本发明涉及一种能够测定液体温度以及所述液体在所述温度下的电导率的方法和感应装置。感应装置包括用于提供温度测量数据的至少一个温度传感器，所述的温度传感器被如此安排以至于当所述的感应装置被浸入到液体中时，温度传感器与液体是物理隔绝的。装置进一步包括电导率传感器、含有温度特性的存储工具以及处理器。处理器被安排用以即时地测量液体的电导率并用于评估温度测量数据从而根据温度特性测定液体的温度。
1.一种感应装置(1)，其能够测定液体的温度以及在所述的温度下的所述液体的电导率，其中感应装置包括至少一个温度传感器(3)用于提供温度测量数据，所述的温度传感器被这样安排以至于当感应装置被浸入到液体中时，温度传感器与液体是物理上隔绝的，其中装置进一步包括：电导率传感器，该电导率传感器被安排用于提供传导率测量数据以测定液体的电导率；
存储工具(4)，该存储工具包含所述温度传感器的一个或多个温度响应特性，每一个温度响应特性都显示出所述的温度传感器的温度变换作为在温度间隔中的时间的函数；
处理器(7)，其用于处理所述的传导率测量数据以及所述电导率传感器和所述至少一个温度传感器的温度测量数据；
当感应装置被浸入到液体中时根据所述的传导率测量数据实质上即时地测量所述的电导率，以及当感应装置被浸入到液体中时，在初始温度和在浸入到液体中后测量的中间温度之间的所述温度响应特性的所述温度间隔的一小部分中测量的温度传感器的所述温度测量数据，从而使用一个或多个存储的温度响应特性来测定所述液体的温度。
2.根据权利要求1所述的感应装置(1)，其中所述的存储工具包含关于所述液体的电导率的温度关系式的校正数据，以及所述处理器被安排用以根据所述的校正数据来校正所述测量的电导率从而测定在不同于所述液体的所述温度的进一步温度下的校正的电导率。
3.根据权利要求1或2所述的感应装置(1)，其中用于估计所述温度测量数据的所述温度间隔的所述一小部分是小于0.25。
4.根据权利要求1或2所述的感应装置(1)，其中所述的温度间隔范围从20℃到60℃。
5.根据权利要求1或2所述的感应装置(1)，其中用于估计所述温度测量数据的所述温度间隔的所述一小部分是被预先确定的、固定的温度间隔。
6.根据权利要求5所述的感应装置(1)，其中所述的预先确定的、固定的温度间隔的范围是从32.5℃到37.5℃。
7.根据权利要求中1或2所述的感应装置(1)，其中所述的处理器被安排以用于通过对在初始温度和中间温度之间由温度传感器所测量的温度变量进行即时地测定所述液体的所述温度。
8.根据权利要求1或2所述的感应装置(1)，其中所述的处理器(7)被安排用以将所述的测定的电导率存储在所述的存储工具中，并且用于在新测定的电导率低于存储的测定的电导率时用所述的新测定的电导率替换所述存储的电导率。
9.根据权利要求2的感应装置(1)，其中所述的存储工具包含关于溶解在所述液体中的洗涤剂在液体的所述进一步温度下的洗涤剂电导率的数据，以及所述的处理器被安排用以测定表示所述液体中的洗涤剂短缺的传导率极限值，所述的极限值是所述的测定的电导率或者所述的校正的电导率与所述的洗涤剂电导率的和。
10.根据权利要求9所述的感应装置(1)，其中所述的处理器被安排用以测定含有溶解的洗涤剂的所述液体的电导率数值，并用于一旦测得含有溶解的洗涤剂的液体的电导率数值低于所述的极限值时提供一个警报信号。
11.根据权利要求1或2所述的感应装置(1)，其中所述的感应装置是能够漂浮在液体中的装备齐全的、无线的装置。
12.根据权利要求10所述的感应装置(1)，其中所述的感应装置包括发信号装置，其被这样安排以至于该发信号装置被启动以响应所述的警报信号。
