CN113189167B - 一种环状电化学传感器探头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环状电化学传感器探头，涉及电化学传感器技术领域，其技术方案要点是：包括基座和电极芯体；基座穿设有横向导流孔，横向导流孔同轴设置有至少一个环形凹槽，基座侧面设有与环形凹槽一一对应设置的引线孔；电极芯体由至少一个环形电极构成，环形电极与环形凹槽对应镶嵌连接。本发明采用的电化学传感器探头，能够大幅提高传感器在线测量时的通水能力，实现被测介质的充分交换，以保证快速响应和足够的空间分辨率，具有结构简单、充水性好、频响特性高、维护便利、高温高压条件下可用、维护便利且使用寿命长的优点，并能同时适用于电导率、pH、溶解氢、溶解氧、氧化还原电位等电化化学传感器。

Description

一种环状电化学传感器探头
技术领域
本发明涉及电化学传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种环状电化学传感器探头。
背景技术
电化学传感器测量技术一直受到世界各国的高度重视，是国内外研究的热点。其中，以pH、电导率、溶解氢、溶解氧、氧化还原电位为代表的化学指标是为水化学体系的重要指标，通过相对应的化学仪表对上述各水化学指标进行测量，是水化学监测体系中的重要组成，已广泛应用于核电厂、火电厂、制药、化工、冶金、环保、水处理、科研等领域。在核反应堆水化学体系的水质监测中，通过对水化学指标的有效监测，可实现水化学指标的控制，从而降低核反应堆材料的腐蚀。
水化学中材料的腐蚀是一个复杂的电化学过程。近年来，许多研究学者已经对不同水化学环境下不锈钢和镍基合金的电化学行为进行了细致研究，包括pH、溶解氧(DO)、溶解氢(DH)、电导率等。研究结果表明，溶液中电导率的升高会促进电化学腐蚀过程中的离子传输，从而加速不锈钢在水溶液中的腐蚀速率，缩短核反应堆系统的服役寿命。
在水化学指标测量中，水溶液化学指标受到多因素的影响，温度和压力对其测量真实值的影响最为明显，尤其是针对反应堆一回路冷却剂，溶液电导率在高温时比常温时更为敏感，电导率的变化直接关系到核用材料的腐蚀和应力腐蚀行为，对核反应堆关键系统及设备的运行安全性和可靠性产生重要影响。此外，传感器探头的结构型式直接决定了传感器的应用环境，并影响水化学指标测量值的即时性和有效性，可采用能够适用于高温高压环境体系的一种新型传感器探头即时、有效进行各化学指标的测量，以提高水化学指标测量准确性，对反馈核反应堆水质运行的真实性及提升水质运行的有效监测和控制具有重要意义。
现有的电化学传感器探头(与介质接触的部分)结构主要为棒状或片状形式，此种结构的电化学传感器在测量过程中介质可能与传感器探头无法充分接触，存在测量死区，使得水化学指标测量结果存在误差；此外，由于其传感器探头结构的局限性，在进行水化学指标测量的过程中须配置专用的电化学传感器流通池，且无法在高温水体系中使用。如普通电导率传感器电极的结构通常是将两片铂片烧结在两块平行玻璃片或圆形玻璃管的内壁上玻璃电极，电导率传感器承压、耐温能力有限。当前，针对高温高压水化学体系中的水质指标(包括对电导率的监测)，通常采取经取样降温降压处理后进行测量，此种监测方式无法有效保证核反应堆水质运行指标获取的即时性和准确性，从而对核反应堆水质运行的有效监测和控制带来挑战。因此，如何研究设计一种新型电化学传感器探头是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种环状电化学传感器探头，能够同时适用于电导率、pH、溶解氢、溶解氧、氧化还原电位等电化传感器，通过本发明的新型传感器探头结构，可大幅提高传感器测量过程中的充水性和频响特性，并可在高温高压条件下工作。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种环状电化学传感器探头，包括基座和电极芯体；基座穿设有横向导流孔，横向导流孔同轴设置有至少一个环形凹槽，基座侧面设有与环形凹槽一一对应设置的引线孔；电极芯体由至少一个环形电极构成，环形电极与环形凹槽对应镶嵌连接。
进一步的，所述环形电极的内壁与横向导流孔的内壁平滑连接。
进一步的，所述电极芯体包括两个对称设置的电流电极以及两个对称设置的电压电极，两个电压电极位于两个电流电极之间。
进一步的，所述电极芯体还包括至少一个温度传感器电极。
进一步的，所述电极芯体包括两个对称设置在两个电流电极背离外侧的温度传感器电极。
进一步的，相邻所述环形凹槽之间间隔设置。
进一步的，所述基座底部设有与横向导流孔连通的底部导流孔。
