的。光源22,23優(yōu)選地是第一led和第二led。第一led22優(yōu)選地為發(fā)射波長(zhǎng)范圍為250至450nm的光的uvled,并且第二led25優(yōu)選為發(fā)射波長(zhǎng)為400至1100nm的光的led。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的,根據(jù)要做出的測(cè)量的類(lèi)型,可使用其他類(lèi)型的光源和波長(zhǎng)。作為實(shí)例,系統(tǒng)10可被配置為使得來(lái)自一個(gè)光源(led23)的光束與樣本池80內(nèi)的樣本接觸,激發(fā)樣本內(nèi)的熒光分子中的電子,并且熒光發(fā)射由位于與光源(光電二極管24)成大約90°的檢測(cè)器檢測(cè)。另一個(gè)光源(led22)可以以不同的波長(zhǎng)發(fā)光,并且由位于與光源成大約180°的光電檢測(cè)器(光電二極管24)或與光源成大約90°的光電檢測(cè)器(光電二極管25)檢測(cè),以測(cè)量其它光學(xué)特性,諸如吸光率或濁度。還可使用光源和檢測(cè)器進(jìn)行其它光學(xué)測(cè)量,每個(gè)檢測(cè)器能夠測(cè)量來(lái)自與檢測(cè)器成大約90°的光源的特性,以及來(lái)自與檢測(cè)器成大約180°的光源不同的特性。例如,檢測(cè)器24可用于測(cè)量由led23激發(fā)的熒光并且還用于測(cè)量led22的光密度。檢測(cè)器25可用于測(cè)量由led22激發(fā)的光散射。相同的檢測(cè)器25用于測(cè)量led23的光密度。用系統(tǒng)10測(cè)量多個(gè)特性允許基于樣本中的變化,諸如顏色和濁度,對(duì)測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償或校正。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解的,根據(jù)待進(jìn)行的測(cè)量類(lèi)型、使用的檢測(cè)器類(lèi)型和其他因素,可使用其他類(lèi)型的led或光源。與電光學(xué)殼體12一起使用的光源和檢測(cè)器優(yōu)選是市售產(chǎn)品,并且不需要使用供系統(tǒng)10使用的專(zhuān)門(mén)的或定制的光學(xué)組件。雖然優(yōu)選的是在系統(tǒng)10中包括兩個(gè)光源和兩個(gè)檢測(cè)器以增加功能,可使用單個(gè)光源或單個(gè)檢測(cè)器。另外,本領(lǐng)域中眾所周知的其他組件也可以并入電光學(xué)殼體12(或光源或檢測(cè)器)中,以促進(jìn)某些光學(xué)測(cè)量,諸如濾光器和反射鏡。例如,熒光檢測(cè)將需要必要的帶通濾波器以將激發(fā)光與發(fā)射信號(hào)隔離。提供樣本池或樣本管80用于容納用系統(tǒng)10測(cè)試或分析的水或其他流體的全部或一部分樣本。樣本池80優(yōu)選地由石英制成,但也可以使用適用于光學(xué)感測(cè)并且不會(huì)干擾通過(guò)樣本池的光透射的其它材料(諸如玻璃)。樣本池80優(yōu)選地基本上為圓柱形,具有打開(kāi)的頂部或部分打開(kāi)的頂部和打開(kāi)的底部,并且被定尺寸為提供足夠容積的待分析的水或其它流體。其他形狀可以用于樣本池80,對(duì)電光學(xué)殼體12的其它組件,諸如開(kāi)口40和100,的形狀進(jìn)行相應(yīng)的改變,以便將樣本池80容納在主體30,90內(nèi)。在開(kāi)口40的下端處,在下表面34的內(nèi)側(cè)上設(shè)置有環(huán)形唇緣或凹槽62。環(huán)形唇緣62將第一密封環(huán)82(優(yōu)選地由塑料或橡膠制成的o形環(huán))保持在相對(duì)于樣本池80和下表面34的位置處。第二密封環(huán)84設(shè)置在樣本池80的頂表面上。第一密封環(huán)和第二密封環(huán)82,84優(yōu)選地由相同的材料制成并且具有相同的尺寸,但是也可以使用不同的密封環(huán)。開(kāi)口100的較小直徑部分用于將第二密封環(huán)84保持在樣本池80的上端上的位置。第一密封環(huán)和第二密封環(huán)82,84在下光學(xué)模塊保持體30和上光學(xué)模塊保持體90之間為樣本池80提供緩沖,并用于防止水或其他流體從樣本池80泄漏到電光學(xué)殼體12或系統(tǒng)10的其他部分。