13.一种测定液体的温度以及所述的液体在所述的温度下的电导率的方法，所述的方法通过使用能够测定所述温度和所述电导率的感应装置，其中所述的感应装置包括至少一个温度传感器(3)用于提供温度测量数据，所述的温度传感器被这样安排以至于当感应装置被浸入到液体中时所述的温度传感器与液体是物理隔绝的，以及其中所述的感应装置包括至少一个传导率传感器用于提供传导率测量数据用以测定所述液体的电导率，所述的方法包括的步骤有：根据所述传导率传感器的所述传导率测量数据实质上即时地测量所述的电导率，在初始温度与感应装置被浸入到液体中后的中间温度之间估计所述的温度测量数据，所述的中间温度低于所述液体的所述温度，以及通过将所述的估计的温度测量数据与温度传感器的温度响应特性进行比较来测定液体的温度，每一个温度响应特性都表示作为温度间隔中的时间函数的温度传感器的温度变化，其中所述的温度间隔包括所述的初始温度和所述的中间温度。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括根据校正数据对所述测定的电导率进行校正的步骤，以测定不同于液体温度的进一步温度下的电导率，其中所述的校正数据是关于液体的电导率的温度关系式。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中初始温度和中间温度确定了所述温度间隔的一小部分的范围，其中所述的一小部分是小于0.25。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述的温度间隔的范围是从20℃到60℃。
17.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述的初始温度和中间温度确定了预先确定的、固定的温度间隔。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述的预先确定的、固定的温度间隔的范围是从32.5℃到37.5℃。
19.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述的方法进一步包括在所述的初始温度和所述的中间温度之间为温度变化确定时间间隔的步骤。
20.根据权利要求13或14所述的方法，进一步包括的步骤有：存储所述的测定的电导率；
如果新测定的电导率低于所述的存储的电导率数值，则用所述新测定的电导率替换存储的电导率。
21.根据权利要求14所述的方法，进一步包括测定表示液体中洗涤剂短缺的传导率极限值的步骤，所述的极限值是所述电导率或校正的电导率中的一个与在一个或多个所述液体温度下和所述的进一步温度下溶解在液体中的洗涤剂的电导率的和。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括的步骤有：
如果所述的测量的具有溶解的洗涤剂的液体的电导率低于所述的极限值则提供警报信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其中发信号装置被启动以响应所述的警报信号。
感应装置和方法
技术领域
[0001] 本发明是关于一种感应装置和使用该装置的方法。具体的说，本发明涉及的是能够确定液体的温度，优选的是清洗液体，以及液体在所述温度下的电导率的感应装置。
背景技术
[0002] 用于测定电导率和温度的感应装置可以被用来监控洗涤(清洗)过程以用来，例如，确定对洗涤过程有用的洗涤剂的浓度以及在需要的时候再填充(填满)洗涤剂。尽管电导率是洗涤剂浓度的一个度量，温度也是可以被测定的，因为电导率是取决于温度的。
[0003] US4,733,789描述了对在器具清洗机器中的清洗水的浓度进行控制的方法和装置，在其中，器具清洗溶液的传导率被测量，温度也被测量，以补偿只与清洗溶液的温度变化有关的明显的浓度变化。
[0004] 以本申请的申请人名义的EP 1,704,810描述了一种设备齐全的且无线的监控装置，例如，其用于对相对较小的工业洗碗机内的清洗过程的监控，这个装置监控了清洗液体的电导率和温度。在监控装置中的温度传感器与液体是物理上隔绝的，其是由保护传感器免受难闻的化学环境的材料所封装的，其中监控装置在洗碗过程中运行。所公开的监控装置使用储存的电导率的极限值，低于这个极限值，就表示清洗液体的洗涤剂浓度太低了，并向用户发出警报。
