CN107132419B - 一种高电导率石墨传感器 - Google Patents

Abstract

一种高电导率石墨传感器，包括依次连接且连通的螺纹进液管、第一石墨电极、第一螺旋管组件、第二石墨电极、第二螺旋管组件、第三石墨电极、螺纹出液管，在第一螺旋管组件上或第二螺旋管组件上设置一对平行于石墨电极的铂丝电极，铂丝电极从螺旋管组件的内部穿出后和漆包线连接，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极上均设有电极引线，温度传感器安装于石墨电极上。本发明具有结构简单、测量高电导率溶液的电导率更精准、传感器能调节长度、不受安装空间限制等优点。本发明属于溶液的电导率测量的技术领域。

Description

一种高电导率石墨传感器

技术领域

本发明属于溶液的电导率测量的技术领域，尤其涉及高电导率溶液的电导率测量。

背景技术

电导率传感器广泛应用于工业循环水、人类生活用水、海水、电池中电解液等物质的性质测量与检测。对于高电导率的溶液的电导率的测量，目前使用七电极传感器测量较为精准。但是，对于现有的七电极传感器，它要求结构对称，因此测量结果受加工影响精度大，且制作困难，成本较高；其次，他们的导流通路普遍采用直圆柱形，而增加导流通路长度会影响传感器体积，进而导致测量范围受到传感器结构的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种结构简单、能增加导流通路长度且不增加传感器体积的高电导率石墨传感器。

一种高电导率石墨传感器，包括依次连接且连通的螺纹进液管、第一石墨电极、第一螺旋管组件、第二石墨电极、第二螺旋管组件、第三石墨电极、螺纹出液管，在第一螺旋管组件上或第二螺旋管组件上设置一对平行于石墨电极的铂丝电极，铂丝电极从螺旋管组件的内部穿出后和漆包线连接，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极上均设有电极引线，温度传感器安装于石墨电极上。第一螺旋管组件上和第二螺旋管组件统一称为螺旋管组件；第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极统一称为石墨电极。采用这种结构，第一螺旋管组件、第二螺旋管组件的通道的直径较小且增加了检测通道的长度，因此能更方便、更精准地测量高电导率溶液的电导率；并且由于第一螺旋管组件、第二螺旋管组件均可以压缩，压缩后又不影响检测通道的长度，因此高电导率石墨传感器不太受安装空间、环境的限制，方便测量。

优选的，第一螺旋管组件包括第一快接头、第一螺旋管、第二快接头，第一螺旋管的一端通过第一快接头和第一石墨电极连接，另一端通过第二快接头和第二石墨电极连接。采用这种结构，使用快接头实现密封成本低，能轻易、快速地将第一螺旋管安装在第一石墨电极、第二石墨电极上。

优选的，第二螺旋管组件包括第三快接头、第二螺旋管、第四快接头，第二螺旋管的一端通过第三快接头和第二石墨电极连接，另一端通过第四快接头和第三石墨电极连接。采用这种结构，使用快接头实现密封成本低，能轻易、快速地将第二螺旋管安装在第二石墨电极、第三石墨电极上。

优选的，第一螺旋管和第二螺旋管均为聚氨酯材料制成。采用这种结构，由于聚氨酯管的弹性较好，并且耐油、耐老化、耐腐蚀性能优秀，因此能满足测量时对检测溶液耐腐蚀性的要求，且在安装环境变化时，方便调整螺旋管的长度以适合安装环境。

优选的，螺纹进液管、第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头、螺纹出液管与石墨电极均使用耐腐蚀的胶水密封连接。由于快接头、螺纹进液管、螺纹出液管和石墨电极的连接处均存在一些缝隙，因此在连接处采用耐腐蚀的胶水进行密封处理，使得耐腐蚀的胶水填满这些缝隙从而将这些缝隙堵住，防止在测量时检测溶液从这些缝隙漏出来。耐腐蚀的胶水为树脂胶水或其他具有耐腐蚀性质的胶水等。采用这种结构，密封性能好，能达到不漏液的效果。

