用于監(jiān)測流體流徑的流量傳感器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明針對電子電路和使用所述電路以用于監(jiān)測流體流徑的狀態(tài)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水分析器（諸如來自科羅拉多州博爾德的GE Analytical Instruments的 Sievers 900實驗室總有機碳（Total Organic Carbon, TOC)分析器或者檢查點便攜式/ 聯(lián)機TOC傳感器）的流體流徑具有可變得被堵塞的小通道。因此，存在用于報告水分析器 的流徑的狀況的需求。本發(fā)明滿足了此需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在本發(fā)明的一個方面中，用于流體流徑的流量傳感器電路包括：熱敏電阻電路，該 熱敏電阻電路具有位于流體流徑中的自熱式熱敏電阻、處理單元以及恒壓源或恒流源；其 中，流量傳感器電路配置為：利用恒壓源或恒流源充分激勵熱敏電阻以實現(xiàn)熱敏電阻的溫 度上升，其中，熱敏電阻的溫度上升具有帶有斜率的前沿；以及利用處理單元計算前沿的斜 率。
[0004] 在本發(fā)明的另一方面中，處理單元配置為檢查激勵的熱敏電阻的溫度上升的前沿 的計算的斜率以通過將該計算的斜率與預定斜率值相比較來判斷流體流徑中的流體是否 正常流動、停滯或包含氣泡，該預定斜率值指示流體流徑中的正常流體流、停滯流體以及存 在間歇氣泡。
[0005] 在本發(fā)明的進一步方面中，流體流徑包括鄰近熱敏電阻的栗。
[0006] 在本發(fā)明的進一步方面中，當激勵的熱敏電阻的溫度上升的前沿的斜率在約 1. 63+0. 35攝氏度/秒和約1. 63-0. 39攝氏度/秒之間時，流徑中的流體正常流動；其中，當 激勵的熱敏電阻的溫度上升的前沿的斜率在約1. 05+0. 08攝氏度/秒和約1. 05-0. 11攝氏 度/秒之間時，流體在流徑中停滯；并且其中，當激勵的熱敏電阻的溫度上升的前沿的斜率 在約2. 93+1. 02攝氏度/秒和約2. 93-0. 057攝氏度/秒之間時，在流體中存在間歇氣泡。
[0007] 在本發(fā)明的另一方面中，用于水分析器中的流體流徑的流量傳感器電路包括：處 理單元和單個自熱式熱敏電阻；熱敏電阻位于水分析器的流體流徑中，其中，流體流徑包括 鄰近熱敏電阻布置的栗；熱敏電阻電路配置為周期性地：充分激勵熱敏電阻以實現(xiàn)熱敏電 阻的溫度上升，其中，熱敏電阻的溫度上升具有前沿；以及計算前沿的斜率；其中，利用恒 壓源或恒流源激勵熱敏電阻；其中，通過處理單元計算激勵的熱敏電阻的溫度上升的前沿 的斜率。
[0008] 在本發(fā)明的進一步方面中，處理單元配置為檢查激勵的熱敏電阻的溫度上升的前 沿的斜率以判斷流體流徑中的流體是否正常流動、停滯或者包含氣泡；其中，流量傳感器電 路進一步包括顯示器，該顯示器配置為通知用戶流體流徑中的流體是否正常流動、停滯或 者包含氣泡。
[0009] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有施加的電壓、電阻、溫度和溫 度-電阻曲線；其中，流量傳感器電路配置為給處理單元提供表示流過熱敏電阻的電流量； 其中，處理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電阻的溫 度；其中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及施加到熱敏電阻的電壓來計 算熱敏電阻的電阻；其中，熱敏電阻電路進一步包括熱敏電阻開關(guān)、調(diào)壓器和熱敏電阻驅(qū)動 器。
[0010] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有電壓降、電阻、溫度和溫度-電阻 曲線；其中，流量傳感器電路配置為給處理單元提供跨過熱敏電阻的電壓降的值；其中，處 理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電阻的溫度；其 中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及跨過熱敏電阻的電壓降來計算熱 敏電阻的電阻；其中，熱敏電阻電路進一步包括電流源、熱敏電阻開關(guān)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0011] 在本發(fā)明的另一方面中，一種感測流體流徑中的流體流的方法包括：提供流量傳 感器電路，該流量傳感器電路具有位于流體流徑中的自熱式熱敏電阻和恒壓源或恒流源； 充分激勵熱敏電阻以實現(xiàn)熱敏電阻的溫度上升，其中，利用恒壓源或恒流源激勵熱敏電阻； 以及計算激勵的熱敏電阻的各個溫度上升的前沿的斜率，并且使熱敏電阻的各個溫度上升 的前沿的斜率與流過流體流徑的流體的狀態(tài)等同。