其他已知的密封機(jī)構(gòu)也可用于在被分析的水或其它流體的樣本周?chē)a(chǎn)生流體密封以防止它與系統(tǒng)10的內(nèi)部部分接觸(除了樣本池80的內(nèi)部)。可替代地,樣本池80可具有密封的底端,使得下表面34和第一密封環(huán)82不是必需的,使得樣本池80由環(huán)形唇緣62或其它支撐結(jié)構(gòu)被支撐在電光學(xué)殼體12內(nèi)。在該配置中,電極28將通過(guò)樣本池的底端設(shè)置。作為另外的替代實(shí)例,樣本池可從感測(cè)系統(tǒng)10移除。在可移除的配置中,樣本池優(yōu)選地是包覆模制在金屬電極上的光學(xué)透明池,所述金屬電極將連接到感測(cè)系統(tǒng)10的電化學(xué)組件。最優(yōu)選地,樣本池80的尺寸設(shè)定為具有1至20ml之間的內(nèi)部容積。待分析的另外的5至10ml流體可包含在樣本池80上方的開(kāi)口100的內(nèi)部容積內(nèi)。系統(tǒng)10還可被配置為使得樣本容器僅由樣本池80形成,通過(guò)使樣本池80延伸到上光學(xué)模塊保持體90的頂部或通過(guò)上光學(xué)模塊保持體的頂部表面92,而沒(méi)有或者沒(méi)有凹陷區(qū)域156。溫度傳感器136優(yōu)選地通過(guò)下表面34設(shè)置并且部分地延伸到樣本池80中以接觸樣本池80中的樣本??商娲?,溫度傳感器136可與下光學(xué)模塊保持體30的下表面34齊平,以測(cè)量樣本池80內(nèi)的樣本的溫度或者可以以允許進(jìn)行樣本池80中的樣本的溫度測(cè)量的方式嵌入到樣本池80或下表面34中。在這些替代配置中,優(yōu)選地,下表面34由基本上不會(huì)干擾樣本溫度測(cè)量的材料和厚度制成。電極28也設(shè)置成通過(guò)孔60以接觸樣本池80中的樣本。另外的電極26,27設(shè)置成通過(guò)孔120,121,以接觸在樣本池80上方的開(kāi)口100的區(qū)域中的樣本。在替代實(shí)施例中,其中樣本池80延伸到頂部或通過(guò)頂表面92,所述另外的電極26,27可設(shè)置成通過(guò)樣本池80的側(cè)壁。作為另外的替代實(shí)例,所述另外的電極26,27中的一個(gè)或兩個(gè)可設(shè)置成通過(guò)底表面34,類(lèi)似于電極28。作為又一替代實(shí)例,所述另外的電極26,27可設(shè)置在樣本池80上的蓋或帽上,或者在端口154或門(mén)152上(如果是鉸鏈?zhǔn)脚渲?,使得一旦蓋或帽或門(mén)關(guān)閉,它們與樣本接觸。優(yōu)選地,電極26,27和28不直接位于用于光源22,23的光路徑內(nèi),并且不干涉或阻擋光學(xué)檢測(cè)路徑。在另一優(yōu)選實(shí)施例中,將一個(gè)或多個(gè)電極形成為光學(xué)元件的外部上的涂層,但這些涂層不阻擋光學(xué)檢測(cè)路徑。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的,如果設(shè)置為通過(guò)下表面34,諸如設(shè)置在各種部件和開(kāi)口周?chē)目裳诱共牧系暮线m的密封機(jī)構(gòu)被用來(lái)在電極26,27,28和溫度傳感器136周?chē)纬闪黧w密封。兩個(gè)電極,優(yōu)選地26,27用于通過(guò)施加電壓并測(cè)量由樣本中的電阻引起的壓降來(lái)測(cè)量流體樣本的電導(dǎo)。類(lèi)似地,氧化和還原電位(orp)或伏安法也可用作為工作電極的一個(gè)電極(例如26),作為相反電極的另一電極(例如27)和作為參考電極的第三電極(例如28)測(cè)量。根據(jù)要用系統(tǒng)10測(cè)量的電化學(xué)特性的具體類(lèi)型,可使用用于每個(gè)電極的不同材料。例如,優(yōu)選的是,一個(gè)電極包括金或鉑,第二電極是用于測(cè)量orp的ag/agcl參考電極。可使用其它配置和可選的第四電極,如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的。優(yōu)選地使用常規(guī)的連接方法將安裝螺釘132連接到印刷電路板14。安裝螺釘132和螺母134配合以將下光學(xué)模塊保持體30固定到上光學(xué)模塊保持體90,將光源22,23和檢測(cè)器24,25以及樣本池80保持在電光學(xué)殼體12內(nèi)的位置,并且將電光學(xué)殼體12固定到印刷電路板14。