优选的，第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头均为PVC材质制成的直角快接头。采用这种结构，由于直角快接头操作容易，因此安装简单，采用PVC材质的快接头能满足对检测溶液的耐腐蚀性要求。

优选的，还包括压紧螺帽，第一螺旋管与第一快接头、第二快接头之间通过压紧螺帽紧固，第二螺旋管与第三快接头、第四快接头之间通过压紧螺帽紧固。采用这种结构，紧固性能好，安装快速。

优选的，螺纹进液管、螺纹出液管为DN20的螺纹管。采用这种结构，可以快速与工业管道连接，又能够拆卸，便于清洗和维护。

优选的，还包括五芯免焊对插接线端子，电极引线或漆包线的末端和五芯免焊对插接线端子连接，外部导线通过五芯免焊对插接线端子和电极引线、漆包线连接。采用这种结构，方便和外部导线连接，易管理、区分电极引线。

优选的，还包括外壳装置，外壳装置包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板、塑料底板，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极、五芯免焊对插接线端子安装在塑料底板上，塑料底板安装于金属盒体内，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体的前后两端。采用这种结构，将石墨电极、螺旋管等包装在外壳装置内，使石墨电极免受外界的影响和磨损，传感器更耐用。

本发明的优点：

1、本发明采用了第一螺旋管组件、第二螺旋管组件，第一螺旋管组件、第二螺旋管组件的通道的直径较小且由于螺旋的缘故从而增加了检测通道的长度，因此能更方便、更精准地测量高电导率溶液的电导率；并且由于第一螺旋管组件、第二螺旋管组件均可以压缩或伸长，压缩或伸长后又不影响检测通道的长度，因此高电导率石墨传感器不太受安装空间、环境的限制，方便测量。

2、采用快接头，快接头实现密封性能好、操作容易，且成本低。

3、对螺纹进液管、第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头、螺纹出液管与石墨电极的连接处均使用耐腐蚀的胶水密封处理，因此密封性好，处理后能达到不漏液的效果。

4、螺纹进液管、螺纹出液管采用DN20的螺纹管，因此可以快速与工业管道连接，又能够拆卸，便于清洗和维护。

5、将石墨电极、螺旋管等放置在接地的外壳装置内，能使得石墨电极、螺旋管等和外界隔开，从而对传感器起到保护作用。

附图说明

图1为本发明实施例的电极部分的组合剖面图。

图2为本发明实施例的电极测量部分的立体结构示意图。

图3为本发明实施例的装配示意图。

其中，1-螺纹进液管，2-第一石墨电极，3-第一快接头，4-第一螺旋管，5-第二快接头，6-第二石墨电极，7-第三快接头，8-第二螺旋管，9-第四快接头，10-第三石墨电极，11-螺纹出液管，12-第三石墨电极引线，13-第二铂丝电极引线，14-第一铂丝电极引线，15-第二石墨电极引线，16-第一石墨电极引线，17-第一铂丝电极，18-金属后盖板，19-金属盒体，20-温度传感器，21-金属前盖板，22-温度导线电缆紧固头，23-内螺帽，24-外螺帽，25-电极信号导线电缆紧固头，26-电极信号导线，27-塑料底板，28-五芯免焊对插接线端子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

一种高电导率石墨传感器，包括螺纹进液管、第一石墨电极、第一螺旋管组件、第二石墨电极、第二螺旋管组件、第三石墨电极、螺纹出液管；其中，第一螺旋管组件包括第一快接头、第一螺旋管、第二快接头；第二螺旋管组件包括第二螺旋管组件包括第三快接头、第二螺旋管、第四快接头。

螺纹进液管、螺纹出液管均为DN20的螺纹管，且为PVC材质制成。因此螺纹进液管、螺纹出液管可以快速与工业管道连接，又能够拆卸，便于清洗和维护。

第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极的中部均开设有通孔，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极的右端均开设有圆柱孔，圆柱孔用于安装电极引线，在第一石墨电极上还安装有一个温度传感器。第一石墨电极的右端接出的为第一石墨电极引线，第二石墨电极的右端接出的为第二石墨电极电极引线，第三石墨电极的右端接出的为第三石墨电极引线。本实施例中，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极均采用不透性石墨，并且在石墨与待测液接触的面使用特殊导电涂料处理，使石墨表面成膜光滑。

