本技術(shù)涉及工業(yè)、環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過程中多孔介質(zhì)內(nèi)液體的物理和/或化學(xué)參數(shù)的原位連續(xù)監(jiān)測(cè)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)非飽和或部分飽和多孔介質(zhì)環(huán)境中液體的物理和/或化學(xué)參數(shù)的傳感器設(shè)備，例如堆浸、原位浸出、堆料浸出、土壤修復(fù)、材料/能源回收過程以及地表下環(huán)境中水相的遷移和修復(fù)等領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及用于模擬上述環(huán)境和條件的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，例如模擬堆浸的實(shí)驗(yàn)室柱。
背景技術(shù)：
1、以下對(duì)本發(fā)明背景的討論旨在便于理解本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，該討論并不承認(rèn)或認(rèn)可該討論的任何方面是截至申請(qǐng)優(yōu)先權(quán)日的公知常識(shí)的一部分。
2、各種實(shí)驗(yàn)和工業(yè)過程都需要監(jiān)測(cè)多孔介質(zhì)內(nèi)的液體。堆浸就是一個(gè)這樣的工業(yè)過程的示例，其中將溶劑液體(通常是酸)通過一堆碎礦石，以便液體從礦石中釋放/溶解目標(biāo)礦物，然后在堆的底部處被收集為“孕液”或濃縮浸出溶液(pls)，以供進(jìn)一步加工，以隔離/提取目標(biāo)金屬。
3、多孔介質(zhì)液體監(jiān)測(cè)的另一示例是柱浸出，它涉及由含有多孔介質(zhì)的豎直柱構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中液體浸出劑被澆灌到柱的頂部并穿過介質(zhì)，再次收集在柱的底部處以供后續(xù)分析和回收，以測(cè)量或確定介質(zhì)與液體之間的相互作用程度。柱浸出具有廣泛的應(yīng)用，包括用作堆浸應(yīng)用的測(cè)試系統(tǒng)以及市政水測(cè)試應(yīng)用。其他需要監(jiān)測(cè)多孔介質(zhì)液體的示例應(yīng)用包括罐浸出和槽浸出、礦山廢物修復(fù)和土壤修復(fù)。
4、現(xiàn)有的多孔介質(zhì)液體測(cè)試和分析方法存在的問題是，樣本液體的測(cè)試通常是在從介質(zhì)中提取或收集液體后在非原位進(jìn)行的。例如，可以從礦堆內(nèi)收集樣本液體并抽到表面進(jìn)行測(cè)試。另選地，可以在堆(或柱浸出設(shè)備)的底部處收集液體，然后運(yùn)送到設(shè)施的不同部分處的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，甚至可以運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)外。
5、由于樣本液體的化學(xué)和物理性質(zhì)在采樣與測(cè)試之間可能會(huì)發(fā)生變化，因此采樣與分析之間的延遲會(huì)引入不準(zhǔn)確性。例如，氧還原電位(氧化還原)是一個(gè)時(shí)間敏感參數(shù)，由此樣本原位的氧化還原水平可能與將樣本從介質(zhì)中移除并在分析前暴露于氧氣或空氣中一段時(shí)間后測(cè)得的氧化還原水平有顯著差異。
6、此外，非原位和現(xiàn)場(chǎng)外實(shí)驗(yàn)室分析需要時(shí)間，采樣、分析與采取動(dòng)作之間存在滯后時(shí)間，不利于對(duì)環(huán)境或工藝問題做出及時(shí)響應(yīng)。在某些情況下，從多孔介質(zhì)中提取液體的動(dòng)作可能會(huì)干擾工藝參數(shù)(例如，挖掘或?qū)⒉蓸勇窂交蛲ǖ酪氩牧隙阎?。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、因此，期望提供一種用于多孔介質(zhì)應(yīng)用的替代傳感器設(shè)備，其解決現(xiàn)有系統(tǒng)的至少一些上述缺點(diǎn)，或者為液體監(jiān)測(cè)和測(cè)試系統(tǒng)的操作者提供替代選擇。
2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種傳感器設(shè)備，所述傳感器設(shè)備能定位在多孔介質(zhì)的區(qū)域內(nèi)，用于從所述多孔介質(zhì)內(nèi)的液體獲取數(shù)據(jù)，所述設(shè)備包括：傳感器殼體，所述傳感器殼體包括用于將來自所述多孔介質(zhì)的液體接收到所述傳感器殼體中的入口和用于使接收的液體流出所述傳感器殼體的出口，所述設(shè)備被配置用于使接收的液體沿著所述入口與所述出口之間的預(yù)定流路流過所述傳感器殼體；傳感器裝置，所述傳感器裝置在所述傳感器殼體內(nèi)，用于從所述入口與所述出口之間的液體流獲取數(shù)據(jù)，所述傳感器裝置包括一個(gè)或更多個(gè)傳感器，所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器定位在所述流路處以接觸所述液體并且被配置用于測(cè)量所述液體的一個(gè)或更多個(gè)性質(zhì)，以獲取代表多孔介質(zhì)區(qū)域處的所述液體的數(shù)據(jù)；以及過濾裝置，所述過濾裝置被配置用于在所述液體接觸所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器之前從所述液體移除顆粒。
3、本發(fā)明有利地提供了一種傳感器設(shè)備，該傳感器設(shè)備被配置用于定位在待分析的多孔介質(zhì)的區(qū)域內(nèi)，并且使得可以原位實(shí)時(shí)獲取關(guān)于該區(qū)域中的液體的數(shù)據(jù)。與從多孔介質(zhì)中提取樣本后進(jìn)行測(cè)試的現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備相比，本發(fā)明為操作者提供了關(guān)于感興趣區(qū)域內(nèi)液體的化學(xué)和物理性質(zhì)的最新信息。此外，本發(fā)明可以減少采樣與數(shù)據(jù)采集之間的滯后時(shí)間，使得所獲取的數(shù)據(jù)更能代表介質(zhì)內(nèi)的液體，并且樣本的化學(xué)或物理性質(zhì)在采樣與測(cè)試之間發(fā)生變化的機(jī)會(huì)更少。