印刷電路板14優(yōu)選地包括上表面140、下表面146和孔144,電極28和溫度傳感器136通過(guò)該孔144設(shè)置(如圖6至7所示)。其他常規(guī)的附接機(jī)構(gòu)可用于將下光學(xué)模塊保持體30連接到上光學(xué)模塊保持體90,但是它們優(yōu)選地可釋放地附接,使得電光學(xué)殼體12內(nèi)的部件可根據(jù)需要被更換或修理。印刷電路板14優(yōu)選地使用諸如螺母和螺釘?shù)某R?guī)附接機(jī)構(gòu)連接到外部殼體16。安裝孔142可用于將印刷電路板14固定到外部殼體16。印刷電路板14是系統(tǒng)10的電子模塊的一部分,并且用于將諸如光源22,23、檢測(cè)器24,25和溫度傳感器136的電子組件連接到集成芯片或微處理器以及諸如蓄電池的電源,其允許系統(tǒng)10被使用和編程以測(cè)量被分析的水或其它流體的各種電化學(xué)和光學(xué)特性,并且基于這些測(cè)量進(jìn)行計(jì)算。附圖中所示的印刷電路板14的配置僅代表其與電光學(xué)殼體12和系統(tǒng)10的其他組件的關(guān)系。電子模塊的電路布局、其它電子組件以及允許系統(tǒng)10如本文所述進(jìn)行操作所需的連接將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解,并且在附圖中沒(méi)有描繪。系統(tǒng)10中的電子模塊允許系統(tǒng)進(jìn)行各種測(cè)量,以將結(jié)果傳達(dá)給用戶以發(fā)送信號(hào)以基于測(cè)量來(lái)自動(dòng)控制正被測(cè)試的流體系統(tǒng)的組件。最優(yōu)選地,系統(tǒng)10被配置為與不同的裝置和系統(tǒng)進(jìn)行通信,該不同的裝置和系統(tǒng)提供被分析的樣本從中獲得的流體系統(tǒng)的前饋、反饋、自動(dòng)或手動(dòng)控制。系統(tǒng)10基于對(duì)樣本的分析和由系統(tǒng)10通過(guò)樣本分析測(cè)量或計(jì)算的特性的某些預(yù)定和/或編程值或范圍來(lái)向這些裝置和系統(tǒng)發(fā)送控制參數(shù)。例如,系統(tǒng)10可測(cè)量樣本的導(dǎo)電率,該導(dǎo)電率如果高于或低于某一閾值可以觸發(fā)流體系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的動(dòng)作(自動(dòng)地或被手動(dòng)執(zhí)行)來(lái)控制流體系統(tǒng)導(dǎo)電率循環(huán)。根據(jù)由系統(tǒng)10確定的測(cè)量,流體系統(tǒng)控制裝置可向流體系統(tǒng)添加更多的新鮮補(bǔ)充水或?qū)⒏嗟乃懦隽黧w系統(tǒng)。作為另一個(gè)示例,系統(tǒng)10可測(cè)量流體系統(tǒng)中的處理化學(xué)品的濃度,該濃度如果高于或低于某一閾值可觸發(fā)流體系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中的動(dòng)作(自動(dòng)地或被手動(dòng)執(zhí)行)以增加或降低處理化學(xué)品的進(jìn)料速率。系統(tǒng)10還可被配置為發(fā)送信號(hào),以允許基于根據(jù)基于使用系統(tǒng)10的樣本分析的熒光反饋(或其他光學(xué)特性)自動(dòng)或手動(dòng)地調(diào)整流體系統(tǒng)中的化學(xué)品進(jìn)料速率。使用系統(tǒng)10的以控制流體系統(tǒng)的操作參數(shù)的另外的實(shí)例在下文描述。當(dāng)準(zhǔn)備使用系統(tǒng)10時(shí),用戶簡(jiǎn)單地填充由樣本池80定義的樣本容器,光學(xué)模塊保持體30和90以及具有樣本的至少部分凹陷區(qū)域156,使用控制面板20上的按鈕15或觸摸屏幕,以選擇要進(jìn)行的測(cè)試(優(yōu)選地進(jìn)行光學(xué)和電化學(xué)分析兩者),電子模塊基本上同時(shí)執(zhí)行所選擇的測(cè)試,并且基于這些結(jié)果在顯示器18上的顯示每個(gè)測(cè)試的結(jié)果或計(jì)算。另外,可將光學(xué)分析的結(jié)果與電化學(xué)分析進(jìn)行比較,以實(shí)現(xiàn)更高的精度和對(duì)流體系統(tǒng)更好的控制。