[0012] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有施加的電壓、電阻、溫度和溫 度-電阻曲線；其中，通過給處理單元提供表示流過熱敏電阻的電流量來計算熱敏電阻的 溫度；其中，處理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電 阻的溫度；其中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及施加到熱敏電阻的電 壓來計算熱敏電阻的電阻。
[0013] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有電壓降、電阻、溫度和溫度-電阻 曲線；其中，通過給處理單元提供跨過熱敏電阻的電壓降來計算熱敏電阻的溫度；其中，處 理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電阻的溫度；其 中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及跨過熱敏電阻的電壓降來計算熱 敏電阻的電阻。
[0014] 在本發(fā)明的進一步方面中，流體流徑是水分析器的流體流徑；其中，水分析器進一 步包括顯示器，該顯示器指示流體流徑中的流體是否正常流動、停滯或者包含氣泡。
[0015] 在本發(fā)明的另一方面中，一種用于流體流徑的流量傳感器電路包括：處理單元、自 熱式熱敏電阻以及恒壓源或恒流源；其中，熱敏電阻位于流體流徑中；流量傳感器電路配 置為：在第一時間段（Tl)期間將高電流施加至熱敏電阻；當在第二時間段（T2)期間將高 電流施加至熱敏電阻時，利用處理單元獲得熱敏電阻的溫度的多個測量結(jié)果；使用處理單 元計算在T2期間獲得的測量結(jié)果的平均值（T2av)和標準偏差（T2sd);在第三時間段（T3) 期間將低電流施加至熱敏電阻；當在第四時間段（T4)期間將高電流施加至熱敏電阻時，利 用處理單元獲得熱敏電阻的溫度的多個測量結(jié)果；利用處理單元計算在T4期間獲得的測 量結(jié)果的平均值（T4av)和標準偏差（T4sd);以及利用處理單元使用T2sd和T4sd來確定 流徑的狀態(tài)。
[0016] 在本發(fā)明的進一步方面中，處理單元配置為通過將T2sd、T4sd、T2av和T4av中的 至少一個與氣泡堵塞標準偏差閾值和空氣阻塞標準偏差閾值相比較以判斷流徑是否正常 流動、包含氣泡或堵塞、或者包含空氣或阻塞來確定流徑的狀態(tài)。
[0017] 在本發(fā)明的進一步方面中，處理單元進一步配置為通過將T2av和T4av之間的差 與空氣閾值和阻塞閾值相比較以判斷流徑是否阻塞或包含空氣來確定流徑的狀態(tài)。
[0018] 在本發(fā)明的進一步方面中，處理單元進一步配置為通過將T2sd、T4sd、T2av和 T4av中的至少一個與標定閾值、標準偏差低溫故障閾值和平均低溫故障閾值中的至少一個 相比較以判斷熱敏電阻是否被標定、流量傳感器電路是否斷開、流量傳感器電路是否具有 故障或流量傳感器電路是否正常操作來確定流量傳感器電路的狀態(tài)。
[0019] 在本發(fā)明的進一步方面中，熱敏電阻是IC熱敏電阻，并且，流量傳感器電路進一 步包括TC熱敏電阻；其中，處理單元進一步配置為通過將標定閾值與IC熱敏電阻的T4av 和TC熱敏電阻的T4av之間的差的絕對值相比較以判斷IC熱敏電阻和TC熱敏電阻是否被 標定來確定流量傳感器電路的狀態(tài)。
[0020] 在本發(fā)明的進一步方面中，處理單元進一步配置為通過將T2sd與標準偏差低溫 閾值相比較以判斷熱敏電阻是否在讀取實際溫度，通過將T2av和T4av之間的差與平均低 溫閾值相比較以判斷熱敏電阻是否自熱，以及通過將T2av和T4av中的至少一個與高溫電 子故障閾值和低溫電子故障閾值中的至少一個相比較以判斷流量傳感器電路中是否存在 電子故障來確定流量傳感器電路的狀態(tài)。
