CN2621295Y - 点式开放四电极电导率传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种新结构形式的四电极电导率传感器，圆柱状传感器的耐压水密壳体外部的前端设电极电导池，转换电路设在耐压水密壳体内，耐压水密壳体的后端有电缆密封接头。电导池由两个安装在陶瓷底座上平行的电极支撑板构成，每个支撑板上镶嵌着铂金圆点电极组。电极组由一个直径较大的中心电极和设置在以中心电极为圆心的圆上的多个圆点电极组成。中心电极为电流电极；其他圆点电极在各自支撑板引线槽内并联后，成为电压电极。支撑板上的两个圆点电极组实际构成四电极形式，两个电流电极和两个电压电极。本实用新型所涉及的电极电导池具有很好的冲水性能，受池壁影响小，能抗污染和防生物附着，特别适用于现场海洋微结构电导率的长期测量和水质环境污染检测，可用于台站、调查船、海上平台、浮标等进行海水电导率测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量仪器，特别是涉及一种测量海水电导率的仪器。
背景技术
海水盐度是基本的海洋水文要素，是海洋调查、海洋观测和海洋污染监测的重要测量项目。海水盐度的测量主要是利用电导率传感器通过测量海水电导率进行。利用电导率测量盐度，具有精确度高、速度快以及便于现场测量等优点，所以，测量海水电导率已成为海水盐度测量的主要手段。
在测量海水电导率的传感器中，电极电导池是主要构件。一般来说，电导池用优质玻璃制成，内盛海水样品，两端有镀铂黑的铂金电极，作为“电阻元件”连接在电路中，以测量海水样品的电导率。
现有的电导率传感器，其电极电导池基本是封闭式或半封闭式，现场测量时电导池常数会因极化阻抗和电导池池壁受污染而改变，尤其是生物附着污染，对其影响更大。同时，由于封闭式电导池的冲水特性差，水的自由流会因电导池池壁的影响产生畸变，壁内粘性边界层导致池壁表层水流缓慢等也对电导池常数产生影响。因此，现有封闭式电导池的电导池常数易受环境污染等因素的影响而变化，使测量精确度降低，难以获得长期稳定的测量数值。
发明内容
本实用新型推出一种新结构形式的四电极电导率传感器，其目的是采用两个平行的电极支撑板构成的电导池开放式结构，增强电导池的抗污染性能和冲水特性，以提高电导率测量的稳定性。
本实用新型所涉及的点式开放四电极电导率传感器，主要由电极电导池和转换电路两部分组成。传感器呈圆柱状，外部有耐压水密壳体，电极电导池置于耐压水密壳体外部的前端，转换电路设在耐压水密壳体内，耐压水密壳体的后端有电缆密封接头。
电导池由两个安装在陶瓷底座上平行的电极支撑板构成，每个支撑板上部中心部位，镶嵌着铂金圆点电极组。电极组中，一个直径较大的圆点电极居于中心，为中心电极；其他圆点电极设置在以中心电极为圆心的圆上。电极的引线由支撑板背面的槽内引出，引线槽由陶瓷盖板用高强度粘合剂密封。两支撑板上的两个圆点电极组，共引出四条电极引线，实际构成四电极形式，即两个电流电极和两个电压电极。中心电极为电流电极，其他圆点电极在各自支撑板引线槽内并联后成为电压电极。圆点电极的并联增大了电压电极的面积，而又不增加每个电极所占电位线的宽度，有利于电压电极的抗污染。
支撑板背面槽内引出的电极引线连接水密壳体内的转换电路，转换电路的功能是将电导池对海水电导率的敏感值转换成电信号，以完成电导率测量。
测量时被测海水在两个支撑平面电流电极间的缝隙中通过。由于电流电极两端施加了一个交流信号并通过电流，在流体介质里建立起电场，由两个电压电极来感应产生电压。通过反馈电路调整电流，使两个电压电极两端的电压保持恒定，则电流电极间的电流比例于海水电导率。因此，海水电导率通过测量电流电极间的电流即可获得。
电导率与电流电极间电流的关系式为C＝K/Rc＝K*Ic/Vc
式中，C为电导率，K为电导池常数，Rc为电流电极间海水的等效电阻，Vc为Rc两端的固定压降(即电压电极之间电压)，Ic为通过电流电极的电流。
转换电路由激励信号源、放大器、交直流转换器、精密电阻与四电极连接构成。激励信号源Vi通过分压器加到放大器A2的正输入端。放大器A2的输出端连接电阻R7的一端和精密放大器A3的正输入端。电阻R7的另一端连接精密放大器A3的负输入端和电流电极。放大器A2的另一端连接电压电极，放大器A5的负输入端连接电压电极，放大器A5的输出端通过电阻连接电流电极，放大器A5的正输入端接地。精密放大器A3的输出端连接AC/DC交直流转换器的输入端，AC/DC交直流转换器的输出端连接隔离放大器A4的负输入端。隔离放大器A4的输出端作为点式开放四电极传感器的最终输出端，直接与显示装置或计算机部件相连。
