CN107192888A - 流通式工业在线五电极电导率传感器 - Google Patents

Abstract

流通式工业在线五电极电导率传感器，包括依次相接且连通的螺纹进料管、第一石墨片电极、第一电极管、第二石墨片电极、第二电极管、第三石墨片电极、螺纹出料管，在第一电极管内孔中任意两个位置或第二电极管内孔中任意两个位置的圆形横截面直径位置平行设置两根铂丝电极，两根铂丝电极穿过第一电极管或第二电极管内壁后和两根漆包线连接，漆包线环绕在和漆包线连接的铂丝电极所在圆形横截面位置处的电极管外管壁上，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极均设有电极引线孔，第三石墨片电极上安装有温度传感器。本发明具有结构简单、安装简便、节约材料、测量简单不易出错的优点，属于电导电极技术领域。

Description

流通式工业在线五电极电导率传感器

技术领域

本发明属于电导电极技术领域，尤其涉及流通式工业在线五电极电导率传感器。

背景技术

测量电解质溶液的电导率的方法较多，相较于其他方法，电极式电导率测量法具有电极结构简单和测量范围广泛的优点。电极式电导率测量法的核心是研究出一种测量精度极高的电导电极。电导电极是测定溶液中导电离子的传感器。七电极电导率传感器，测量精度较高，使用性能较好。目前，有一种七电极电导率传感器，它包含三个石墨片电极，并在两两石墨片电极之间各安装一组铂丝电极，通过测量两组铂丝电极的电压信号再取平均值来作为测量值。这种方法除了制作较昂贵，而且对两组铂丝电极的安装要求较为严格，对两组铂丝电极的安装距离要求不能出现差错，由于在实际操作当中，难免出现失误或误差，因此这种测量方法在安装铂丝电极出现较大失误或误差时，测量结果会出现较大误差；故而，这种方法安装繁琐、费时；并且由于安装繁琐、费时，更容易导致测量结果出现较大的误差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种结构简单、安装简便、节约材料、测量简单不易出错的流通式工业在线五电极电导率传感器。

流通式工业在线五电极电导率传感器，包括依次相接且连通的螺纹进料管、第一石墨片电极、第一电极管、第二石墨片电极、第二电极管、第三石墨片电极、螺纹出料管，在第一电极管内孔中任意两个位置或第二电极管内孔中任意两个位置的圆形横截面直径位置平行设置两根铂丝电极，两根铂丝电极穿过第一电极管或第二电极管内壁后和两根漆包线连接，漆包线环绕在和漆包线连接的铂丝电极所在圆形横截面位置处的电极管外管壁上，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极均设有用于安装电极引线的电极引线孔，第三石墨片电极上安装有温度传感器。采用这种结构，节约了材料，铂丝电极只需安装一组且对铂丝电极的安装位置的限制大大降低，因此安装更简单、测量更简单，且避免了安装繁琐而导致测量结果较易出现的大误差或不精准；并且铂丝电极导电性能好，化学稳定性强，使测量结果更准确。

优选的，还包括铂丝拉直校正器，铂丝拉直校正器安装在第一电极管或第二电极管上，且铂丝拉直校正器位于两根铂丝电极之间。采用这种结构，铂丝拉直校正器在与铂丝电极垂直的方向将电极管压紧，从而保证铂丝保持在拉直状态，因此测量更准确、可测温度范围更宽。

优选的，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极的中部均设置有用于液体流入的楔形孔，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极右端均设有圆柱形电极引线孔。采用这种结构，楔形孔使待测溶液更容易流进检测通道内，方便测量。

优选的，第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极的楔形孔的斜面上均电镀有Ni-P合金。采用这种结构，电镀有Ni-P合金后，楔形孔的斜面更光滑，因此能较好地防止产生积垢，且方便人工清洗，能使测量精度更高。

优选的，铂丝电极穿过第一电极管或第二电极管内壁的开孔处设置有用于密封的树脂胶水。采用这种结构，处理后的铂丝电极具有极强的耐腐蚀性能，因此装置耐用且能减少维护装置的次数，节约了时间。