4、因此，本發(fā)明可以允許對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)的液體進(jìn)行時(shí)間連續(xù)監(jiān)測(cè)，而無需定期獲得樣本并將樣本運(yùn)送到測(cè)試實(shí)驗(yàn)室。例如，本發(fā)明可以允許在進(jìn)入傳感器殼體入口的幾秒鐘內(nèi)從多孔介質(zhì)內(nèi)的液體中獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)慕邮諛屑~。減少的滯后時(shí)間可以提供更具可操作性的信息，并且在某些應(yīng)用(例如工業(yè)過程)中可以使操作者更快地對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)的變化條件做出反應(yīng)。由此本發(fā)明還可以便于閉環(huán)過程控制。
5、本發(fā)明有利地允許通過入口接收的液體在入口與出口之間流過傳感器殼體，并且允許在入口與出口之間進(jìn)行液體的測(cè)量。在出口處，所接收的液體通?？梢苑祷氐蕉嗫捉橘|(zhì)并繼續(xù)其自然流路。在這方面，本發(fā)明有利地配置為不干擾或擾亂體流場(chǎng)，并且代表性地采樣和測(cè)量通過傳感器殼體的液體，并且使測(cè)量的液體返回到多孔介質(zhì)區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的傳感器設(shè)備的尺寸還可以相對(duì)較小，以最小化流場(chǎng)內(nèi)的干擾。例如，在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體的寬度為45mm，長度為80mm。
6、適用于本發(fā)明的多孔介質(zhì)可以是任何這樣的多孔材料：液體流過該多孔材料并且期望針對(duì)該多孔材料對(duì)液體進(jìn)行分析。根據(jù)應(yīng)用，可能的多孔介質(zhì)的示例可以是開采的礦石、開采的礦石廢料、破碎和/或團(tuán)聚的礦石、土壤、泥土、巖石、工業(yè)顆粒、工業(yè)廢物(包括電子垃圾)、煤、粘土或灰/粉煤灰。
7、本發(fā)明尤其適用于堆浸或模擬堆浸的系統(tǒng)，例如，箱式(crib)或柱式浸出設(shè)備?？梢岳斫獾氖?，堆浸過程包括將破碎的礦石放置在襯墊上，然后用浸出劑澆灌以提供滲濾液，然后在池塘或罐中收集滲濾液。根據(jù)礦石、堆的位置和類型、環(huán)境條件等，堆浸中的許多參數(shù)將決定堆浸的有效性、金屬溶解速率、堆浸中使用的消耗品的量等。箱和柱布置主要用于模擬和建模實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的大規(guī)模堆浸應(yīng)用。目前，對(duì)箱和柱布置的分析僅限于確定滲濾液在箱或柱的底部被提取和收集后的參數(shù)。這種方法只能有限地洞察甚至無法洞察原位和實(shí)時(shí)的堆浸操作。因此，本發(fā)明可以允許對(duì)堆浸操作的空間和時(shí)間上的實(shí)時(shí)洞察。
8、本發(fā)明有利地使得能夠在從柱或堆的底部收集滲濾液之前從堆或者從箱式或柱式浸出設(shè)備獲取原位數(shù)據(jù)。因此，本發(fā)明可以為操作者提供洞察，這些洞察可以通知調(diào)整堆浸的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)以改善操作。例如，可以監(jiān)測(cè)材料區(qū)域內(nèi)流體隨時(shí)間的化學(xué)性質(zhì)，這可以通知調(diào)整化學(xué)參數(shù)，以改善從礦石中提取金屬。類似地，從堆或柱設(shè)備內(nèi)的液體原位測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)可以通知優(yōu)化諸如澆灌滴速、氧化流速等物理參數(shù)。
9、本發(fā)明可以允許對(duì)生物浸出過程的連續(xù)監(jiān)測(cè)，并且在某些應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物浸出堆的空間監(jiān)測(cè)。例如，本發(fā)明的傳感器設(shè)備可用于申請(qǐng)人在先的國際專利公開wo2018/068087中描述的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中多個(gè)傳感器設(shè)備可以以二維或三維空間排列分布在多孔材料(例如礦堆)內(nèi)，以獲取來自散料堆內(nèi)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)。
10、本發(fā)明還可以應(yīng)用于較小規(guī)模的浸出應(yīng)用，例如罐浸出和箱浸出，以及大規(guī)模堆料浸出。本發(fā)明提供了對(duì)浸出堆及其化學(xué)參數(shù)的隨時(shí)間的連續(xù)空間監(jiān)測(cè)。這反過來又允許實(shí)時(shí)控制堆浸中的參數(shù)，例如溫度、化學(xué)參數(shù)、化學(xué)濃度(例如酸)、空氣流量、液體流量、曝氣、澆灌間距等。有利地，實(shí)時(shí)控制這些參數(shù)可以提高浸出回收率和效率，有可能采取補(bǔ)救措施以快速響應(yīng)堆的變化，以及減少消耗品(即，浸出所用的材料)。
11、本發(fā)明的特別優(yōu)勢(shì)在于，它可用于具有非穩(wěn)定狀態(tài)和慢流的部分飽和多孔介質(zhì)環(huán)境。例如，液體逐漸滲透過介質(zhì)(如潮濕顆粒)的環(huán)境，例如澆灌的浸出溶液緩慢朝下流過礦堆。本發(fā)明可以有利地在設(shè)備傳感器殼體內(nèi)創(chuàng)建局部飽和條件，以便于傳感器進(jìn)行測(cè)量，否則由于液體與傳感器之間的接觸界面不足，傳感器無法在部分飽和環(huán)境中操作。在這方面，該設(shè)備可以被配置成進(jìn)行流量收集操作，從而收集、阻塞/阻擋有限量的接收流量并將其沿特定方向引導(dǎo)，以便實(shí)現(xiàn)或便于傳感器測(cè)量。
12、在這方面，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種設(shè)備，所述設(shè)備被配置用于定位在部分飽和的多孔介質(zhì)區(qū)域內(nèi)并且用于為所述傳感器裝置的至少一個(gè)傳感器形成局部飽和條件，以便于所述傳感器裝置的數(shù)據(jù)采集。因此，該設(shè)備可以操作以從流經(jīng)多孔介質(zhì)的相對(duì)緩慢流動(dòng)的液體中收集液體，并在傳感器裝置處阻塞/阻擋有限量的液體，以便能夠從液體中獲取數(shù)據(jù)。
13、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述入口與所述出口之間的流動(dòng)被配置為重力進(jìn)料，其中，所述入口位于比所述出口高的水平處，并且所述傳感器裝置位于低于所述入口且高于所述出口的水平處。例如，入口可以定位在傳感器殼體的上側(cè)，并且定向?yàn)樵诙嗫捉橘|(zhì)區(qū)域內(nèi)面朝上。在本發(fā)明的一種形式中，入口沿著傳感器殼體的上側(cè)的大部分延伸，并且其中，在使用時(shí)，入口面朝上。在本發(fā)明的特定形式中，入口具有平面配置并且在使用時(shí)近似水平。