进一步的，所述基座沿自身轴线方向的长度为18mm、外径为10mm、内径为8mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用的电化学传感器探头，能够大幅提高传感器在线测量时的通水能力，实现被测介质的充分交换，以保证快速响应和足够的空间分辨率，具有结构简单、充水性好、频响特性高、维护便利、高温高压条件下可用、维护便利且使用寿命长的优点，并能同时适用于电导率、pH、溶解氢、溶解氧、氧化还原电位等电化化学传感器。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的整体结构示意图；
图2是本发明实施例中的内部结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101、基座；102、横向导流孔；103、环形凹槽；104、引线孔；105、环形电极；106、底部导流孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图 1-2，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种环状电化学传感器探头，如图1与图2所示，包括基座101 和电极芯体。基座101穿设有横向导流孔102，横向导流孔102同轴设置有6个环形凹槽103，相邻环形凹槽103之间间隔设置，基座101侧面设有与环形凹槽 103一一对应设置连通的引线孔104。在本实施例中，电极芯体由两个对称设置的电流电极、两个对称设置的电压电极以及两个对称设置的温度传感器电极构成，环形电极105与环形凹槽103对应镶嵌连接，可适用于电导率的测量。环形凹槽 103的数量与宽度均可根据需求进行设计。环形电极105能够增强传感器的抗污染能力，当有部分环形电极105被污物覆盖时，其他未被覆盖的部分均能感应到正常的测量信号。
在本实施例中，基座101由耐高温陶瓷材料制备而成，该种材料与基座101 内部的环形电极105材料的膨胀系数接近，保证探头可在高温压条件下使用以及传感器的密封性能。耐高温陶瓷材料为氧化锆陶瓷或硅酸盐材料。
在本实施例中，两个电压电极位于两个电流电极之间，两个温度传感器电极对称设置在两个电流电极背离外侧。
基座101底部设有与横向导流孔102连通的底部导流孔106。横向导流孔102 与底部导流孔106在基座101中形成三通式结构的通孔，实现测量介质的三通流向，在工作的过程实现介质的充分交换和无死区测量，保证快速响应和足够的空间分辨率，且位于底部导流孔106两侧的环形电极105呈左右对称分布。
在本实施例中，基座101沿自身轴线方向的长度为18mm、外径为10mm、内径为8mm，底部导流孔106的直径2mm
使用时，将环形电极105内置在相应的环形凹槽103后，将引线穿过引线孔 104后一端与相应的环形电极105点焊连接，另一端接入测量电路，对基座101 封装后即可形成电化学传感器的测量端。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种环状电化学传感器探头，其特征是，包括基座(101)和电极芯体；基座(101)穿设有横向导流孔(102)，横向导流孔(102)同轴设置有至少一个环形凹槽(103)，基座(101)侧面设有与环形凹槽(103)一一对应设置的引线孔(104)；电极芯体由至少一个环形电极(105)构成，环形电极(105)与环形凹槽(103)对应镶嵌连接；
所述基座(101)底部设有与横向导流孔(102)连通的底部导流孔(106)。
2.根据权利要求1所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，所述环形电极(105)的内壁与横向导流孔(102)的内壁平滑连接。
3.根据权利要求1所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，所述电极芯体包括两个对称设置的电流电极以及两个对称设置的电压电极，两个电压电极位于两个电流电极之间。
4.根据权利要求3所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，所述电极芯体还包括至少一个温度传感器电极。
5.根据权利要求4所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，所述电极芯体包括两个对称设置在两个电流电极背离外侧的温度传感器电极。
6.根据权利要求1所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，相邻所述环形凹槽(103)之间间隔设置。
7.根据权利要求1所述的一种环状电化学传感器探头，其特征是，所述基座(101)沿自身轴线方向的长度为18mm、外径为10mm、内径为8mm。
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