CN106198629A - 一种具有无线充电功能的自洁型pH计装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有无线充电功能的自洁型pH计装置，包括pH计主体(1)、与其相连的电极球泡(3)、电池和无线充电模块，在pH计主体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波模块(2)，超声波辐射平板(4)位于电极球泡周围；无线充电模块包括LC调谐回路、耦合电路和倍压整流电路，LC调谐回路通过天线接收外界的电磁波能量，耦合电路将LC调谐回路获得的能量传输到倍压整流电路；倍压整流电路的作用是整流与提升电压，提供能量为pH计电池充电。本发明可以延长传感器有效工作时长。
Description
技术领域
该发明涉及pH计装置领域，具体涉及一种具有自洁功能且利用电磁波信号无线充电的pH计装置。
背景技术
海水利用亦是解决我国沿海地区水资源短缺的重要途径。由于海洋环境监测受到海洋监测环境恶劣和监测对象种类复杂多样等诸多因素的影响，普通设备与技术很难实现。目前，利用无线传感器网络建设的海洋环境立体监测系统是比较行之有效的方法，同时也是当今前沿性的研究热点方向之一。
一般来讲，对于海水水质的监测需要监测众多指标，例如溶解氧、盐度、温度和pH值等，其中pH值是非常重要的指标。但是现有的pH计都有一个共同的问题，即每使用一次就需要清洗一次以保证测量的准确性。对于需要长期连续监测水质并且维护成本较高的场合，这种pH计也就不再实用。例如海洋水质的在线实时监测网络中，每个节点都需要长期连续并且独立的工作，所以pH计的自清洁功能也就非常重要。
另外，现有pH计装置依靠其携带的电池工作，连续工作时间较短，在海洋环境下电池的更换也非常困难，所以如何使pH计长期连续工作也是一项重要课题。
发明内容
本发明的目的是改进现有pH计，使pH计具有自清洁功能，以满足pH计需要长期连续工作的要求。本发明的技术方案如下：
一种具有无线充电功能的自洁型pH计装置，包括pH计主体(1)、与其相连的电极球泡(3)、电池和无线充电模块，其特征在于，在pH计主体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波模块(2)，超声波辐射平板(4)位于电极球泡周围，用于使得超声波模块(2)生成的超声波在电极球泡(3)表面附近形成震荡；
所述的无线充电模块包括LC调谐回路、耦合电路和倍压整流电路，LC调谐回路通过天线接收外界的电磁波能量，耦合电路将LC调谐回路获得的能量传输到倍压整流电路；倍压整流电路的作用是整流与提升电压，提供能量为pH计电池充电。
本发明解决了pH传感器表面的自清洁问题和供能问题，从而可以对海洋水质进行长期连续监测。
附图说明
图1是本发明所提出的自清洁pH计的结构示意图；
图2是pH计的局部放大示意图；
图3是超声波模块的电路原理框图；
图4是无线充电模块电路原理框图；
图5是无线充电模块电路图。
1pH计主体；2超声波模块；3pH计电极球泡；4超声波辐射平板5pH计电池；6接地线；7天线；8耦合电路部分；9倍压整流电路部分；10LC调谐回路部分；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细的说明。
图1为pH计的结构示意图，pH计包括pH计主体1、超声波模块2、pH计电极球泡3和超声波辐射平板4。pH计主体1内部为含饱和AgCl的3mol/L kcl缓冲溶液，pH值为7。正常情况下，待测溶液中的H离子可以通过所述pH计电极球泡3进入到pH计主体1内部，所述pH计主体1内部的电极会检测到电位变化，从而得出待测溶液的pH值。当所述pH计电极球泡3表面被待测溶液污染时，H离子通道会被堵塞，pH计便检测不到电位变化，即无法正确检测pH值。
本发明在pH计主体1靠近电极球泡3的位置固定有超声波模块2。超声波模块2包括超声波发生器和超声波换能器。超声波发生器包括信号发生器、功率放大器、匹配电路和反馈电路。超声波发生器是一个功率发生器，产生一定频率的正弦(或类似正弦)信号，通过电缆传导给换能器；所述信号发生器产生一个特定频率的脉冲信号，这个特定频率为换能器自身的机械谐振频率；所述功率放大器用来将所述信号发生器产生的脉冲信号放大；所述匹配电路可以使换能器将电信号高效率的转化为超声波信号；所述反馈电路保证了换能器始终工作在一个合适的频率范围内。
如图2所示，所述超声波模块2通过产生超声波信号，并通过超声波辐射平板4的发射，对pH计电极球泡3表面附近的溶液进行震荡，使其球泡3表面的污染物脱离，释放H离子通道，使pH计恢复灵敏。
如图4所示，所述无线充电模块包括LC调谐回路、耦合电路、倍压整流电路和pH计电池。所述LC调谐回路接收天线输入的电磁波信号，通过调节可变电容C，使调谐回路产生与输入信号产生谐振；所述耦合电路将所述调谐回路获得的能量传输到所述倍压整流电路；所述倍压整流电路作用是整流与提升电压，提供能量给pH计电池充电。
如图5所示，所述LC调谐回路部分10包括天线7、可调电容C1与接地线6。所述天线7用来接收电磁波信号；所述可调电容C1用来调节LC调谐回路的固有频率。所述耦合电路部分8包括电感L1和电 感L2，二者用来将所述LC调谐回路部分10产生的电压耦合到倍压整流电路部分9。所述倍压整流电路部分9包括电容C2、电容C3、二极管D1和二极管D2，用来将升压电压和整流电流，最终给所述pH计电池5充电。
Claims (1)
1.一种具有无线充电功能的自洁型pH计装置，包括pH计主体(1)、与其相连的电极球泡(3)、电池和无线充电模块，其特征在于，在pH计主体(1)连接有电极球泡(3)的一端设置有超声波辐射平板(4)和超声波模块(2)，超声波辐射平板(4)位于电极球泡周围，用于使得超声波模块(2)生成的超声波在电极球泡(3)表面附近形成震荡；
所述的无线充电模块包括LC调谐回路、耦合电路和倍压整流电路，LC调谐回路通过天线接收外界的电磁波能量，耦合电路将LC调谐回路获得的能量传输到倍压整流电路；倍压整流电路的作用是整流与提升电压，提供能量为pH计电池充电。
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