本实用新型所涉及的点式开放四电极电导率传感器，电导池具有很好的冲水性能，受池壁影响小，能抗污染和防生物附着，特别适用于现场海洋微结构电导率的长期测量和水质环境污染检测，可用于台站、调查船、海上平台、浮标等进行海水电导率测量。
附图说明
图1为电导率传感器结构图。
图2为电导率传感器电极电导池正视图。
图3为电导率传感器电极电导池侧视图。
图4为电导率传感器转换电路原理图。
图中，1-电极电导池，2-电极支撑板，3-电极底座，4-水密壳体，5-转换电路，6-电缆密封接头，7-后盖板，8-电极引线，9-电压电极，10-电流电极，11-金属密封座，Vi-激励信号源，R7-精密电阻，A2、A5-放大器，A3-精密放大器，AC/DC-交直流转换器，A4-隔离放大器，a、b-电流电极，c、d-电压电极。
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、图2和图3所示，电极电导池(1)置于耐压水密壳体(4)外部的前端，转换电路(5)设在耐压水密壳体内，耐压水密壳体(4)的后端有电缆密封接头(6)。电极电导池(1)由两个平行安装在陶瓷底座上的电极支撑板(2)构成，电极支撑板相距13mm。在支撑板(2)上镶嵌的铂金圆点电极组中，居于中心的电流电极(10)直径为2mm，设置在以电流电极(10)为圆心的圆上的电压电极(9)直径为0.3mm。两支撑板(2)上的圆点电极相互轴对称。支撑板(2)背面的陶瓷盖板(7)，用高强度粘合剂将电极的引线槽密封。每个支撑板引出两条电极引线，电流电极引出一条电极引线，电压电极在支撑板引线槽内并联后引出另一条电极引线。两个支撑板共引出四条电极引线。
如图4所示，转换电路的激励信号源Vi通过分压器加到放大器A2的正输入端。放大器A2的输出端连接电阻R7的一端和精密放大器A3的正输入端。电阻R7的另一端连接精密放大器A3的负输入端和电流电极(a)。放大器A2的另一端连接电压电极(c)、放大器A5的负输入端连接电压电极(d)，放大器A5的输出端通过电阻连接电流电极(b)，放大器A5的正输入端接地。精密放大器A3的输出端连接AC/DC交直流变换器的输入端，AC/DC交直流变换器的输出端连接隔离放大器A4的负输入端，隔离放大器A4的输出端作为点式开放四电极传感器的最终输出端，它可以直接与显示或计算机部件相连。
Claims (5)
1、一种点式开放四电极电导率传感器，其特征在于传感器呈圆柱状，由电极电导池和转换电路两部分组成，外部有耐压水密壳体，电极电导池置于耐压水密壳体外部的前端，转换电路设在耐压水密壳体内，耐压水密壳体的后端有电缆密封接头，电导池由两个安装在陶瓷底座上平行的电极支撑板构成。
2、按照权利要求1所述的点式开放四电极电导率传感器，其特征在于两电极支撑板相距13mm，每个支撑板上部中心部位，镶嵌着铂金圆点电极组，两支撑板上电极组的圆点电极相互轴对称。
3、按照权利要求2所述的点式开放四电极电导率传感器，其特征在于支撑板(2)上镶嵌的铂金圆点电极组中，居于中心的电流电极(10)直径为2mm，设置在以电流电极(10)为圆心的圆上的电压电极(9)直径为0.3mm。
4、按照权利要求3所述的点式开放四电极电导率传感器，其特征在于电极的引线由支撑板背面的槽内引出，引线槽由陶瓷盖板用高强度粘合剂密封，每个支撑板引出两条电极引线，电流电极引出一条电极引线，电压电极在支撑板引线槽内并联后引出另一条电极引线，两个支撑板共引出四条电极引线。
5、按照权利要求1所述的点式开放四电极电导率传感器，其特征在于转换电路的激励信号源Vi通过分压器加到放大器A2的正输入端，放大器A2的输出端连接电阻R7的一端和精密放大器A3的正输入端，电阻R7的另一端连接精密放大器A3的负输入端和电流电极(a)，放大器A2的另一端连接电压电极(c)，放大器A5的负输入端连接电压电极(d)，放大器A5的输出端通过电阻连接电流电极(b)，精密放大器A3的输出端连接AC/DC交直流变换器的输入端，AC/DC交直流变换器的输出端连接隔离放大器A4的负输入端，隔离放大器A4的输出端直接与显示装置或计算机部件相连。
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