第一螺旋管、第二螺旋管均采用聚氨酯材料制成，因聚氨酯管弹性较好、且可弯曲半径小。

第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头均为直角快接头，且均由PVC材质制成。

如图1，螺纹进液管的一端和第一石墨电极的中部相连，且螺纹进液管和第一石墨电极的中部的通孔相连通，螺纹进液管与第一石墨电极使用耐腐蚀的胶水密封连接；第一螺旋管位于第一石墨电极和第二石墨电极的中间，第一螺旋管通过第一快接头和第一石墨电极相连，第一螺旋管通过第二快接头和第二石墨电极相连，第一快接头和第一石墨电极之间的连接处、第二快接头和第二石墨电极之间均采用耐腐蚀的胶水密封连接，第一螺旋管与第一快接头、第二快接头通过压紧螺帽紧固；第二螺旋管位于第二石墨电极和第三石墨电极的中间，第二螺旋管通过第三快接头和第二石墨电极相连，第二螺旋管通过第四快接头和第三石墨电极相连，第三快接头和第二石墨电极之间的连接处、第四快接头和第三石墨电极之间均通过耐腐蚀的胶水密封连接，第二螺旋管与第三快接头、第四快接头之间均通过压紧螺帽紧固；螺纹出液管的一端和第三石墨电极的中部相连，且螺纹进液管和第一石墨电极的中部的通孔相连通，螺纹出液管和第三石墨电极使用耐腐蚀的胶水密封连接。因此，螺纹进液管、第一石墨电极的中部通孔、第一快接头、第一螺旋管、第二快接头、第二石墨电极的中部通孔、第三快接头、第二螺旋管、第四快接头、第三石墨电极的中部通孔、螺纹出液管相连通从而形成供检测溶液流动的检测通道。

本实施例中，螺纹进液管与螺纹出液管的中心周处于同一直线上，因此流过本高电导率石墨传感器的检测溶液不改变原来流向，依次连接的第一石墨电极、第一快接头、第一螺旋管、第二快接头与依次连接的第三快接头、第二螺旋管、第四快接头、第三石墨电极形成以第二石墨电极为中心的上下对称结构；这种上下对称的结构可以在螺旋管安装时，使螺旋管紧靠塑料底板整齐排列。

本实施例中，一对铂丝电极分别为第一铂丝电极和第二铂丝电极；第一铂丝电极由第三快接头的内部穿出后、第二铂丝电极由第四快接头穿出后，两铂丝电极的两端均和0.25毫米漆包线相连，漆包线再分别缠绕在对应的快接头上，缠绕后的漆包线在汇合处用焊锡固定在一起，汇合、固定后的漆包线作为该铂丝电极的电极引线。其中，第一铂丝电极接出的漆包线形成第一铂丝电极引线，第二铂丝电极接出的漆包线形成第二铂丝电极引线。铂丝电极穿过快接头的孔处采用耐腐蚀胶水密封，以保证电极气密性。铂丝电极与石墨电极的引线同五芯免焊对插接线端子相连，外部导线也经此端子进行连接。

本实施例中，还包括外壳装置，外壳装置包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板、塑料底板；金属后盖板上开设一个供螺纹出液管通过金属后盖板的通孔；金属前盖板上开设三个通孔，分别为供螺纹进液管通过金属前盖板的通孔、供温度传感器导线通过金属前盖板的通孔、供电极信号导线通过金属前盖板的通孔。第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极、五芯免焊对插接线端子安装在塑料底板上，塑料底板安装于金属盒体内，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体的前后两端。第一石墨电极引线接入一号端子，第二石墨电极引线接入二号端子，第一铂丝电极引线接入三号端子，第二铂丝电极引线接入四号端子，第三石墨电极引线接入五号端子。螺纹进液管、螺纹出液管均在金属盖板的内外分别通过内螺帽、外螺帽来固定。温度传感器导线通过温度导线电缆紧固头固定在金属前盖板上，电极引线通过电极信号导线电缆紧固头固定在金属前盖板上。以上接线和安装工作完成后，通过螺丝将金属前盖板、金属后盖板固定在金属盒体上，从而形成一个封闭的测量体系。