[0021] 在本發(fā)明的另一方面中，一種確定流體流徑的狀態(tài)的方法包括：提供流量傳感器， 該流量傳感器具有處理單元和自熱式熱敏電阻；其中，熱敏電阻位于流體流徑中；在第一 時間段（Tl)期間利用高電流激勵熱敏電阻；當在第二時間段（T2)期間將高電流施加至熱 敏電阻時，使用處理單元獲得熱敏電阻的溫度的多個測量結(jié)果；使用處理單元計算T2期間 獲得的測量結(jié)果的平均值（T2av)和標準偏差（T2sd);在第三時間段（T3)期間利用低電流 激勵熱敏電阻；當在第四時間段（T4)期間將低電流施加至熱敏電阻時，使用處理單元獲得 熱敏電阻的溫度的多個測量結(jié)果；使用處理單元計算在T4期間獲得的測量結(jié)果的平均值 (T4av)和標準偏差（T4sd);以及使用處理單元用T2sd和T4sd來確定流徑的狀態(tài)。
[0022] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有施加的電壓、電阻、溫度和溫 度-電阻曲線；其中，通過給處理單元提供表示流過熱敏電阻的電流量來測量熱敏電阻的 溫度；其中，處理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電 阻的溫度；其中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及施加至熱敏電阻的電 壓來計算熱敏電阻的電阻。
[0023] 在本發(fā)明的進一步方面中，激勵的熱敏電阻具有電壓降、電阻、溫度和溫度-電阻 曲線；其中，通過給處理單元提供跨過熱敏電阻的電壓降來測量熱敏電阻的溫度；其中，處 理單元使用熱敏電阻的電阻值和熱敏電阻的溫度-電阻曲線來計算熱敏電阻的溫度；其 中，處理單元使用歐姆定律、流過熱敏電阻的電流量以及跨過熱敏電阻的電壓降來計算熱 敏電阻的電阻。
[0024] 在本發(fā)明的進一步方面中，流體流徑是水分析器的流體流徑；其中，水分析器進一 步包括顯示器，該顯示器指示流體流徑是否正常流動、包含氣泡或堵塞、或者包含空氣或阻 塞。
[0025] 在本發(fā)明的進一步方面中，顯示器進一步指示流量傳感器電路是否斷開、流量傳 感器電路具有故障或者流量傳感器電路正常操作。
[0026] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明的優(yōu)點將從本發(fā)明的實施例的以下描述變得更加顯 而易見，已經(jīng)通過說明的方式示出和描述了這些實施例。應當認識到，本發(fā)明能夠具有其他 不同的實施例，并且能夠在許多方面對其細節(jié)進行修改。
【附圖說明】
[0027] 本發(fā)明的這些和其他特征及其優(yōu)點參照伴隨的圖解性附圖通過舉例的方式在現(xiàn) 在將要描述的本發(fā)明的實施例中具體說明，其中： 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用自熱式熱敏電阻的水分析器的流徑； 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用自熱式熱敏電阻的水分析器的流徑； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用自熱式熱敏電阻的水分析器的流徑； 圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用用于單個流徑的自熱式熱敏電阻的恒壓流量 傳感器電路； 圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用用于多個流徑的自熱式熱敏電阻的恒壓流量 傳感器電路； 圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用用于單個流徑的自熱式熱敏電阻的恒流流量 傳感器電路； 圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的采用用于多個流徑的自熱式熱敏電阻的恒流流量 傳感器電路； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于自熱式熱敏電阻的外殼； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于自熱式熱敏電阻的外殼； 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的通過水分析器的在正常水流條件下的熱敏電阻的 溫度響應； 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的通過水分析器的在間隔的停滯流體流條件下的熱 敏電阻的溫度響應； 圖10示出了根