14、在替代配置中，可以借助于重力進(jìn)料之外的其他方式(例如毛細(xì)管(即“芯吸”)流或經(jīng)由泵)來促進(jìn)液體流動(dòng)。在這方面，可以設(shè)想，入口不一定位于傳感器裝置上方，而是可以位于相對(duì)于傳感器裝置的其他位置，并具有適當(dāng)?shù)呐渲?，以允許液體通過入口接收或吸入并流向傳感器裝置。
15、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，傳感器殼體的內(nèi)部提供了傳感器腔室，傳感器裝置容納在該傳感器腔室中。在實(shí)施方式中，入口可以位于傳感器腔室的上方，并且特別地，位于傳感器腔室的豎直上方。入口的尺寸、形狀或構(gòu)造可以被配置為使由入口接收并輸送到傳感器腔室的液體量最大化。在實(shí)施方式中，入口被配置成占據(jù)傳感器殼體的上側(cè)的全部或幾乎全部或大部分。在實(shí)施方式中，入口配置有大約等于傳感器腔室的二維占地面積的面積。因此，入口可以被定尺寸成跨越傳感器腔室的整個(gè)長度和寬度。
16、在對(duì)于液體流速特別低的多孔介質(zhì)應(yīng)用可能是理想的替代實(shí)施方式中，該設(shè)備可以設(shè)有比傳感器腔室的占地面積大的面積。另選地，該設(shè)備可以包括收集裝置，該收集裝置的面積大于入口，并且捕獲收集到的液體并將其朝向入口引導(dǎo)。例如，該設(shè)備可以包括從入口朝外(并且可能朝上)延伸的一個(gè)或更多個(gè)收集構(gòu)件，其提供比入口的面積更大的收集面積并且相對(duì)于水平傾斜，以將收集的液體朝向入口引導(dǎo)。
17、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，在系統(tǒng)中的流體流量非常低或異常低且可能導(dǎo)致在感測(cè)腔室中形成不利的飽和條件的情況下，入口被配置成具有漏斗形狀或斜坡形狀并延伸至比殼體更寬的區(qū)域以捕獲和積聚更多的液體并維持傳感器腔室中正確的局部飽和條件。
18、除了容納傳感器裝置的入口下方的傳感器腔室之外，該設(shè)備還可以包括一個(gè)或更多個(gè)附加腔室，其中容納電氣元件，例如印刷電路板(pcb)或其他電氣元件，這些電氣元件被配置成接收來自傳感器的電信號(hào)和/或經(jīng)由有線或無線連接將傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭B接的接收樞紐(hub)。傳感器腔室可以相對(duì)于電氣元件腔室流體隔離(即，流體密封)，以防止敏感的電氣元件暴露于浸出溶液或潛在腐蝕性液體(例如多孔介質(zhì)和傳感器腔室中的浸出劑)。
19、傳感器腔室內(nèi)的傳感器裝置可以經(jīng)由延伸穿過傳感器腔室與電氣元件腔室之間的壁或隔板的數(shù)據(jù)電纜連接到電氣元件腔室內(nèi)的對(duì)應(yīng)電氣元件。在替代配置中，一個(gè)或更多個(gè)傳感器可以延伸穿過傳感器腔室與電氣元件腔室之間的壁或隔板，使得傳感器的感測(cè)部分位于傳感器腔室內(nèi)以暴露于所接收的液體，并且傳感器的非感測(cè)部分或其他部分位于電氣元件腔室內(nèi)。
20、電氣元件腔室可以包括被配置成將從一個(gè)或更多個(gè)傳感器接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的電子器件。在本發(fā)明的傳感器裝置包括溶解金屬離子傳感器的實(shí)施方式中，腔室可以包括具有電子器件的局部pcb，這些電子器件被配置成執(zhí)行溶解金屬離子和溶解氧感測(cè)所需的電化學(xué)或光學(xué)測(cè)量。
21、出口可以位于傳感器殼體的基部處，例如位于上述傳感器腔室的基部處，使得液體大體朝下流過傳感器腔室并流過出口。在本發(fā)明的一種形式中，出口被配置成促進(jìn)相對(duì)少量的液體聚集在出口處。在特定實(shí)施方式中，出口的面積小于入口的面積，以延遲流體從傳感器殼體流出。相對(duì)較小的出口面積可以限制或阻止或阻塞/阻擋流出的流體流量并導(dǎo)致出口上游的液體聚集。這種配置可以便于某些類型的傳感器的操作，這些傳感器需要暴露于大量流體或更飽和條件或者針對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化。因此，這種配置在某些流體監(jiān)測(cè)應(yīng)用中可能是可取的，而在其他應(yīng)用中則沒有必要。出口面積與入口面積的比率也可能根據(jù)應(yīng)用以及所需的流體聚集量(如果有)而變化。
22、在本發(fā)明的特定形式中，傳感器裝置包括位于傳感器殼體的基部處的電導(dǎo)率傳感器。電導(dǎo)率傳感器可以定位成暴露于殼體基部處的液體池。在使用中，電導(dǎo)率傳感器可以被出口處的液體池部分包圍或潛在地浸沒在其中。
23、傳感器殼體的配置可以是這樣的，即，傳感器殼體內(nèi)的傳感器腔室除了入口和出口之外，相對(duì)于多孔材料密封。例如，傳感器殼體可能除了入口和出口之外沒有其他外部開口。以此方式，在使用中，多孔材料中存在的潛在腐蝕性和侵蝕性液體和化學(xué)物質(zhì)僅允許經(jīng)由入口并且僅經(jīng)由預(yù)定的流路穿過殼體。因此，該設(shè)備可以被配置成管理或控制傳感器裝置對(duì)用于分析的(潛在侵蝕性)液體的暴露。可以配置/設(shè)計(jì)或定制被允許通過傳感器殼體的流路，以使特定傳感器與接收的液體直接接觸，并保持其他傳感器不直接接觸。
24、在這方面，傳感器裝置可以包括不與流路接觸的一個(gè)或更多個(gè)傳感器。例如，可以在完全不飽和條件下操作的傳感器。傳感器裝置可以包括與流路間隔開的溫度傳感器，從而被配置成測(cè)量傳感器腔室內(nèi)的內(nèi)部溫度，該內(nèi)部溫度類似于多孔介質(zhì)內(nèi)的液體溫度，因此也類似于多孔介質(zhì)的溫度(例如，堆的溫度)。在替代實(shí)施方式中，溫度傳感器可以放置得與液體流直接接觸，或者幾乎與液體直接接觸。
25、在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，所述設(shè)備設(shè)有引導(dǎo)裝置，所述引導(dǎo)裝置被配置成將通過所述入口接收的液體朝向所述傳感器裝置引導(dǎo)。引導(dǎo)裝置可以被配置成將所接收的液體朝向傳感器裝置引導(dǎo)或匯集。引導(dǎo)裝置可以被配置成將所接收的液體匯集在特定位置處，例如傳感器裝置上的特定位置。該設(shè)備提供的預(yù)定流路可以至少部分地由引導(dǎo)裝置管理，該引導(dǎo)裝置可以幫助引導(dǎo)或促進(jìn)沿著優(yōu)選的流路通過傳感器殼體的流動(dòng)。