例如,系統(tǒng)10可被配置為通過(guò)測(cè)量來(lái)自光源22或23的通過(guò)來(lái)自流體系統(tǒng)的流體的樣本的光的熒光、透射率或吸光率來(lái)測(cè)量添加到流體系統(tǒng)中使用的處理化學(xué)品中的光學(xué)活性示蹤劑的濃度。由系統(tǒng)10從流體系統(tǒng)樣本測(cè)量的熒光信號(hào)將指示泵送到流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品的量。優(yōu)選地,其中一個(gè)光源可以是被設(shè)計(jì)成激發(fā)示蹤分子的led-uv發(fā)射器,并且其中一個(gè)傳感器是具有適當(dāng)帶通濾波器以測(cè)量與led-uv源成90°的發(fā)射信號(hào)的光電二極管檢測(cè)器。另一個(gè)光源和另一個(gè)傳感器可用于測(cè)量樣本的顏色和濁度。這兩種特性都是測(cè)量或計(jì)算水處理化學(xué)品濃度所關(guān)注的,并且可用于補(bǔ)償uv-led和相應(yīng)檢測(cè)器所進(jìn)行的熒光測(cè)量中的波動(dòng)。系統(tǒng)10的電子模塊優(yōu)選地接收來(lái)自光學(xué)檢測(cè)器或傳感器24或25(或兩者,取決于正在測(cè)量的光學(xué)特性)的信號(hào),并執(zhí)行計(jì)算以確定示蹤劑的濃度,該濃度可用于計(jì)算已添加示蹤劑的處理產(chǎn)品的濃度。系統(tǒng)10還可以被配置為使用從電極26,27,28接收的信號(hào)來(lái)測(cè)量相同樣本的導(dǎo)電率。導(dǎo)電率和光學(xué)測(cè)量基本上同時(shí)由系統(tǒng)10執(zhí)行。然后可使用測(cè)量的導(dǎo)電率來(lái)計(jì)算樣本中的處理產(chǎn)品的濃度,這樣的計(jì)算優(yōu)選地由系統(tǒng)10的電子模塊自動(dòng)執(zhí)行。然后可手動(dòng)或更優(yōu)選由系統(tǒng)10自動(dòng)進(jìn)行兩個(gè)濃度測(cè)量的比較以確定差異或偏差百分比。然后,電子模塊可在顯示器18上顯示比較結(jié)果。比較相同特性的基于導(dǎo)電率的測(cè)量和基于熒光的測(cè)量(例諸如處理產(chǎn)品的濃度和產(chǎn)品劑量)提高了控制流體系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。使用基于光學(xué)的測(cè)量和基于電化學(xué)的測(cè)量允許操作者確保流體系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)臐舛妊h(huán)下操作,并且處理化學(xué)品以在這些相同的循環(huán)控制腐蝕和沉積所需的濃度被添加。通過(guò)導(dǎo)電率測(cè)量的循環(huán)可用于評(píng)估通過(guò)熒光測(cè)量的材料劑量,并且它們可用于進(jìn)一步評(píng)估系統(tǒng)的條件。除了測(cè)量在流體系統(tǒng)中循環(huán)的水或其它流體的樣本的各種電化學(xué)和光學(xué)特性之外,系統(tǒng)10還可用于測(cè)量樣本的導(dǎo)電性(或其他電化學(xué)和光學(xué)特性)所述樣本來(lái)自補(bǔ)充水源或可被周期添加到流體系統(tǒng)的其它流體。使用按鈕15或觸摸屏,用戶還可以輸入指定樣本是來(lái)自流體系統(tǒng)還是來(lái)自補(bǔ)充水源的數(shù)據(jù),使得導(dǎo)電率(或其它電化學(xué)和光學(xué)特性)測(cè)量可被區(qū)分。基于這些測(cè)量,系統(tǒng)10可計(jì)算導(dǎo)電率周期,該周期是來(lái)自補(bǔ)充源(例如冷卻塔補(bǔ)充水)的樣本的導(dǎo)電率與來(lái)自流體系統(tǒng)(例如來(lái)自冷卻塔)的樣本的導(dǎo)電率之比。該數(shù)據(jù)可用于修改流體系統(tǒng)的操作參數(shù),諸如排污速率和補(bǔ)充水的添加速率,以使在系統(tǒng)中循環(huán)的流體的導(dǎo)電率在期望的范圍內(nèi)。類(lèi)似地,補(bǔ)充水的一些來(lái)源表現(xiàn)出背景熒光信號(hào)。通過(guò)使用系統(tǒng)10分析補(bǔ)充水的樣本的熒光,并將該熒光測(cè)量指定為補(bǔ)充背景熒光,來(lái)自流體系統(tǒng)中的流體(例如通過(guò)冷卻塔循環(huán)的水)的相應(yīng)樣本的熒光測(cè)量可根據(jù)測(cè)量背景進(jìn)行校正。