CN202693686U - 一种水产养殖水体电导率传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种检测装置，特别是涉及一种水产养殖水体电导率传感器。一种水产养殖水体电导率传感器，其包括：温度电导率传感器探头（1）、绝缘保护壳（2）、出水孔（3）、密封圈（4）、壳体（5）、四芯电缆（6），其中，温度电导率传感器探头（1）置于绝缘保护壳（2）中，包括温度探头（7）、固定在绝缘体（11）上的两个电流电极（8）、两个电压电极（9）及接地电极（10）；出水孔（3）位于绝缘保护壳（2）上；密封圈（4），位于壳体（5）与绝缘保护壳（2）之间；绝缘保护壳（2）与壳体（5）通过螺纹连接；PCB板（12），置于壳体（5）内，通过绝缘体（11）内部的低噪声屏蔽线与温度电导率传感器探头（1）相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，特别是涉及一种水产养殖水体电导率传感器。
背景技术
水的电导率反映了其所含无机酸、碱、盐的量，且受温度的影响，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量，是水产养殖中的重要参数之一，监测水体的电导率变化对水产养殖具有重大意义。
目前国内的检测水体电导率的传感器探头一般都为两电极式，这种两电极技术在测量过程中，电极上的电流流过溶液，与电极的接触面上就会产生极化电压，从而溶液中自由运动的离子产生反应而形成带电层。这种形成是动态的，并且取决于一系列影响因素，包括所施加的电压、溶液中离子的组成、为电流提供的表面积（电流密度）和所施加的交流电频率。在水环境监测中，电导率仪探头长期置于水环境(江、河、湖、海)中，由于电极表面污染和极化现象，导致电导率的测量产生误差，造成了测量结果的不准确。
采用四电极测量水体电导率，其中，两个电极构成激励电极对，另外两个电极构成测量电极对，在激励电极对施加激励的同时从测量电极对上取电势差作为输出信号。激励电极同测量电极分开，有效的避免了极化阻抗的影响。然而，激励电极在水体中产生的电场是发散的，由于受到杂散电流的影响，通过测量电极的感应电压而测得的电导率值有一定的误差。在四电极的基础上，增加第五个电极环，使其构成第二个基极，从而减少电场向外的发散，消除杂散电流的影响，显示出更好的密封电场，测量结果更准确。采用五电极法测量水体电导率，其灵敏度高、抗污染能力强，无极化现象，适于长期现场测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种减少测量误差、测量准确、灵敏度高、抗污染能力强、实现微型化与一体化设计、设备防水性好、可靠性高的水产养殖水体电导率传感器。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种水产养殖水体电导率传感器，其包括：温度电导率传感器探头1、绝缘保护壳2、出水孔3、密封圈4、壳体5、四芯电缆6，其中，
温度电导率传感器探头1置于绝缘保护壳2中，包括温度探头7、固定在绝缘体11上的两个电流电极8、两个电压电极9及接地电极10；
出水孔3位于绝缘保护壳2上；
密封圈4，位于壳体5与绝缘保护壳2之间；
绝缘保护壳2与壳体5通过螺纹连接；
PCB板12，置于壳体5内，通过绝缘体11内部的低噪声屏蔽线与温度电导率传感器探头1相连。
所述的PCB板12包括：激励信号源、信号调理模块、微处理器、总线接口模块、电源模块以及电源管理模块；其中，
信号调理模块与所述温度探头7及电压电极9连接；
微处理器分别与所述信号调理模块和总线接口模块相连；
激励信号源与电流电极8连接；
电源模块通过电源管理模块与激励信号源相连；
电源管理模块与微处理器相连。
所述温度探头7的感应头为热敏电阻，量程：0-40℃，精度0.2℃。
本实用新型的有益效果在于：
与现有技术相比，本实用新型使用五电极电导率探头测量。其中，激励电极同测量电极分开，能有效防止电极极化，减少测量误差；第五环构成第二个基极，减少电场向外的发散，使测量准确无误，不依赖于电极浸入的深度或者电极的位置；其灵敏度高、抗污染能力强；实现微型化与一体化设计，设备防水性好、可靠性高，可广泛应用于水产养殖领域中。
附图说明
图1为本实用新型一种水产养殖水体电导率传感器的结构示意图；
图2为本实用新型一种水产养殖水体电导率传感器的剖面图；
图3为本实用新型一种水产养殖水体电导率传感器的系统测量框图。
附图标记
1、温度电导率传感器探头 2、绝缘保护壳
3、出水孔 4、密封圈
5、壳体 6、四芯电缆
7、温度探头 8、电流电极
9、电压电极 10、接地电极
11、绝缘体 12、PCB板