26、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述引導(dǎo)裝置位于所述入口與所述傳感器裝置之間，并且被配置成將從所述入口收集的液體朝向所述傳感器裝置匯集。例如，引導(dǎo)裝置可以操作以將跨較大的體積或面積收集的所接收液體匯集通過相對(duì)較小的間隙或通道，以便將所接收的液體朝向傳感器裝置引導(dǎo)，并且以便最大化傳感器裝置處可供測(cè)量的液體體積。由此，引導(dǎo)裝置可以操作以增加或維持感測(cè)部位處的飽和條件并使傳感器能夠正確操作。
27、引導(dǎo)裝置可以有多種配置。在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，所述引導(dǎo)裝置包括在所述入口的下方延伸并終止于朝向所述傳感器裝置定向的下邊緣處的至少一個(gè)傾斜表面，其中，在使用時(shí)，所述液體流被收集或形成在所述傾斜表面上并朝向所述下邊緣流動(dòng)并從所述下邊緣朝向所述傳感器裝置流動(dòng)。傾斜表面可以是彎曲的或者可以形成圓錐形結(jié)構(gòu)的一部分。另選地，在本發(fā)明的特定形式中，傾斜表面大體是平面的。
28、因此，傾斜表面可以在入口下方提供這樣的表面：通過入口接收的液體被收集在該表面處，然后在重力的影響下朝向傾斜表面的下邊緣向下流動(dòng)，隨后它可以立即接觸傳感器裝置，或者可以從下邊緣落下(例如，滴落或流落)到傳感器裝置上。
29、在本發(fā)明的特定形式中，引導(dǎo)裝置包括一對(duì)傾斜表面。例如，第一傾斜表面的下邊緣可以終止于第二且較低的傾斜表面之上，從而將第一傾斜表面上收集的液體引導(dǎo)至第二傾斜表面，然后再朝向傳感器裝置引導(dǎo)。第一和第二傾斜表面可以在入口的單獨(dú)部分的下方延伸，使得整個(gè)入口位于一個(gè)或兩個(gè)傾斜表面的上方。這種配置可以有利地允許接收的流體跨入口的整個(gè)寬度被收集在一個(gè)或兩個(gè)傾斜表面上，并且根據(jù)兩個(gè)傾斜表面中較低的一個(gè)的長度和位置，將流體引導(dǎo)到傳感器殼體內(nèi)的各種位置處的傳感器裝置上。
30、在本發(fā)明的特定形式中，傳感器殼體包括用于支撐流體引導(dǎo)裝置的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部橫檔。例如，傳感器殼體可以在傳感器腔室的上部部分處設(shè)有一對(duì)內(nèi)部橫檔，它們被配置成各自支撐引導(dǎo)裝置的一對(duì)傾斜表面中的一個(gè)。橫檔可以設(shè)在傳感器腔室內(nèi)的不同水平處，以與傾斜表面的不同水平相對(duì)應(yīng)。傳感器殼體可以是大體細(xì)長的。因此，流體引導(dǎo)裝置的內(nèi)部橫檔和傾斜表面也可以是大體細(xì)長的。
31、如上所述，傳感器裝置的一個(gè)或更多個(gè)傳感器位于流路處，用于接觸液體，以便從液體獲得傳感器數(shù)據(jù)。根據(jù)傳感器殼體中提供的傳感器的數(shù)量和類型(這可能取決于特定的液體監(jiān)測(cè)應(yīng)用)，可以配置預(yù)定的流路，以便以足夠高的體積或流量流過或經(jīng)過一個(gè)或更多個(gè)傳感器，以確保準(zhǔn)確的傳感器性能。然而，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施方式，所述設(shè)備可以包括與所述傳感器裝置的所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器接觸的潤濕材料，所述潤濕材料定位在所述流路內(nèi)并且被配置成在所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器處維持濕潤或飽和條件，以便于所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器測(cè)量所述液體的一個(gè)或更多個(gè)性質(zhì)。
32、在流速過低或不一致的情況下，潤濕材料可以有利地確保傳感器保持飽和條件，以提供準(zhǔn)確傳感器操作所需的必要傳感器飽和度。因此，在諸如多孔介質(zhì)內(nèi)的流速足夠高的應(yīng)用之類的所有應(yīng)用中，可能不需要潤濕材料。除了有利于低流速下的飽和條件之外，潤濕材料還可以有利地?cái)U(kuò)大可用于測(cè)量的飽和面積，從而使得能夠使用附加的傳感器和/或優(yōu)化傳感器的物理布置/位置。
33、例如，在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，所述傳感器裝置包括與所述潤濕材料接觸的多個(gè)傳感器，其中，至少一個(gè)傳感器接觸所述潤濕材料的第一側(cè)，并且至少一個(gè)傳感器接觸所述潤濕材料的第二相反側(cè)。潤濕材料的第一側(cè)和第二側(cè)可以是例如上側(cè)和下側(cè)。因此，潤濕材料可以便于將傳感器定位在潤濕材料的各個(gè)側(cè)面上，從而提供可用于傳感器測(cè)量的擴(kuò)大的飽和表面積。潤濕材料可以定位在流路相反兩側(cè)的傳感器之間的間隙或空間中。潤濕材料可以具有大體細(xì)長的形狀，并且特別地可以具有大體平面的細(xì)長形狀。
34、潤濕材料可以具有這樣的材料配置：其允許液體經(jīng)由毛細(xì)管運(yùn)動(dòng)遍及潤濕材料分布，但同時(shí)也允許流動(dòng)繼續(xù)通過潤濕材料并且允許流動(dòng)離開潤濕材料的下側(cè)并且沿著流路朝向出口繼續(xù)。
35、因此，應(yīng)當(dāng)理解，本文中提到的液體“流動(dòng)”旨在涵蓋相對(duì)緩慢移動(dòng)和非穩(wěn)定狀態(tài)的流動(dòng)，例如擴(kuò)散或毛細(xì)管流動(dòng)或芯吸。
36、潤濕材料可以具有進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢员慌渲脼樗鲞^濾裝置的一部分，以從液體移除相對(duì)細(xì)小的顆粒(固體，例如細(xì)粉和粘土)。稍后在更詳細(xì)地描述過濾裝置時(shí)將更詳細(xì)地討論這一方面。
37、根據(jù)傳感器設(shè)備所針對(duì)的特定液體監(jiān)測(cè)應(yīng)用，傳感器裝置可以包括多種傳感器中的一種或更多種。傳感器裝置可以包括ph傳感器、溶解金屬離子傳感器、溫度傳感器、氧化還原電位傳感器、溶解氧傳感器或電導(dǎo)率傳感器中的一種或更多種。在本發(fā)明的特定形式中，傳感器裝置包括所有這六種傳感器類型。在本發(fā)明的特定形式中，六種傳感器類型中的一種或更多種可以包括多個(gè)離散傳感器。例如，可以提供多個(gè)金屬離子傳感器來檢測(cè)各種金屬離子。因此，應(yīng)當(dāng)理解，傳感器裝置可以包括多于六個(gè)傳感器。
38、應(yīng)當(dāng)理解，傳感器可以根據(jù)要測(cè)量的物理和/或化學(xué)現(xiàn)象采用任何合適的形式，例如離子選擇性電極、伏安電極、電流型傳感器和光學(xué)傳感器，例如溶解金屬離子、溶解氧和硫化物傳感器。