[0005] 通过测量电导率和温度来确定洗涤剂的量存在质量的问题，具体的说就是没有洗涤剂的水的电导率从一个地理区域到另一个地理区域是变化的。这个变化要大于洗涤剂添加剂的影响。为了补偿这个变化以测定可靠的极限值，就期待获得关于电导率和温度的信息，在其中，没有溶解的洗涤剂的清洗液体的电导率被测定。然而，感应装置的使用者频繁地将感应装置浸入在清洗液体中，几乎是同时将洗涤剂添加到液体中。但是水的电导率可以迅速地被测量出来，相关的温度不能作为在感应装置中温度传感器的物理上被封装的结果。
[0006] 因此，现有技术中就需要一种感应装置，其能够快速并准确地确定液体的温度以及在这样的温度下的电导率。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供这样的一种感应装置。这个目的由权利要求1中的感应装置和权利要求15中的方法所实现。
[0008] 本发明可以确定本质的洗涤剂自由液体的电导率和温度两者。电导率是实质上是即时测量的，优选的是从浸入到液体中的30秒内，更优选的是在20秒内，还有更优选的是在15秒内，以及最优选的是10内来确定电导率。电导率可以通过测量电阻抗来测定。注意，在上面所述的这些时间限制内，可以执行多次测量，而不是单一的测量。这些多次测量可以被平均以确定本质上洗涤剂自由液体的电导率。由于温度传感器与液体是物理隔绝的，因此电导率已经被实质上即时测量的水的温度的确定可以通过评估在出示温度和中间温度之间的传感器的温度响应特性的仅仅一小部分中的温度测量数据。与这个评估的一小部分相关的时间被如此选择，以至于洗涤剂还没有显著地溶解在液体中。没有必要等到传感器达到液体的温度(在这个温度下液体的传导性被测量)，因为温度响应特性能够快速地并准确地测定液体温度。必然的是，与这个电导率相关的电导率和温度两者都可以被快速地并可靠地确定。
[0009] 本发明的一个实施方案在权利要求2和16中被限定。这个进一步的温度可以是一个参考温度，在这个温度下，溶解在所述液体中的洗涤剂的电导率是已知的，而且其中温度接近实际的清洗温度，或者就是实际的清洗温度。
[0010] 本发明的进一步的实施方案在权利要求3和15中被限定。已经确定的是，对于温度间隔的这样的一小部分，液体的温度可以通过以十分快速的方式被准确地确定出来。
[0011] 本发明的另一个实施方案在权利要求4和16中被限定。这个实施方案对应感应装置的实际应用的场合，其中感应装置是处在室温下，液体接近40-60℃。
[0012] 本发明的又一实施方案在权利要求5-7和16-18中被限定。通过适当选择一个固定的温度变化，可以进行具有高精度的短时间测量以用于测定与即时测量的电导率相关联的液体的温度。
[0013] 在权利要求8和19中所限定的实施方案中，所限定的测量是用于这样的一种场合，其中感应装置第一次被浸入到已经含有溶解的洗涤剂的液体中。在因此而获得的电导率的基础上所测定的极限值是不可靠的。当感应装置随后被浸入到实质上与溶解的洗涤剂分离的液体中时，原来存储的电导率被测定的合适的电导率所替换以确定可靠的极限值。
[0014] 在权利要求9中所限定的本发明的实施方案的优点是表示洗涤剂短缺的极限值是自动确定的。在用于即时测定电导率的液体的温度实质上等于洗涤过程的实际温度的情况下，即时测定的电导率可以被使用，而不是校正的电导率。关于溶解在液体中的洗涤剂的电导率的存储的数据可以简单的是一个常量，以及更复杂的数据，比如曲线拟合，而且其取决于多个因素，例如，洗涤剂的化学构成。
[0015] 在权利要求10-12，21和22中所限定的本发明的实施方案提供了一种适当的感应装置，其能够在清洗机器的清洗液体中的洗涤剂短缺的情况下向用户发出警报。