优选的，螺纹进料管、螺纹出料管均为PVC螺纹管。采用这种结构，内径较大的PVC螺纹管具有较好的耐腐蚀性能、且绝缘，且流体阻力小，性能稳定、使用可靠，内径大的PVC螺纹管方便人工定期做机械清洗。

优选的，第一电极管、第二电极管均为PC透明管。采用这种结构，能满足使用要求，且便于观察待测溶液的流动情况，在出现异常情况时，及时调整。

优选的，温度传感器为LM35DZ型号的温度探头。采用这种结构，LM35DZ型号的温度探头的工作范围广泛，测量简易且精度高；同时它的结构良好，外部密封防水，适合在工业现场对温度进行测量。

优选的，还包括用于保护第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管的装配盒，装配盒接地，装配盒包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板，金属前盖板、金属后盖板上均开设有出管孔，金属后盖板上还设有温度信号线出线孔和电极引线输出总线孔，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体开口的两端。温度信号线采用普通3芯电缆，其屏蔽线接地；5个电导率信号线采用5芯同轴电缆，每芯屏蔽线都串接磁珠后接信号地，另外增加1芯引出接地信号连接装配盒。采用这种结构，能对第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管起到保护作用，并能起到防护与屏蔽的作用。

优选的，还包括塑料绝缘板和线槽，第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管均安装在塑料绝缘板上，塑料绝缘板安装在金属盒体内，用于汇集所有电极引线的线槽安装在塑料绝缘板上。采用这种结构，能将电极引线汇集起来，方便管理和安装，同时能防止电极引线缠绕在一起从而影响测量工作。

本发明的优点：

1、本发明只采用一组铂丝电极安装于第一电极管或第二电极管，节约材料，并且由于对铂丝电极的安装位置的限制大大降低，因此安装更加简单、测量更简单，且避免了安装繁琐而导致测量结果较易出现的大误差或不精准。

2、石墨片电极上开设的楔形孔，使待测溶液更容易流进检测通道内，方便测量；并在楔形孔的斜面上均电镀有Ni-P合金，因此楔形孔的斜面更光滑，能较好地防止产生积垢，且方便人工清洗，测量精度更高。

3、第一电极管、第二电极管均采用PC透明管，这便于操作者观察待测溶液的流动情况，并能在出现异常情况时，及时调整装置。

4、设有装配盒，并将石墨片电极、电极管置于装配盒中，从而对石墨片电极、电极管起到保护作用，并且装配盒还能起到防护与屏蔽的作用；线槽能够汇集所有的电极引线，方便对电极引线的管理和安装，防止电极引线缠绕在一起给测量带来不便。

附图说明

图1是本发明实施例的石墨电极及电极管的组合剖面示意图。

图2是本发明实施例的电极管透视示意图。

图3是本发明实施例的装配示意图。

其中，1为第一电极引线孔；2为第一石墨片电极；3为第二电极引线孔；4为第二石墨片电极；5为第一铂丝电极引线；6为铂丝拉直校正器；7为第二铂丝电极引线；8为第三电极引线孔；9为第三石墨片电极；10为螺纹出料管；11为温度传感器；12为第二电极管；13为第一电极管；14为螺纹进料管；15为第一铂丝电极；16为第二铂丝电极；17为塑料绝缘板；18为线槽；19为金属后盖板；20为电极引线输出总线孔；21为螺纹出料管出管孔；22为温度信号线出线孔；23为金属盒体；24为电镀面；25为金属前盖板；26为螺纹进料管出管孔。

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。

流通式工业在线五电极电导率传感器，包括依次相接的螺纹进料管、第一石墨片电极、第一电极管、第二石墨片电极、第二电极管、第三石墨片电极、螺纹出料管，并且形成由螺纹进料管贯通至螺纹出料管的流体通道。