39、所述傳感器裝置可以包括參比電極，其中，所述傳感器裝置的一個(gè)或更多個(gè)傳感器與所述參比電極相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明可以利用具有足夠化學(xué)穩(wěn)定性、耐酸性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性的任何合適的參比電極。在本發(fā)明的特定形式中，傳感器裝置包括固態(tài)參比電極，其提供改進(jìn)的壽命、魯棒性以及對(duì)化學(xué)品、高溫和機(jī)械沖擊的抵抗力。固態(tài)參比電極可以采用任何形式，例如可以像申請(qǐng)人早期的國際專利公布wo2018/201200中描述的類型。
40、參比電極可以與一個(gè)或更多個(gè)傳感器結(jié)合使用以進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量。在本發(fā)明的一種形式中，參比電極與傳感器裝置中的ph傳感器相關(guān)聯(lián)，用于測(cè)量所接收液體的ph值。
41、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，傳感器裝置包括固態(tài)ph傳感器。典型的ph傳感器是離子選擇性玻璃電極，其通常具有內(nèi)部參比電極。玻璃ph電極具有高阻抗，需要特殊的電子設(shè)備來記錄信號(hào)——它們?cè)诟遬h環(huán)境中也會(huì)出現(xiàn)堿誤差，在ph值非常低時(shí)也會(huì)出現(xiàn)酸誤差。它們也很脆弱，并且由于漂移和不穩(wěn)定性而需要不斷校準(zhǔn)。此外，一些固態(tài)傳感器(例如離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管isfet傳感器)也會(huì)受到漂移和滯后效應(yīng)的影響，并且對(duì)光敏感。由于本發(fā)明的操作環(huán)境惡劣，因此使用固態(tài)ph傳感器可能是特別理想的。固態(tài)ph傳感器可以采用任何形式，并且可以例如類似于申請(qǐng)人早期國際專利公布wo2016/033632中描述的金屬氧化物ph傳感器的類型。
42、在本發(fā)明的特定形式中，所述傳感器裝置包括被配置用于測(cè)量所接收的液體的ph值的ph傳感器，所述ph傳感器沿著所述流路的下側(cè)定位。所述ph傳感器可以包括具有傾斜取向的感測(cè)表面，所述傾斜取向被配置用于使所述液體流在所述感測(cè)表面上方移動(dòng)。在本發(fā)明的一種形式中，感測(cè)表面上方的流路方向是斜朝下穿過傳感器殼體。在特定實(shí)施方式中，感測(cè)表面與水平方向成約30°角(并且相對(duì)于傳感器殼體的平面入口也成30°角)定向。應(yīng)當(dāng)理解，各種傾斜/取向都是可能的。ph傳感器感測(cè)表面的傾斜促進(jìn)流體向下流動(dòng)并流過感測(cè)表面，從而減少或消除流動(dòng)停滯，該流動(dòng)停滯可能導(dǎo)致沉淀物形成和/或可能開始損害數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，因?yàn)閭鞲衅鞑辉俦┞队趤碜远嗫讌^(qū)域內(nèi)的新接收的液體?？梢栽O(shè)想ph傳感器和ph傳感器感測(cè)表面的各種配置或幾何形狀。在實(shí)施方式中，ph傳感器的感測(cè)表面是彎曲的，例如是弧形的。在特定實(shí)施方式中，ph傳感器具有圓柱形配置。在特定實(shí)施方式中，ph傳感器感測(cè)表面為圓柱形或者被配置為圓柱體的一段。在替代實(shí)施方式中，ph傳感器的感測(cè)表面大體是平面的。
43、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述傳感器裝置包括與所述ph傳感器的所述感測(cè)表面間隔開間隙的一個(gè)或更多個(gè)附加傳感器，并且所述流路延伸穿過所述感測(cè)表面與所述一個(gè)或更多個(gè)附加傳感器之間的所述間隙。在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，固態(tài)參比電極和溶解金屬離子傳感器沿著流路的上側(cè)定位。固態(tài)參比電極和溶解金屬離子傳感器可以定位在流路的與ph傳感器的感測(cè)表面相反的一側(cè)上。傳感器裝置還可以包括沿著流路的上側(cè)定位的氧化還原傳感器。
44、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，潤濕材料可以位于ph傳感器的感測(cè)表面上。潤濕材料的形狀或尺寸可以被配置為沿著大部分或基本上全部的感測(cè)表面延伸。因此，潤濕材料可以與感測(cè)表面以相同的傾斜度傾斜，并且特別地，在使用時(shí)可以相對(duì)于水平方向傾斜約30°。接收的液體由此可以斜朝下流過潤濕材料。就這一點(diǎn)而言，潤濕材料的上端可以是潤濕材料的‘上游’側(cè)，而潤濕材料的下端可以是潤濕材料的‘下游’側(cè)。潤濕材料的上游端可以位于或可以覆蓋感測(cè)表面的上部，并且潤濕材料的下游端可以位于或可以覆蓋感測(cè)表面的下部。
45、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，潤濕材料的上游端位于引導(dǎo)裝置的下方(例如，豎直正下方)，使得引導(dǎo)裝置將流匯集到潤濕材料的上游端上。例如，引導(dǎo)裝置的傾斜表面的下邊緣可以豎直定位在潤濕材料的上游端上方，使得接收的液體將從引導(dǎo)裝置滴落或流落到潤濕材料上。
46、隨后，所接收的液體可以通過潤濕材料擴(kuò)散，并為與潤濕材料接觸的所有傳感器提供/創(chuàng)建飽和條件，以便于傳感器測(cè)量液體性質(zhì)。
47、潤濕材料可以通過允許液體擴(kuò)散而不是固體顆粒擴(kuò)散來過濾細(xì)顆粒。以此方式，流體可以從潤濕材料的上游(即，上)端穿過潤濕材料到潤濕材料的下游(即，下)端，同時(shí)顆粒物被潤濕材料捕獲，并且通常不會(huì)朝向傳感器所在的潤濕材料的外表面擴(kuò)散。由此，潤濕材料可以起到防止或減少傳感器暴露于已通過第一和第二過濾器的細(xì)小顆粒的作用。海綿過濾器是疏水纖維和親水纖維的組合。質(zhì)量比被調(diào)整為允許液體到達(dá)傳感器表面以供感測(cè)，但也不會(huì)阻滯液體太久而錯(cuò)過本體的變化。過濾材料可以是以下材料本身或混合物：尼龍、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、粘膠纖維素酯、pmma、特氟隆、hdpe、玻璃纖維、石英纖維和石墨聚合物混合過濾或膜材料。
48、潤濕材料的下游端可以位于比出口高的水平處。在本發(fā)明的特定形式中，出口可以位于傳感器殼體的基部處。潤濕材料的下游端可以位于基部上方，使得離開潤濕材料下游端的流體將在重力的影響下從下游端朝向基部流落或滴落。