[0016] 本发明接下来将结合附图进行更加详细的描述，其中附图示意性地示出本发明的实施方案。可以清楚的是，本发明并没有将其限制在这些实施例或实施方案中。
附图说明
[0017] 在附图中：
[0018] 附图1示出根据本发明的实施方案用于感应装置的漂浮体；
[0019] 附图2示意性地示出并入到附图1中的漂浮体中的感应装置；
[0020] 附图3示意性地示出在本发明的感应装置中所应用的温度响应特性；
[0021] 附图4是示意性地表示用于在水硬度方面不同的多个地理区域的含有洗涤剂的水的电导率的条图；
[0022] 附图5是示意性地示出附图1的装置所实施的本发明的方法的方块图；
[0023] 附图6是示意性地示出在本发明装置的实施方案中的传导率测量数据构造的曲线图。
具体实施方式
[0024] 附图1和2示意性地显示了根据本发明的实施方案并入到壳体2中的感应装置1。在所示的实施方案中，感应装置1是装备齐全的、无线的装置，其能够漂浮在洗涤机器(未示出)中的液体中而且能够检查在所述的机器中洗涤剂的浓度，如在此被并入本申请作为参考的本申请人的欧洲专利申请第EP 1 704 810中所描述的那样。在将感应装置1装备到它的壳体2中并用树脂将装置1密封在壳体2内之后，就可以在清洗水所构成的敌对(hostile)环境中提供对感应装置1的电路的保护。
[0025] 请注意，在多次循环的清洗循环结束后，清洗液体通常都保留在清洗机器中。通过简单地将监控装置放在(置于)清洗液体中，就可以在一个清洗循环或一系列清洗循环之前将监控装置提供在清洗机器中。
[0026] 在附图2，感应装置1包括温度传感器3，其中当装置1被安装在它的壳体2中时，壳体2使该温度传感器3与外面物理隔绝，并因此与感应装置1被浸入到其中的任何液体隔绝。感应装置1，作为一种装备齐全的装置，其包括内部能量源8用以执行它的监控功能和发信号的功能。在所示出的实施方案中，能量源是电池8。感应装置1还包括由两个电极5所组成的传导率传感器，所述的两个电极5被提供在电路板6上的不同的位置上。适当的电极布线对本领域的技术人员来说都是已知的。电极5，当其被处理器7所激励时，会提供用于测定电极5之间的液体的电导率的测量数据。
[0027] 处理器7，除了其他的方面，可以用于处理来自电极5的传导率测量数据和来自温度传感器3的温度测量数据。
[0028] 存储工具4含有温度传感器3的大量的温度响应特性，这些响应特性将在接下来结合附图3的描述中进行更加详细的描述。
[0029] 处理器7被这样安排以至于一旦通过电极5之间的电导率的实质上的即时测量检测到感应装置1被浸入到液体中就会进行自启动，并根据所述的传导率传感器的测量数据开始测定电导率。
[0030] 作为一个实施例，测量被执行五次，其中间隔大约2、3秒钟，并且所测量的传导率随后被平均以确定实质上的洗涤自由液体的电导率。此外，处理器7评估初始温度和中间温度之间的温度差别的一小部分中所测量的温度传感器3的温度测量数据，并借此通过使用在存储工具4中储存的温度响应特性来确定液体的温度，其中所述的中间温度在感应装置1被浸入到液体后要低于液体的温度。由于所测量的温度间隔仅是感应装置1的初始温度和围绕它的液体之间的温度间隔的一小部分，所以液体温度可以被迅速地确定，这将在随后进行解释。
[0031] 实际的清洗温度与感应装置1被浸入到液体中那一刻的液体温度不是必然相等的，比如水要比理想的清洗温度要凉一些，原因在于(例如)为了补偿在先前的清洗循环结束时在排除清洗水的过程中的水的缺失而添加的冷的洗涤自由水。因此，存储工具4含有关于洗涤自由水的电导率与温度的关系的校正数据，而且处理器7被安排用于根据校正数据来校正所测定的电导率用以测定在进一步的温度下的校正的电导率。所述的进一步的温度是指清洗温度。在这个实施方案中，所述的校正数据包括一个公式，该公式用具有实质上溶解的洗涤剂的水的温度作为输入数据和用在进一步的温度下水的电导率作为输出数据。
