CN2526841Y - 微型非金属电极电导率传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种微型非金属电极电导率传感器，由电极体、信号转换电路和微处理器组成，采用了半敞开式电导率导流孔结构设计和非金属玻璃碳电极，具有耐极化和耐腐蚀特性，不受电极体电导率薄层流和感应体内边界层流的影响，适用于海洋、河口中电导率和盐度的测量。该装置是測量准确度高、稳定性好、现场使用方便的海洋传感器，具有良好的推广应用前景。
Description
技术领域
本实用新型是一种测量水中电导率的传感器，适用于海洋、河口中电导率和盐度的测量，属于测量仪器技术领域。
背景技术
在海洋研究领域，海水的电导率—盐度—温度之间的关系以及相关的测量手段历来为海洋学家所重视。海水中盐度或电导率是海洋生态理化环境的重要因子，影响到海水中多数元素的存在形式及氧化还原过程，海水盐度还影响着海洋生命的存在和海洋环境的变化。海水盐度对于海洋污染、海洋腐蚀、海洋界面交换等的基础理论和应用研究都有极为重要的意义，是海洋调查和海洋污染监测最基本的观测项目之一。
目前，现场测量海水盐度，均采用由电导率传感器测量电导和经标准盐度公式计算盐度的方法。电导率传感器分为感应式、电极式两类。这两类传感器在测量准确度上已达到较高的技术水平，但在长期连续工作的场合，如海洋台站、海洋浮标等处，稳定性上还不能满足实际需要，使用中要不断的进行校准，给实际应用带来麻烦。
现有的电极式电导率传感器通常为四电极电导率传感器，采用多种结构型式的电导池，如一字型、U型管和T型管式。这些传感器电导池的电极设计，要求被测水必须限制在较长的固定管中，以便于进行电导率测量。但是，由于电导池导流管长，长期使用会因管壁的水污染、生物附着、电极界面等问题，而引入了更多的不确定因素，削弱了电极长期工作的稳定性。同时，电导池导流管较长导致电导池体积大，不便与其它水质测量参数传感器组合，限制了实际应用范围。另外，现有的电极式电导率传感器采用贵金属材料作敏感电极，如铂电极、铂黑电极。贵金属材料电极与绝缘体之间热膨胀系数不一致，增加了传感器性能的不稳定。
因此，解决电导率传感器长期工作的稳定性，是海洋科技界目前正在研究的课题。
发明内容
本实用新型推出了一种新型的电极式电导率传感器，其目的是采用半敞开式电导率导流孔结构设计和非金属材料玻璃碳作为传感器的敏感电极，以克服电导率传感器现有技术存在弊端，增加长期连续工作的稳定性。
本实用新型所涉及的微型非金属电极电导率传感器，由电极体、信号转换电路和微处理器组成。整个装置外形是上下直径不同的两个圆柱体连接而成。上部直径较小的圆柱体为电极体，电极体内封装两对敏感电极。下部是不锈钢密封圆柱壳体，信号转换电路与微处理器密封在不锈钢圆柱壳体内。电极体下部的不锈钢底座与不锈钢密封圆柱壳体的连接盖固定在一起。
电极体的圆柱体中部开有一个椭圆型槽孔。椭圆型槽孔的两侧相向对应地封装两对玻璃碳制成的电极，一对圆形平面电极和一对环形电极。平面电极与环形电极共轴封装在一起。电极体利用环氧树脂作为封装电极的绝缘体。电极体的平面电极和环形电极与信号转换电路连接，并通过信号转换电路与微处理器连接。
信号转换电路与微处理器设置在不锈钢密封圆柱壳体内的电路板上，电路板由支架固定在不锈钢密封圆柱壳体内的中部。不锈钢密封圆柱壳体的密封底盖上设置密封电缆插头。
本实用新型所涉及的微型非金属电极电导率传感器的工作原理是：传感器的内部转换电路提供一个激励信号给作为供电电极的两个平面电极，而产生一个交流电流I，通过与平面电极共轴的两个等电位环形电极来感应建立在液相中的电位场；通过反馈控制电路调节电流I，进而使两电极的内相电位精确的保持在一定的电位值；流过供电电极间的电流，正比于通过电极体椭圆形槽孔被测水的电导率σ；根据公式σ＝KI(K是传感器的标准计量常数)，可得出电导率σ。微处理器中储存盐度计算软件，传感器输出直接为盐度物理量。
本实用新型所采用的电极体椭圆形槽孔是半敞开式电导率导流孔结构设计，具有良好的电极池结构性能，不受电极体电导率的薄层流的影响，也不受感应体内边界层流的影响；所采用的非金属玻璃碳电极化学性质稳定，具有耐极化和耐腐蚀特性。本实用新型所涉及的微型非金属电极电导率传感器是测量准确度高、稳定性好、现场使用方便的海洋传感器，具有良好的推广应用前景。
附图说明
图1为微型非金属电极电导率传感器结构图。图中，1—电极体，2—平面电极，3—环形电极，4—椭圆形槽孔，5—不锈钢底座，6—连接盖，7—电路板，8—电路板支架，9—不锈钢密封圆柱壳体，10—密封底盖，11—电缆插头。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型的具体实施方式予以描述。如图1所示，电极体1的圆柱中部开有一个椭圆型槽孔4。椭圆型槽孔4的两侧封装一对玻璃碳制成的圆形平面电极2和一对玻璃碳制成的环形电极3，椭圆型槽孔4的两侧各有一个平面电极2和一个环形电极3，平面电极2和环形电极3共轴。两对电极相向对应地封装在椭圆型槽孔4的两侧，相向的两对电极界面保持平行。电极体1利用环氧树脂作为封装电极的绝缘体。
Claims (4)
1.一种微型非金属电极电导率传感器，由电极体、信号转换电路和微处理器组成，其特征在于电极体(1)为中部开有一个椭圆型槽孔(4)的圆柱体，电极体(1)下部连接不锈钢密封圆柱壳体(9)，电极体下部的不锈钢底座(5)与不锈钢密封圆柱壳体的连接盖(6)固定在一起。
2.按照权利要求1所述的微型非金属电极电导率传感器，其特征在于电极体椭圆型槽孔(4)的两侧相向对应地封装一对玻璃碳制成的圆形平面电极(2)和一对玻璃碳制成的环形电极(3)，椭圆型槽孔(4)的两侧各有一个平面电极(2)和一个环形电极(3)，平面电极(2)与环形电极(3)共轴封装在一起。
3.按照权利要求1和按照权利要求2所述的微型非金属电极电导率传感器，其特征在于电极体中环氧树脂作为封装电极的绝缘体，将平面电极(2)和环形电极(3)封装在椭圆型槽孔(4)的两侧。
4.按照权利要求1和按照权利要求2所述的微型非金属电极电导率传感器，其特征在于电极体椭圆型槽孔(4)的两侧相向对应的两对电极界面保持平行。
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