優(yōu)選地,如果需要,系統(tǒng)10可被編程和配置為自動(dòng)進(jìn)行這樣的校正。如果任何測(cè)量或計(jì)算的結(jié)果、結(jié)果的比較、結(jié)果的差異或偏差不在被測(cè)量的特定特性的預(yù)定或預(yù)設(shè)的期望值的范圍內(nèi),或者高于或低于特定特性或特性的比較的預(yù)定或預(yù)設(shè)的閾值,則系統(tǒng)10可生成警報(bào)(音頻、視覺(jué)或這兩者,以及本地或遠(yuǎn)程或這兩者):用于流體系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)需要調(diào)節(jié)或修改。這樣的調(diào)節(jié)可手動(dòng)執(zhí)行,手動(dòng)輸入到感測(cè)系統(tǒng)10中以傳送到控制系統(tǒng)以自動(dòng)執(zhí)行調(diào)節(jié)命令,或者可手動(dòng)輸入到用于流體系統(tǒng)的單獨(dú)的控制系統(tǒng)中,然后由該控制系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。最優(yōu)選地,系統(tǒng)10被配置為通過(guò)向控制系統(tǒng)或流體系統(tǒng)內(nèi)的智能組件發(fā)送信號(hào)來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)這種調(diào)節(jié),諸如打開(kāi)或關(guān)閉閥,以便,如果一個(gè)或多個(gè)測(cè)量或比較的特性超出了該特性的指定的值得第一范圍,或者高于或低于指定閾值,則改變流體系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。操作參數(shù)的調(diào)節(jié)可包括改變添加到流體系統(tǒng)中的處理產(chǎn)品的量、調(diào)節(jié)排污速率、調(diào)節(jié)新鮮水補(bǔ)充速率、增加或減少通過(guò)流體系統(tǒng)的流速,或根據(jù)需要使流體系統(tǒng)中的流體在基于光學(xué)和/或電化學(xué)測(cè)量計(jì)算的各種流體特性的期望范圍內(nèi)的其他調(diào)節(jié)。一旦對(duì)樣本進(jìn)行期望的測(cè)試,系統(tǒng)10被倒置以將樣本排入適當(dāng)?shù)呐潘诨蚱渌糜谔幹玫娜萜髦?。通過(guò)從流體系統(tǒng)和/或補(bǔ)充源獲取新的樣本并重復(fù)上述步驟來(lái)周期性地進(jìn)行新的測(cè)試。最優(yōu)選地,將測(cè)量的結(jié)果和比較保存到內(nèi)部存儲(chǔ)器或可移動(dòng)存儲(chǔ)卡或其他外部存儲(chǔ)設(shè)備上,以便歷史數(shù)據(jù)可被調(diào)用和查看??刂泼姘?0上的控制按鈕15或觸摸屏可優(yōu)選地用于檢索在顯示器18上顯示的先前測(cè)試結(jié)果,以便用戶回顧。電子模塊可被配置為以數(shù)字或圖形方式或兩者在顯示器18上顯示測(cè)試結(jié)果和比較。測(cè)試根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的幾個(gè)樣本裝置(標(biāo)記為裝置#6、#7和#12),以確定光學(xué)和電化學(xué)測(cè)量的精度。使用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的三個(gè)樣本儀表并使用市售的myronl導(dǎo)電率儀測(cè)量導(dǎo)電率。下文表1是使用myronl裝置和根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)測(cè)試儀表的各種讀數(shù)水平的導(dǎo)電率結(jié)果,以及由根據(jù)本發(fā)明的裝置進(jìn)行的測(cè)量與由myronl裝置獲得測(cè)量之間的百分比偏差的計(jì)算。偏差百分比也在圖10中示出。與myronl裝置相比少量的變化表明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的儀表能夠精確且一致地測(cè)量導(dǎo)電性。