49、本發(fā)明有利地設(shè)有過濾裝置，以防止或減少顆粒從多孔介質(zhì)進(jìn)入傳感器殼體中，隨著時(shí)間的推移，這些顆粒可能會(huì)污染或損壞傳感器，或者阻礙液體通過傳感器殼體的流路。過濾裝置有利地被配置成在液體接觸一個(gè)或更多個(gè)傳感器之前從液體中移除顆粒(即，移除至少一些顆粒)。應(yīng)當(dāng)理解，過濾裝置的功能是減少或最小化傳感器所暴露于的顆粒量。因此，應(yīng)當(dāng)理解，過濾裝置不一定需要移除所有顆粒，并且一定水平的相對(duì)較小的顆?？赡苋匀粫?huì)殘留，這些顆粒已經(jīng)通過了過濾裝置。在這種情況下，與沒有過濾裝置時(shí)傳感器的顆粒暴露量相比，過濾裝置已經(jīng)起到了減少傳感器的顆粒暴露量的作用。
50、過濾裝置可以采用多種配置。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述過濾裝置包括第一級(jí)過濾器，所述第一級(jí)過濾器位于所述入口處并且被配置成防止相對(duì)較大的顆粒從所述多孔介質(zhì)進(jìn)入。在特定實(shí)施方式中，所述第一級(jí)過濾器包括位于所述入口處的剛性網(wǎng)，所述剛性網(wǎng)包括被定尺寸成防止寬度或直徑大于約2毫米的顆粒進(jìn)入的開口。在本發(fā)明的一種形式中，剛性網(wǎng)包括多個(gè)入口開口，這些入口開口僅允許液體和足夠小尺寸的顆粒被接收到傳感器殼體中。入口開口可以被定尺寸成防止多孔介質(zhì)內(nèi)相對(duì)較大尺寸的顆粒進(jìn)入。
51、因此，剛性網(wǎng)可以充當(dāng)針對(duì)大尺寸顆粒的主要過濾器，但允許液體和較小的顆粒進(jìn)入傳感器殼體。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，剛性網(wǎng)與傳感器殼體一體形成。剛性網(wǎng)的入口開口可以具有多種形狀或配置，例如可以是圓形，或者可以是方形、三角形或菱形。入口開口的寬度或直徑可以具有約1至2毫米的平均尺寸。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，入口開口的平均尺寸為大約2毫米長×2毫米寬，另選地，直徑為大約2毫米。
52、剛性網(wǎng)可以具有大體平面的配置，并且其中剛性網(wǎng)的平面在使用時(shí)大致是水平的，以便捕獲多孔介質(zhì)內(nèi)朝下移動(dòng)的液體。剛性網(wǎng)的入口開口提供近似豎直或大體垂直于剛性網(wǎng)的平面的通道。
53、如前所述，入口可以設(shè)有跨越傳感器殼體內(nèi)的傳感器腔室的整個(gè)占地面積的面積。因此，剛性網(wǎng)可以被定尺寸成跨越傳感器腔室的寬度和/或長度。剛性網(wǎng)可以一直或基本一直延伸至傳感器殼體的一個(gè)或更多個(gè)側(cè)壁。剛性網(wǎng)可以覆蓋傳感器殼體的整個(gè)或基本整個(gè)頂側(cè)。
54、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述過濾裝置包括多級(jí)配置，用于移除不同尺寸的顆粒。在特定實(shí)施方式中，所述過濾裝置包括第二級(jí)過濾器，所述第二級(jí)過濾器被配置成過濾已經(jīng)通過所述第一級(jí)過濾器的材料并且比所述第一級(jí)過濾器移除尺寸更小的顆粒。所述第二級(jí)過濾器可以位于所述第一級(jí)過濾器下方。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第二級(jí)過濾器位于第一級(jí)過濾器的豎直下方。第二級(jí)過濾器可以具有細(xì)長配置并且可以沿著第一級(jí)過濾器的底面大體水平延伸。第二級(jí)過濾器可以被定尺寸為跨入口的全部或基本上全部底面延伸。以此方式，通過第一級(jí)過濾器的所有材料都可以被第二級(jí)過濾器接收。
55、所述第二級(jí)過濾器可以是海綿或海綿狀過濾材料。第二級(jí)過濾器可以包括尼龍海綿過濾材料。第二級(jí)過濾器可以具有彈性配置，該彈性配置允許第二級(jí)過濾器彈性壓縮，并且由此第二級(jí)過濾器被彈性壓縮到入口下方的傳感器腔室的體積中。第二級(jí)過濾器的尺寸、形狀、彈性或其他參數(shù)可以被配置用于插入傳感器殼體內(nèi)的傳感器腔室的上部部分中。所述第二級(jí)過濾器可以被配置成移除尺寸在10微米至2毫米范圍內(nèi)的顆粒。
56、過濾材料可以是以下材料本身或混合物：尼龍、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、粘膠纖維素酯、pmma、特氟隆、hdpe、玻璃纖維、石英纖維和石墨聚合物混合過濾或膜材料。
57、第二級(jí)過濾器可以包括以下材料中的一種或更多種：尼龍、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、粘膠纖維素酯、pmma、特氟隆、hdpe、玻璃纖維、石英纖維和石墨聚合物混合過濾或膜材料?？梢赃x擇用于第二級(jí)過濾器的材料以耐受傳感器設(shè)備的預(yù)期應(yīng)用中使用的浸出劑的浸出溶液的特定性質(zhì)。
58、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述過濾裝置包括第三級(jí)過濾器，所述第三級(jí)過濾器用于過濾已經(jīng)通過第二級(jí)過濾器的液體并且比所述第二級(jí)過濾器移除尺寸更小的顆粒。所述第三級(jí)過濾器可以被配置成移除尺寸在<1微米至100微米范圍內(nèi)的顆粒。
59、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述第三級(jí)過濾器設(shè)有防污性質(zhì)，以減少或抵抗所述傳感器裝置處的生物污染。第三級(jí)過濾器可以設(shè)有針對(duì)殺菌和/或殺真菌和/或殺藻性質(zhì)選擇的防污纖維。例如，第三級(jí)過濾器可以包括銀基纖維或銀基化合物，以提供對(duì)傳感器裝置處或附近的微生物生長的抑制效果。第三級(jí)過濾器可以包括不同材料的復(fù)合物，這些材料被選擇成為過濾器提供特定的過濾和/或濕潤和/或液體擴(kuò)散和/或防污性質(zhì)。第三級(jí)過濾器可以包括加入防污纖維的尼龍或羊毛海綿型結(jié)構(gòu)。
60、第三級(jí)過濾器可以包括疏水纖維和親水纖維的組合。在特定實(shí)施方式中，質(zhì)量比可以被配置成允許液體到達(dá)傳感器表面以供感測(cè)，但也不會(huì)阻滯或限制液體流過過濾器。過濾材料可以包括以下材料中的一種或更多種：尼龍、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、粘膠纖維素酯、pmma、特氟隆、hdpe、玻璃纖維、石英纖維和石墨聚合物混合過濾或膜材料。