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步说明。
如图l所示，本实用新型水产养殖水体电导率传感器包括：温度电导率传感器探头1，绝缘保护壳2，出水孔3，密封圈4，壳体5，四芯电缆6。
温度电导率传感器探头1，用于传感水体的温度和电导率，并通过绝缘体11内的低噪声屏蔽线与PCB板12连接；绝缘保护壳2，用于保护并固定所述温度电导率传感器探头1；出水孔3，用于观测水位，确保温度电导率传感器探头1全部浸入水中；密封圈4，位于壳体5与绝缘保护壳2之间，以加强密封性；壳体5与绝缘保护壳2通过螺纹紧连接，用于保护并固定PCB板12；PCB板12通过四芯电缆6引出，连接电源正负极、数据传输线。
如图2所示，温度电导率传感器探头1，包括：一个由温度探头7，固定在绝缘体11上的两个电流电极8、两个电压电极9及接地电极10。其中，所述两个电流电极8构成激励电极对，两个电压电极9构成测量电极对，接地电极10为第二基极。它采用五环电极法，是对四环电压—电流法的改进。测量原理：在两个电流电极施加一个交流信号并通过电流，在流体介质里建立起电场，并两个电压电极上感应出电压，通过测量感应电极间的电位降，得出对应的水体的电导率，因为感应电极间的电位降与溶液的电导率成正比。由于测量电极本身不被极化，因而所测的溶液电导率值，与电极表面污染或电路电阻无关，避免了因电极表面污染或钝化的影响，消除极化效应所产生的误差同时。
在四环电极法测量的基础上，增加了第五个电极环，第五个电极环接地，使其构成第二个基极。与原有的电压—电流四电极法相比，增加的接地电极减少了电场向外的发散，增强了电场的密闭性，从而使测量结果更准确，且不依赖于电极浸入的深度。PCB板12由一根四芯电缆6引出。
其中，所述的PCB板12置于壳体5内，通过绝缘体11内部的低噪声屏蔽线与温度电导率传感器探头1相连。
其中，所述温度电导率传感器探头1由温度探头7和固定在绝缘体11上的两个电流电极8、两个电压电极9及接地电极10组成。
其中，所述的温度探头7的感应头型号为热敏电阻，量程：0-40℃，精度0.2℃。
其中，所述的绝缘保护壳2与壳体5通过螺纹连接。
如图3所示，所述的PCB板12包括的电路有：激励信号源，产生交流正弦波信号，施加在所述的电流电极8之间；信号调理模块，与所述温度探头7及电压电极9连接；微处理器，与所述信号调理模块相连；总线接口模块，与所述微处理器连接；电源模块，在微处理器的控制下给所述传感器各部分电路供电；电源管理模块，将输入电压提高到适应范围，并实现对硬件电路各模块的脉冲式供电，使水产养殖水体电导率传感器在超低功耗下运行。
本实用新型一种水产养殖水体电导率传感器的工作过程如下：
水产养殖水体电导率传感器通过四芯电缆6与上位机相连，电源模块在微处理器的控制下对水产养殖水体电导率传感器各部分进行供电，使激励信号源产生正弦交流信号，施加在两个电流电极8两端，并通过电流，在水体里建立起电场，再由两个电压电极9感应水溶液中的电场所产生的电压，通过检测电压端的电势差，从而换算出介电材料(水体)的电导率。温度电导率探头采集的温度与电导率信号，经过信号调理模块进行滤波和放大，由微处理器实现信号的数字化，由总线接口模块通过四芯电缆6与数据传输线连接，将所获得的温度与电导率数据传送到上位机进行观测。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (3)
1.一种水产养殖水体电导率传感器，其包括：温度电导率传感器探头（1）、绝缘保护壳（2）、出水孔（3）、密封圈（4）、壳体（5）、四芯电缆（6），其特征在于：
温度电导率传感器探头（1）置于绝缘保护壳（2）中，包括温度探头（7）、固定在绝缘体（11）上的两个电流电极（8）、两个电压电极（9）及接地电极（10）；出水孔（3）位于绝缘保护壳（2）上；密封圈（4），位于壳体（5）与绝缘保护壳（2）之间；绝缘保护壳（2）与壳体（5）通过螺纹连接；
PCB板（12），置于壳体（5）内，通过绝缘体（11）内部的低噪声屏蔽线与温度电导率传感器探头（1）相连。
2.如权利要求l所述的水产养殖水体电导率传感器，其特征在于：
所述的PCB板（12）包括：激励信号源、信号调理模块、微处理器、总线接口模块、电源模块以及电源管理模块；其中，
信号调理模块与所述温度探头（7）及电压电极（9）连接；
微处理器分别与所述信号调理模块和总线接口模块相连；
激励信号源与电流电极（8）连接；
电源模块通过电源管理模块与激励信号源相连；
电源管理模块与微处理器相连。
3.如权利要求1或2所述的水产养殖水体电导率传感器，其特征在于：所述温度探头（7）的感应头为热敏电阻，量程：0-40℃，精度0.2℃。
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