[0032] 在所示的本发明的实施方案中，校正数据由多条曲线组成，由此用于给定硬度的洗涤自由水的每一条这样的曲线都表示水的传导率与它的温度之间的关系。
[0033] 在感应装置1中，处理器7被安排用于将测量的和/或确定的电导率值存储在所述的存储工具4中，并且，如果在后面的清洗期间中所述的其他的测量的电导率值低于存储的数值，那么该处理器7就用另一个测量的电导率数值替换所述的存储的数值。通过这种替换的方式，就可以保证洗涤自由水的电导率是在最干净的水中进行测量的(其中感应装置1过去就是被浸入到这种最干净的水中而且进行了它的第一次测量)，因此存储的传导率是最佳的数值来表示洗碗机被安装在其中的区域中的水的硬度。
[0034] 感应装置1的处理器7进一步被安排用以为电导率测定极限值，这样一来，极限值示出洗涤剂在液体中的短缺。为了测定所述的极限值，处理器7使用溶解在液体中的洗涤剂的电导率的数据，其中数据被存储在存储工具4中。如果清洗液体的温度实质上等于电导率被测定时的温度，那么通过将洗涤剂的传导率与清洗液体的传导率的相加就可以测定出该极限值。如果清洗液体的温度实质上不同于电导率被测定时的即时的温度(即，进一步的温度不同于液体的温度)，那么通过将洗涤剂的传导率与校正的电导率相加就可以获得极限值。
[0035] 处理器7被进一步安排，以至于在确定溶解了洗涤剂的清洗液体的电导率数值之后可以向RF发送器9提供警报信号，该发送器9使用天线19随后发送信号。然后这个信号被接收器(未示出)所接收，该接收器闪烁一种光和/或产生一种可听得见的嘟嘟的信号来提示清洗机器的操作者装填洗涤剂。在可替代的实施方案中，同样没有被示出，所述的接收器是位于清洗机器上的装备齐全的自动给料单元的部分，并且刺激这个单元。在可替代的实施方案中，在感应装置1和接收器/发送器之间的双向连通是可能的，例如，询问感应装置1是否洗涤剂的量仍然是充足的，并且立刻获得回答。关于发出信号的可替代的适当的实施方案在本申请人的欧洲专利申请第EP 1 704 810中有描述，该申请在此被并入本文作为参考。
[0036] 在附图3中，示出三个温度响应特性A、B、C，它们都被存储在感应装置1的存储工具4中。所述的特性表示当具有初始温度的感应装置作为整体被浸入到液体中时将会发生的传感器的热响应，即，温度作为时间的函数而改变，其中所述的液体在组成方面与洗涤自由清洗液体实质上相同(在这个例子中是水)，并且有不同于初始温度的温度。特性A、B、C从20℃的感应装置1的初始温度开始分别到40℃、50℃、60℃的液体温度。
[0037] 特性A、B、C通过将感应装置1浸入到水中并测量装置的热响应来获得。作为替代的，它们可以通过其他的方式来获得，例如，装置的热响应的数学上的模型化以及数字模拟。在存储工具4中的特性A、B、C的表达方式可以是任何适合存储的格式，例如数学公式或者数字表格。
[0038] 使用所述的温度响应特性A、B、C，处理器7按照如下顺序测定清洗水的温度。首先，在装置1浸入到水中后，使用温度传感器3测量固定的温升，并测量这在处理器7中所花费的时间量。在附图3中，温升由T1(初始温度)和T2(中间温度)之间的增加和时间t1、t2来表示。然后，处理器7计算Δt＝t2-t1并示出哪条曲线与T1、T2、ΔT最佳匹配；在附图3中，是曲线B，其具有50℃的末端温度。使用特性曲线来测定液体温度的其他的方式是可以想的到的，比如使用固定时间间隔和可变温度间隔。然而，固定温度间隔具有允许特有的迅速和准确测定液体温度的优点。在附图3中，T1和T2分别是32.5℃和37.5℃，因此间隔是5℃，这就意味着测量发生在20℃和50℃之间的温度间隔的相对很小的一部分中，所述的部分少于0.25。测量在浸入后会立即发生，这是因为测量依赖于具有相对较大温度变化率的加热响应的一部分。作为结果，水的温度可以被快速地并且准确地被测定，而最后的洗涤剂还没有溶解在清洗液体中。