61、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以具有增強(qiáng)特定顆粒的選擇性捕獲或吸附的化學(xué)或物理性質(zhì)。例如，第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以包括被配置成靜電吸附帶負(fù)電荷或正電荷的顆粒的帶正電荷或負(fù)電荷的材料。第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以設(shè)有疏水性質(zhì)，以吸引疏水顆粒(反之亦然)。在另一示例中，第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以設(shè)有特定的化學(xué)涂層，從而允許對(duì)某些表面化學(xué)性質(zhì)的特定顆粒進(jìn)行化學(xué)吸附或螯合。在另一示例中，第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以涂覆有特定的表面活性劑或絮凝劑，其幫助或促進(jìn)超細(xì)顆粒聚集成足夠尺寸的較大團(tuán)聚體，從而被第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器捕獲。第二級(jí)和/或第三級(jí)過濾器可以具有特定的形態(tài)(例如海綿顆粒形狀)、孔隙率或表面積，以促進(jìn)對(duì)特定形狀、尺寸或分子結(jié)構(gòu)的特定顆粒的截留、捕獲或吸引。
62、在特定實(shí)施方式中，在第二級(jí)過濾器中設(shè)有上述過濾器特征中的一個(gè)或更多個(gè)，并且在第三級(jí)過濾器中設(shè)有上述特征中的一個(gè)或更多個(gè)不同的過濾器特征。例如，與更容易變得阻滯的第三級(jí)過濾器相比，一些上述過濾器特征可能與被配置用于捕獲不太細(xì)的顆粒的第二級(jí)過濾器更兼容。在特定的非限制性示例中，第二級(jí)過濾器(而不是第三級(jí)過濾器)可以涂覆有絮凝劑，以幫助或促進(jìn)顆粒的聚集。
63、如上所述，可以使用潤濕材料來促進(jìn)一個(gè)或更多個(gè)傳感器處的飽和條件，并且在本發(fā)明的特定形式中，潤濕材料可以被配置為過濾裝置的一部分。在特定實(shí)施方式中，過濾裝置的第三級(jí)過濾器由潤濕材料提供。因此，潤濕材料可以被配置成既充當(dāng)相對(duì)細(xì)小顆粒的過濾器，又充當(dāng)擴(kuò)散液體(例如經(jīng)由毛細(xì)管流)的浸潤或潤濕材料，以促進(jìn)一個(gè)或更多個(gè)傳感器的潮濕或飽和條件。例如，使與潤濕材料接觸的傳感器表面潮濕。潤濕材料可以配置有抑制生物污染的第三功能，只要其可以設(shè)有上述類型的防污性質(zhì)。
64、可以選擇具有期望擴(kuò)散水平的潤濕材料的物理或材料特性，以促進(jìn)或維持期望濕度或飽和度，從而便于傳感器操作，同時(shí)還具有期望的滲透性水平，允許流動(dòng)經(jīng)過潤濕材料并且沿流路朝向出口繼續(xù)。
65、在本發(fā)明的實(shí)施方式中，出口可以由剛性網(wǎng)構(gòu)造提供。出口網(wǎng)狀構(gòu)造可以包括多個(gè)出口開口，其允許液體流出傳感器殼體，同時(shí)防止相對(duì)較大的顆粒經(jīng)由出口進(jìn)入，例如在將傳感器設(shè)備安裝到多孔介質(zhì)中期間。
66、從上述過濾裝置的討論中可以理解，根據(jù)本發(fā)明的傳感器設(shè)備可以被配置成被浸沒或掩埋在多孔介質(zhì)內(nèi)。傳感器設(shè)備所在的多孔介質(zhì)區(qū)域可以位于多孔介質(zhì)的表面下方。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，整個(gè)傳感器設(shè)備可以被配置成掩埋或浸沒在多孔介質(zhì)內(nèi)。
67、傳感器殼體可以由多種材料形成，并且所選材料可以根據(jù)傳感器設(shè)備的預(yù)期應(yīng)用而變化，特別是根據(jù)該設(shè)備是否打算在侵蝕性或腐蝕性環(huán)境中使用而變化。在本發(fā)明的特定形式中，殼體包括抗腐蝕聚合物材料。在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體由聚碳酸酯材料形成。在本發(fā)明的特定形式中，傳感器殼體包括金屬材料。例如抗腐蝕的金屬材料。在本發(fā)明的特定形式中，傳感器殼體包括鈦材料，例如鈦合金材料。在本發(fā)明的特定形式中，殼體是經(jīng)由增材制造形成的。使用增材制造可以便于定制生產(chǎn)殼體入口和殼體出口的剛性網(wǎng)構(gòu)造，并且可以允許入口和出口與傳感器殼體一體成型。在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體經(jīng)由金屬材料的增材制造來生產(chǎn)。
68、在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體包括加強(qiáng)或加固裝置。更具體地，傳感器殼體可以包括加強(qiáng)肋，以針對(duì)在高礦柱中使用時(shí)相對(duì)較高的負(fù)載來加強(qiáng)殼體。在特定實(shí)施方式中，加強(qiáng)肋由不銹鋼形成。加強(qiáng)肋可以完全封裝在傳感器殼體的聚碳酸酯材料中。在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體采用增材制造(例如，3d打印)而成，其具有空隙，這些空隙被配置用于隨后插入加強(qiáng)肋，然后用樹脂密封。
69、在本發(fā)明的特定形式中，傳感器殼體可選擇性地打開，以使得能夠訪問傳感器腔室。這種配置可以有利地允許訪問傳感器腔室，以檢查、清潔、維護(hù)、修理或更換傳感器或其他內(nèi)部組件，例如第二級(jí)過濾器或潤濕材料。例如，如果隨著時(shí)間的推移第二級(jí)過濾器和潤濕材料被過濾顆粒阻滯，則需要清潔或更換。
70、傳感器殼體可以配置有可移除部件，例如可移除的蓋子或端部。在特定實(shí)施方式中，傳感器殼體可以包括可移除端部。在本發(fā)明的一種形式中，可移除端部包括流體引導(dǎo)裝置，使得可移除端部的移除也將流體引導(dǎo)裝置從傳感器殼體移除。例如，流體引導(dǎo)裝置的一個(gè)或兩個(gè)傾斜表面可以從可移除端部延伸，并且特別地可以與可移除端部一體地形成。
71、因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述引導(dǎo)裝置能從所述傳感器殼體移除。在替代實(shí)施方式中，所述引導(dǎo)裝置可以與所述傳感器殼體集成。例如，引導(dǎo)裝置可以與傳感器殼體不可移除地集成。特別地，引導(dǎo)裝置可以與傳感器殼體一體形成，并且傾斜表面可以與傳感器殼體的壁一體形成。
