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原文传递用于确定溶液中物质浓度的系统和方法

专利名称：	用于确定溶液中物质浓度的系统和方法
摘要：	描述了协同使用光学传感器和电磁传感器检测溶液中一种或多种物质浓度的系统和方法。在根据实施例的协同光学和电磁传感器的物质浓度检测器运行时，协同地使用光学传感器和电磁传感器两者以检测具有某种物理特征的物质浓度，该物理特征和一个或另一个传感器不兼容，和/或该物质的测量会受到样本中另一种物质的影响。例如，实施例经配置协同使用光学和电磁传感器，用来检测溶液中金属离子和酸的浓度，例如用于实时物质浓度检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	中国香港;81
申请人：	香港应用科技研究院有限公司
发明人：	吴梦婷;陈振忠;张春
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201980000295.3
公开号：	CN109923415A
代理机构：	深圳新创友知识产权代理有限公司
代理人：	江耀纯
分类号：	G01N33/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	中国香港新界沙田香港科学园科技大道东二号光电子中心5楼
主权项：	1.一种用于确定溶液中一种或多种物质浓度的系统，所述系统包括：光学传感器，其经配置以测量所述溶液的关于所述一种或多种物质中第一物质的光学特性；电磁传感器，其经配置以测量所述溶液的关于所述第一物质以及所述一种或多种物质中第二物质的电磁特性，其中所述光学传感器和所述电磁传感器在样本流路上以并行方式配置，用于采样所述溶液；处理器，其具有逻辑，经配置以使用从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据和从所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的物质数据的组合，来确定所述第二物质的浓度。 2.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学传感器至少部分地由于所述第二物质的物理特征而无法直接检测所述第二物质的浓度，其中所述电磁传感器在所述第一和第二物质两者都出现在所述溶液中时无法准确检测所述第二物质的浓度。 3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二物质是金属离子。 4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一物质是酸。 5.根据权利要求4所述的系统，其中所述金属离子包括铝离子，其中所述酸包括硫酸，其中所述溶液包括在金属处理过程中使用的溶液。 6.根据权利要求3所述的系统，其中所述溶液是包含所述金属离子污染物的水。 7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器的逻辑经配置以从由所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的所述物质数据中减去由所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据，以在所述溶液仅包含两种未知化学物质时确定所述第二物质的浓度。 8.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器的逻辑经配置以当所述溶液包含三种或更多种未知化学物质时实施线性回归分析或线性拟合分析以确定所述第二物质的浓度。 9.根据权利要求1所述的系统，还包括：一个或多个温度传感器，其中所述处理器的逻辑经配置以使用从所述一个或多个温度传感器得出的数据，对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据和从所述电磁传感器得出的所述物质数据中的至少一个提供温度补偿。 10.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器的逻辑经配置以对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据和从所述电磁传感器得出的所述物质数据进行归一化。 11.根据权利要求1所述的系统，其中所述并行配置的所述样本流路为所述光学传感器和所述电磁传感器提供了所述样本的不同流速、不同样本体积、或其组合。 12.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学传感器包括发光二极管LED光学传感器配置，所述LED光学传感器配置的光发射器和光接收器并排配置在一个样本腔两侧，所述样本腔宽度在1-3mm的范围内，其中所述电磁传感器包括感应传感器配置，感应传感器靠近一个样本腔放置，所述样本腔尺寸适于容纳适当量的样本用于感应感测。 13.一种测定溶液中一种或多种物质浓度的方法，所述方法包括：使用光学传感器，测量所述溶液的关于一种或多种物质中第一物质的光学特性；使用电磁传感器，测量所述溶液的关于所述第一物质和所述一种或多种物质中第二物质的电磁特性，其中所述光学传感器和所述电磁传感器在样本流路上以并行方式配置，用于采样所述溶液；使用由基于处理器的系统执行的逻辑，从由所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据和由所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的物质数据的组合，来确定所述第二物质的浓度。 