[0039] 显然，如果时间Δt’或Δt”被确定，液体的温度被分别确定为40℃或60℃。
[0040] 附图4示出在四个区域I、II、III、IV之间水硬度中的差别，以及这些差别对含有洗涤剂的清洗液体的整个电导率E(μs)的影响。举例来说，在区域III中，水是硬的，为水的电导率贡献2.400西门子(Siemens)，而刚刚能满足清洗的洗涤剂的浓度的贡献只有1.600西门子(Siemens)。可以看出来，水的整体传导率本质上是这两个分别的传导率的和。这个和等于极限值，所述的极限值可以根据本发明描述的用于发出信号报告洗涤剂短缺的实施方案的方法和装置所自动设置。
[0041] 附图5示出根据本发明在附图1的装置中实施的方法。首先，在步骤100，装置浸入到水中，从它的休眠模式启动到它的活动模式，并在步骤200开始测量数据用于测定电导率和水的温度。在步骤210，电导率从测量的电阻抗数据中被确定，这将在附图6中进行更加详细的描述。与步骤210并行的是步骤220，其通过评估在32.5℃的初始温度和装置被浸入到水中后的37.5℃的中间温度之间所获得的温度测量数据以及借助近似于附图3中所示的那些温度响应特性来推断温升，水的温度被确定。
[0042] 接下来，在步骤230，水(是指本质上的洗涤自由水)的传导率被计算，其是结合了在校正数据的基础上对它的温度校正来计算的，所述的校正数据包括水的电导率的温度关系式。在步骤240，一个设置点被确定，作为校正的传导率和与所确定的水温度相同温度的水中溶解的洗涤剂的传导率的和。溶解在水中的洗涤剂的传导率是60℃下的传导率，这个温度接近于或者就是清洗的温度，而且标准的传导率数值在本领域是公知的。在可替代的实施方案中，溶解在水中的洗涤剂的传导率是从列出在接近于清洗温度的大量的温度下的传导率的表中获得的。
[0043] 在步骤250，如果测量的传导率低于设定值，那么警报信号就会被触发，这样会导致由发光二极管发出具有高强度的闪烁发射的红光，其在步骤260中示出。在相同的步骤250中，发光二极管将会被刺激而发出绿光，如步骤270所表示的。这样就达到了示出在清洗水中有充足洗涤剂的目的。在步骤250的后面是步骤280，在其中水的电导率再一次被测定。在正常的使用中，这个第二次测量发生在洗涤剂已经溶解的水中。水的温度也是再一次被测量，这一次不需要推断。在洗涤清洗循环中，步骤250和280以规则的间隔而重复，如箭头290所示。一旦装置从水中被拿出(优选的是在清洗循环完成之后)，装置将从活动模式变为休眠模式(这种转变没有在附图5中被示出)。
[0044] 在附图6中示出的是如何从两个电极5之间的液体的测量的阻抗值中确定液体的电导率。首先，通过测量在电极5两端给定的电压下的电流来确定阻抗值。接下来，从在早先阶段中经过试验确定的阻抗与传导率的关系曲线中读出传导率，其中附图6所示的曲线只是一种实施例。
[0045] 附图6还示出如何从电导率的设定值(如在附图5的步骤240中所确定的)中确定电阻抗的设定值。电导率的设定值的确定，在步骤240，是通过将本质上的洗涤自由水的测定的传导率加到有洗涤剂溶解在其中的水的传导率来确定的，在附图6中，X1和Y1分别表示的是一种情况，X2和Y2分别表示的是另一个情况。接下来，电阻抗的设定值从曲线中因此被计算出来的传导率设定值处被读出。数值X1表示在水中有相对很少的电导颗粒的一种情况，比如电离盐，其被认为是软水。数值X2表示的是“硬水”。在这个实施例中，Y1和Y2表示0.9克/公升的洗涤剂浓度，其等于1600μSiemens的传导率。
[0046] 所示出的实施例仅仅是作为举例说明的目的，而并不是作为对本发明的一种限制。例如，附图2的电路并不是必须是用于小工业洗涤机器的装备齐全的、无线监控装置的一部分，可以替换为固定在较大清洗机器的一部分。此外，测量的温度范围可以不同于在实施例中所使用的32.5℃和37.5℃之间的间隔。各种其他的修正都是可能的，而且都没有超出权利要求所限定的本发明的范围。