本发明的工作过程和原理：测量时，检测溶液由螺纹进液管流入，经检测通道由螺纹出液管流出；检测通道充满检测溶液后，对第二石墨电极施加恒流激励源激励，电流一半经第一螺旋管流到第一石墨片电极，电流另一半经第二螺旋管流到第三石墨电极，从而在第一铂丝电极和第二铂丝电极之间产生一个电势差，通过和传感器相连接的外部采集芯片的处理可以获得第一铂丝电极和第二铂丝电极两端的电压差信号。根据恒流电路原理，激励源上电流恒定，不随外界电阻而变化，测量得到的电压差信号与第一铂丝电极、第二铂丝电极两端的电阻成正比，从而计算出电导率传感器内待测液的电导率。本发明中，两个铂丝电极和三个石墨电极构成五电极，其中，第一石墨电极和第三石墨电极是两端电极，用于连接信号地，起屏蔽外界信号的作用。该恒流激励源为交流激励源，通常采用正弦波或交流方波，目的是避免电极极化。

本发明中，一对铂丝电极安装在第三快接头和第四快接头上，而此对铂丝电极分别安装第一快接头和第二快接头上也能满足要求；而对本发明的石墨电极、螺纹进液管等做形状或大小的改变等等，亦不改变本发明的实质，依然属于本发明的保护范围。

除了本实施例提及的方式外，上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高电导率石墨传感器，其特征在于：包括依次连接且连通的螺纹进液管、第一石墨电极、第一螺旋管组件、第二石墨电极、第二螺旋管组件、第三石墨电极、螺纹出液管，在第一螺旋管组件上或第二螺旋管组件上设置一对平行于石墨电极的铂丝电极，铂丝电极从螺旋管组件的内部穿出后和漆包线连接，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极上均设有电极引线，温度传感器安装于石墨电极上；第一螺旋管组件包括第一快接头、第一螺旋管、第二快接头，第一螺旋管的一端通过第一快接头和第一石墨电极连接，另一端通过第二快接头和第二石墨电极连接；第二螺旋管组件包括第三快接头、第二螺旋管、第四快接头，第二螺旋管的一端通过第三快接头和第二石墨电极连接，另一端通过第四快接头和第三石墨电极连接；第一螺旋管和第二螺旋管均为聚氨酯材料制成；还包括五芯免焊对插接线端子，电极引线或漆包线的末端和五芯免焊对插接线端子连接，外部导线通过五芯免焊对插接线端子和电极引线、漆包线连接。

2.根据权利要求1所述一种高电导率石墨传感器，其特征在于：螺纹进液管、 第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头、螺纹出液管与石墨电极均使用耐腐蚀的胶水密封连接。

3.根据权利要求1所述一种高电导率石墨传感器，其特征在于：第一快接头、第二快接头、第三快接头、第四快接头均为PVC材质制成。

4.根据权利要求1所述一种高电导率石墨传感器，其特征在于：还包括压紧螺帽，第一螺旋管与第一快接头、第二快接头之间通过压紧螺帽紧固，第二螺旋管与第三快接头、第四快接头之间通过压紧螺帽紧固。

5.根据权利要求1所述一种高电导率石墨传感器，其特征在于：螺纹进液管、螺纹出液管为DN20的螺纹管。

6.根据权利要求1所述一种高电导率石墨传感器，其特征在于：还包括外壳装置，外壳装置包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板、塑料底板，第一石墨电极、第二石墨电极、第三石墨电极、五芯免焊对插接线端子安装在塑料底板上，塑料底板安装于金属盒体内，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体的前后两端。

Images