表1myronl(us/cm)6#(us/cm)6#偏差12#(us/cm)12#偏差7#(us/cm)7#偏差12.450%0%12.72%13.5513.2-3%13.2-3%0%18.30%0%18.1-1%29.2230.34%30.13%0%36.20%0%37.43%57.358.22%57.81%0%72.150%0%69.7-3%85.0783.3-2%83.7-2%0%119.5117-2%117-2%0%130.80%0%127-3%151.9150-1%150-1%0%249.40%0%2531%2880%0%2932%354.23591%3571%0%465.30%0%4721%548.55561%5531%0%672.26791%6771%0%782.80%0%8022%851.38540%834-2%0%936.10%0%9471%11060%0%1090-1%114111400%1130-1%0%16560%0%16600%276727600%27700%0%25800%0%26101%445144400%44700%0%58370%0%58901%662966801%6590-1%0%808682001%80700%0%82860%0%8210-1%101300%0%9960-2%12300128004%127003%11900-3%13870145005%142002%0%148000%0%14200-4%根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)系統(tǒng)10的優(yōu)選實(shí)施例的測(cè)試儀表還用于測(cè)量含有ptsa(對(duì)甲苯磺酸)的樣本的熒光,ptsa是添加到一些市售冷卻塔處理產(chǎn)品中的熒光示蹤劑。將已知量的ptsa加入到各種去離子水的樣本中并且測(cè)試用來(lái)模擬在典型工業(yè)水系統(tǒng)中可能遇到的變色和濁度的含有添加劑的水?;跇颖境叽绾吞砑拥膒tsa的量,將預(yù)期的ptsa的量與來(lái)自?xún)x表的ptsa測(cè)量進(jìn)行比較,并且結(jié)果列于下表2中??梢钥闯?,測(cè)量結(jié)果非常接近預(yù)期結(jié)果,這表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的儀表能夠準(zhǔn)確且一致地測(cè)量熒光。表2根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)系統(tǒng),諸如感測(cè)系統(tǒng)10,可用于測(cè)量來(lái)自待測(cè)試的流體系統(tǒng)的水或其它流體樣本的多個(gè)光學(xué)和電化學(xué)特性??赡苄枰玫墓鈱W(xué)組件(諸如光源22,23和檢測(cè)器24,25)的變化來(lái)測(cè)量不同類(lèi)型的特性,并且可修改電光學(xué)殼體12以適應(yīng)這樣的不同的組件。另外,電子模塊將需要專(zhuān)門(mén)針對(duì)要進(jìn)行的測(cè)試的編程,并且根據(jù)所測(cè)量的具體特性可能需要不同的配置。最典型地,感測(cè)系統(tǒng)10將用于測(cè)量吸光率、透射率、熒光或濁度,但是可以使用不同的光學(xué)組件材料進(jìn)行其它光學(xué)或光測(cè)量。最典型地,系統(tǒng)10還將用于測(cè)量導(dǎo)電性,但是其它電化學(xué)特性,諸如氧化還原電位,可測(cè)量。用于計(jì)算或測(cè)量值或特性等的參考旨在包括任何形式的直接測(cè)量、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或信號(hào)、基于一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或信號(hào)進(jìn)行計(jì)算或以其他方式比較、解釋、關(guān)聯(lián)或操縱一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)或信號(hào)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀本說(shuō)明書(shū)和本文的優(yōu)選實(shí)施方案的描述后還將理解,可在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改和更改,并且旨在于本文公開(kāi)的本發(fā)明的范圍僅由發(fā)明人在法律規(guī)定的所附權(quán)利要求的最廣泛的解釋來(lái)限制。當(dāng)前第1頁(yè)12
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