14.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述第二物质的浓度包括：将从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据和从所述电磁传感器得出的物质数据，进行归一化；通过对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据和从所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的所述物质数据进行组合，从所述组合产生的数据，而形成一个矩阵；使用所述矩阵来预测所述第二物质的浓度。 15.根据权利要求14所述的方法，还包括：通过使用所述光学传感器测量所述溶液关于已知浓度的所述第一物质的光学特性，通过使用所述电磁传感器测量所述溶液关于已知浓度的所述第一和第二物质的电磁特性，得出校正矩阵。 16.根据权利要求13所述的方法，其中所述光学传感器至少部分地由于所述第二物质的物理特征而无法直接检测所述第二物质的浓度，其中所述电磁传感器在所述第一和第二物质两者都出现在所述溶液中时无法准确检测所述第二物质的浓度。 17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二物质是金属离子。 18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一物质是酸。 19.根据权利要求17所述的方法，其中所述金属离子包括铝离子，其中所述酸包括硫酸，其中所述溶液包括金属处理过程中使用的溶液。 20.根据权利要求17所述的方法，其中所述溶液是包含所述金属离子污染物的水。 21.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述第二物质的浓度包括：使用所述基于处理器的系统执行的所述逻辑，从由所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的所述物质数据中减去由所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据，以在所述溶液仅包含两种未知化学物质时确定所述第二物质的浓度。 22.根据权利要求13所述的方法，其中确定所述第二物质的浓度包括：使用所述基于处理器的系统执行的所述逻辑，当所述溶液包含三种或更多种未知化学物质时实施线性回归分析或线性拟合分析以确定所述第二物质的浓度。 23.根据权利要求13所述的方法，还包括：使用从所述一个或多个温度传感器得出的数据，对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据和从所述电磁传感器得出的所述物质数据中的至少一个提供温度补偿。 24.根据权利要求23所述的方法，还包括：对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的所述物质数据和从所述电磁传感器得出的所述物质数据进行归一化。 25.根据权利要求13所述的方法，其中所述并行配置的所述样本流路为所述光学传感器和所述电磁传感器提供了所述样本的不同流速、不同样本体积、或其组合。 26.根据权利要求13所述的方法，其中所述光学传感器包括发光二极管LED光学传感器配置，所述LED光学传感器配置的光发射器和光接收器并排配置在一个样本腔两侧，所述样本腔宽度在0.01mm至50mm的范围内，其中所述电磁传感器包括感应传感器配置，感应传感器靠近一个样本腔放置，所述样本腔尺寸适于容纳适当量的样本用于感应感测。 27.一种用于确定溶液中一种或多种物质浓度的系统，所述系统包括：光学传感器单元，其包括光学传感器和样本腔，其经配置以测量所述溶液关于所述一种或多种物质中第一物质的光学特性，其中所述光学传感器包括发光二极管LED发射器和光接收器，所述LED发射器和光接收器并排配置在所述样本腔两侧，所述样本腔宽度在0.01mm至50mm的范围内；电磁传感器单元，其包括感应传感器和样本腔，其经配置以测量所述溶液关于所述第一物质和所述一种或多种物质中第二物质的电磁特性，其中感应传感器靠近所述样本腔放置，所述样本腔的尺寸适于容纳适当量的样本用于感应感测，其中所述光学传感器和所述电磁传感器在样本流路中并行配置，用于对所述溶液进行取样，为所述光学传感器和电磁传感器提供样本的不同流速、不同样本体积、或其组合；至少一个温度传感器；处理器，其经配置以使用从所述至少一个温度传感器获得的数据，对从所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据和从所述电磁传感器得出的物质数据中的至少一个数据提供温度补偿；对由所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据和从所述电磁传感器得出的物质数据进行归一化；至少部分地通过从由所述电磁传感器测量的所述电磁特性得出的物质数据中减去由所述光学传感器测量的所述光学特性得出的物质数据，或通过实施线性回归分析或线性拟合分析，确定所述第一物质或所述第二物质中至少一个物质的浓度。
所属类别：	发明专利