72、該設(shè)備可以在可移除端部與傳感器殼體其余部分的接口處設(shè)有適當(dāng)?shù)拿芊馀渲??？梢瞥瞬颗c傳感器殼體其余部分之間的接合可以通過過盈配合、卡扣配合、閉鎖機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)或者適合于允許可移除端部與殼體其余部分之間的選擇性斷開然后重新連接的任何其他機(jī)構(gòu)或配置來提供。
73、從上文可以理解，本發(fā)明的實(shí)施方式有利地提供了一種傳感器設(shè)備，該傳感器設(shè)備被配置成接收多孔介質(zhì)中相對(duì)有限的液體流，并沿著受管理的流路引導(dǎo)所接收的流體，旨在最大化用于傳感器測(cè)量的流體可用性。在某些實(shí)施方式中，預(yù)定的流路可以包括：
74、a.通過傳感器殼體入口進(jìn)入，該入口也作為第一級(jí)過濾器操作，以防止相對(duì)較大的顆粒進(jìn)入；
75、b.通過第二級(jí)過濾器，該第二級(jí)過濾器被配置成從液體中過濾中等尺寸顆粒；
76、c.通過導(dǎo)流裝置，該導(dǎo)流裝置被配置成將離開第二級(jí)過濾器的液體朝向傳感器裝置匯集，特別是朝向位于ph傳感器的感測(cè)表面上的潤濕材料的上游端；
77、d.液體通過潤濕材料擴(kuò)散，以使與潤濕材料接觸布置的一個(gè)或更多個(gè)傳感器達(dá)到更飽和條件；
78、e.通過潤濕材料的下游端，隨后在與出口相鄰的殼體基部處阻塞/阻擋液體；
79、f.通過傳感器殼體出口流出并返回多孔介質(zhì)，特別是傳感器殼體下方的多孔介質(zhì)部分。
80、從上文可以理解，預(yù)定的流體流路允許根據(jù)某些傳感器的特定要求/應(yīng)用來配置傳感器裝置。例如，需要潮濕或飽和操作條件的某些傳感器可以定位得與潤濕材料接觸或定位在殼體的基部處。傳感器可以定位在潤濕材料的相反側(cè)上，以利用潤濕材料的飽和表面積。不需要與液體直接接觸的其他傳感器可以定位在傳感器殼體內(nèi)的其他位置處。
81、從以上討論中還可以理解，本發(fā)明的實(shí)施方式被配置成維持液體流過傳感器殼體(例如，經(jīng)由傾斜的ph傳感器和潤濕材料)，以防止或最小化停滯區(qū)的出現(xiàn)，這些停滯區(qū)可能會(huì)促進(jìn)污染并導(dǎo)致測(cè)量并非最近從多孔介質(zhì)中收集因此可能無法代表當(dāng)時(shí)流過多孔介質(zhì)的液體的真實(shí)特性的液體樣本。
82、因此，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了對(duì)液體樣本的化學(xué)和物理性質(zhì)的近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，與非原位液體樣本(例如在柱或堆的底部處收集的樣本)相比，這些液體樣本是原位接收的，由此更能代表多孔介質(zhì)內(nèi)的真實(shí)條件，因?yàn)橐后w的性質(zhì)可能自離開多孔介質(zhì)起發(fā)生了變化。
83、此外，在某些應(yīng)用中，液體性質(zhì)可能會(huì)在離開需要分析的多孔介質(zhì)區(qū)域后發(fā)生變化。例如，在某些應(yīng)用中，可能期望從礦堆相對(duì)較淺的區(qū)域并且在液體穿過礦堆的整個(gè)深度并在底部收集到之前獲取液體數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以允許在多孔材料的不同深度處采集數(shù)據(jù)，并且使得能夠跨體多孔介質(zhì)的不斷變化的空間方面比較液體性質(zhì)。
84、在這方面，本發(fā)明的另一方面提供了一種用于從堆浸應(yīng)用中的液體獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)上述傳感器設(shè)備，其中，所述傳感器設(shè)備遍及待分析的堆浸材料的各區(qū)域分布，并且所述傳感器設(shè)備被配置成獲取關(guān)于每個(gè)傳感器設(shè)備的區(qū)域內(nèi)的液體的傳感器數(shù)據(jù)并將該傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)或更多個(gè)樞紐。例如，可以將多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的傳感器設(shè)備定位在對(duì)應(yīng)于堆積材料的不同深度的不同區(qū)域處，以便從離散區(qū)域獲取原位數(shù)據(jù)。
85、本發(fā)明的另一方面可以提供一種柱浸出設(shè)備，所述柱浸出設(shè)備包括具有周壁的直立柱，所述周壁包括開口，并且所述柱浸出設(shè)備還包括如前所述的傳感器設(shè)備，其中，所述傳感器設(shè)備延伸穿過所述周壁中的所述開口并進(jìn)入所述柱的內(nèi)部。直立柱的開口可以被配置成接收傳感器殼體并在開口的邊緣與傳感器殼體之間提供密封。在特定實(shí)施方式中，傳感器設(shè)備的一部分(例如傳感器殼體)可以位于柱內(nèi)，而傳感器設(shè)備的一部分(例如電氣元件腔室)可以位于柱外并且經(jīng)由一條或更多條數(shù)據(jù)電纜連接到接收樞紐，該接收樞紐被配置成從傳感器殼體接收關(guān)于柱內(nèi)液體的數(shù)據(jù)。
86、在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的某些柱中，外部水套沿柱排列/圍繞柱，用于促進(jìn)熱流體或冷流體(主要使用水)在柱周圍的輸送，以維持柱內(nèi)的特定溫度。在該實(shí)施方式中，傳感器設(shè)備可以被配置為延伸穿過夾套襯里并進(jìn)入如上所述的柱中，而不會(huì)對(duì)夾套加熱系統(tǒng)或流體流動(dòng)產(chǎn)生任何干擾或擾動(dòng)。
87、本發(fā)明的另一方面可以提供一種從待分析的多孔介質(zhì)內(nèi)的液體獲取數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟：將一個(gè)或更多個(gè)上述傳感器設(shè)備定位在所述多孔介質(zhì)內(nèi)，所述一個(gè)或更多個(gè)傳感器設(shè)備被配置成在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)定期獲取與所述傳感器周圍的流體的化學(xué)或物理性質(zhì)有關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)，并經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路定期將所述傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)或更多個(gè)樞紐。例如，可以按照申請(qǐng)人早期的國際專利公布wo2018/068087中描述的方式收集和傳輸傳感器數(shù)據(jù)。