本实施例中，第一电极管和第二电极管均为PC透明管。螺纹进料管、螺纹出料管均为PVC螺纹管。第一石墨片电极的中部由上至下开设有用于检测液体流通的、依次相接的楔形孔、圆形孔，第一石墨片电极的右端开设有第一电极引线孔。第二石墨片电极的中部由上至下开设有用于检测液体流通的、依次相接的楔形孔、圆形孔、楔形孔，第二石墨片电极的右端开设有第二电极引线孔。第三石墨片电极的中部由上至下开设有用于检测液体流通的、依次相接的圆形孔、楔形孔，第三石墨片电极的左端开设有用于安装温度传感器的圆柱形孔，第三石墨片电极的右端开设有第三电极引线孔。螺纹进料管的上部与第一石墨片电极的下部的圆形孔相连通，第一电极管的下部与第一石墨片电极的上部的楔形孔相连通，第一电极管和第二电极管通过第二石墨片电极的楔形孔相连通，螺纹出料管的下部与第三石墨片电极的上部圆形孔相连通，第二电极管的上部与第三石墨片电极的下部的楔形孔相连通，并在第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极的楔形孔的斜面上均电镀有Ni-P合金。

本实施例中，在第三石墨片电极、第二石墨片电极和第一石墨片电极的右端边角处打孔、攻丝，插入带有自制垫片螺丝的线耳，线耳用于固定直径为0.25毫米的漆包线，漆包线的尾部高温焊锡形成电极引线，由此而引出的电极引线导电性能好，操作方便拆卸简单。温度传感器为LM35DZ型号的温度探头，当待测溶液流入时，温度传感器能够较准确的将温度变化数据实时传递给单片机。

本实施例中，各石墨片电极主要原料采用不透性石墨，通过数控雕刻机加工成型而成。为了能应对结垢，通过对石墨块清洗，在80℃下用碱除酯，再在55℃下用3A/dm²电流在Ni-P合金电镀液中经20分钟电镀可以在石墨电极上镀上0.01毫米厚的Ni-P合金，Ni-P合金具有良好的导电性及抗腐蚀性能，电镀后光滑的电镀面不易积垢，也便于人工清洗。电极管也是通过数控雕刻机进行打孔切割，精度高。系统的装配主要由耐腐蚀性能良好的树脂胶水完成。

在本实施例中，第一电极管为空心管，不做任何处理，以便于观察待测液的流动情况；在第二电极管沿电极管长度方向上的任意两个位置处的圆形横截面直径位置设置两根平行的铂丝电极，铂丝电极的直径均为0.2毫米，两根铂丝电极分别称为第一铂丝电极和第二铂丝电极，第一铂丝电极和第二铂丝电极一下一上设置于第二电极管上，两根铂丝电极穿过第二电极管内壁与漆包线连接，并且铂丝电极两端通过高温焊锡与漆包线连接，之后再将漆包线缠绕在第二电极管上，并在缠绕节点处汇于一路，汇线处用焊锡紧固，形成电极引线，固定后引出，形成第一铂丝电极引线、第二铂丝电极引线。在铂丝电极穿过第二电极管内壁的开孔处用耐酸、耐碱性能极好的树脂胶水密封。在第二电极管上，位于第一铂丝电极和第二铂丝电极中间安装有铂丝拉直校正器，铂丝拉直校正器通过在与铂丝垂直的方向将第二电极管压紧从而使铂丝处于垂直绷紧状态。为保证更好的测量效果，两根铂丝之间的间距不能过小，需尽量拉开两铂丝距离，增加有效检测空间。

本实施例中，还包括用于保护第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管的装配盒，装配盒包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板，金属前盖板、金属后盖板上均开设有出管孔，金属前盖板为螺纹进料管出管孔，金属后盖板上为螺纹出料管出管孔，金属后盖板上还设有温度信号线出线孔和电极引线输出总线孔，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体开口的两端。还包括塑料绝缘板和线槽，第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极均安装在塑料绝缘板上，塑料绝缘板安装在金属盒体内，用于汇集所有电极引线的线槽安装在塑料绝缘板上。安装时，第一石墨片电极、第一电极管、第二石墨片电极、第二电极管、第三石墨片电极均位于金属盒体内，螺纹进料管穿过金属前盖板上的出管孔，螺纹出料管穿过金属后盖板上的出管孔，温度信号线穿过金属后盖板上的温度信号线出线孔；各电极引线均被汇集、收集到线槽，所有电极引线通过金属后盖板上的电极引线输出总线孔输出，温度信号电缆和电导率信号电缆分别由电缆夹紧器固定在金属后盖板上再连接到单片机上。

本发明的工作过程和原理：在实际测量时，第一石墨片电极、第二石墨片电极、第一铂丝电极、第二铂丝电极和第三石墨片电极是测量单元，测量溶液从螺纹进料管进入，流经第一石墨片电极的楔形孔、第一电极管、第二石墨片电极上的楔形孔、第二电极管、第三石墨片电极的楔形孔，再从螺纹出料管流出，这有利于气体尽快排出，减少测量干扰。采用恒流激励源激励第二石墨片电极，其中，电流的一半经第一电极管流入第一石墨片电极，另一半的电流经第二电极管流入第三石墨片电极，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，通过外部采集芯片的处理可以获取第一铂丝电极和第二铂丝电极两端的电压差信号。完成整个测量过程。本发明中，第一石墨片电极和第三石墨片电极用于连接信号地，起屏蔽外界信号的作用。在第二石墨片电极和地之间加上一个恒定的电流，此电流由交流激励源产生。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。根据恒流电路原理，激励源上电流恒定，不随外界电阻变化，测量得到的电压差信号与第一铂丝电极、第二铂丝电极两端之间的电阻成正比，从而计算出电极传感器内待测溶液的标准电导率。

以上只是为清楚地说明本发明所作的一个实施例说明，事实上，本发明的两根铂丝电极也可安装在第一电极管上，从而达到测量目的；而电极管也可采用其它耐腐蚀、绝缘的材质制成，不仅限于PC管；等等。

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 (10)

1.流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：包括依次相接且连通的螺纹进料管、第一石墨片电极、第一电极管、第二石墨片电极、第二电极管、第三石墨片电极、螺纹出料管，在第一电极管内孔中任意两个位置或第二电极管内孔中任意两个位置的圆形横截面直径位置平行设置两根铂丝电极，两根铂丝电极穿过第一电极管或第二电极管内壁后和两根漆包线连接，漆包线环绕在和漆包线连接的铂丝电极所在圆形横截面位置处的电极管外管壁上，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极均设有用于安装电极引线的电极引线孔，第三石墨片电极上安装有温度传感器。

2.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：还包括铂丝拉直校正器，铂丝拉直校正器安装在第一电极管或第二电极管上，且铂丝拉直校正器位于两根铂丝电极之间。

3.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极的中部均设置有用于液体流入的楔形孔，第一石墨片电极、第二石墨片电极和第三石墨片电极右端均设有圆柱形电极引线孔。

4.根据权利要求3所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极的楔形孔的斜面上均电镀有Ni-P合金。

5.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：铂丝电极穿过第一电极管或第二电极管内壁的开孔处设置有用于密封的树脂胶水。

6.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：螺纹进料管、螺纹出料管均为PVC螺纹管。

7.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：第一电极管、第二电极管均为PC透明管。

8.根据权利要求1所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：温度传感器为LM35DZ型号的温度探头。

9.根据权利要求1-8任一所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：还包括用于保护第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管的装配盒，装配盒接地，装配盒包括金属盒体、金属前盖板、金属后盖板，金属前盖板、金属后盖板上均开设有出管孔，金属后盖板上还设有温度信号线出线孔和电极引线输出总线孔，金属前盖板、金属后盖板分别安装于金属盒体开口的两端。

10.根据权利要求9所述流通式工业在线五电极电导率传感器，其特征在于：还包括塑料绝缘板和线槽，第一石墨片电极、第二石墨片电极、第三石墨片电极、第一电极管、第二电极管均安装在塑料绝缘板上，塑料绝缘板安装在金属盒体内，用于汇集所有电极引线的线槽安装在塑料绝缘板上。