專利名稱：微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種測(cè)量水中電導(dǎo)率的傳感器，適用于海洋、河口中電導(dǎo)率和鹽度的測(cè)量，屬于測(cè)量?jī)x器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在海洋研究領(lǐng)域，海水的電導(dǎo)率—鹽度—溫度之間的關(guān)系以及相關(guān)的測(cè)量手段歷來為海洋學(xué)家所重視。海水中鹽度或電導(dǎo)率是海洋生態(tài)理化環(huán)境的重要因子，影響到海水中多數(shù)元素的存在形式及氧化還原過程，海水鹽度還影響著海洋生命的存在和海洋環(huán)境的變化。海水鹽度對(duì)于海洋污染、海洋腐蝕、海洋界面交換等的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究都有極為重要的意義，是海洋調(diào)查和海洋污染監(jiān)測(cè)最基本的觀測(cè)項(xiàng)目之一。
目前，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量海水鹽度，均采用由電導(dǎo)率傳感器測(cè)量電導(dǎo)和經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)鹽度公式計(jì)算鹽度的方法。電導(dǎo)率傳感器分為感應(yīng)式、電極式兩類。這兩類傳感器在測(cè)量準(zhǔn)確度上已達(dá)到較高的技術(shù)水平，但在長(zhǎng)期連續(xù)工作的場(chǎng)合，如海洋臺(tái)站、海洋浮標(biāo)等處，穩(wěn)定性上還不能滿足實(shí)際需要，使用中要不斷的進(jìn)行校準(zhǔn)，給實(shí)際應(yīng)用帶來麻煩。
現(xiàn)有的電極式電導(dǎo)率傳感器通常為四電極電導(dǎo)率傳感器，采用多種結(jié)構(gòu)型式的電導(dǎo)池，如一字型、U型管和T型管式。這些傳感器電導(dǎo)池的電極設(shè)計(jì)，要求被測(cè)水必須限制在較長(zhǎng)的固定管中，以便于進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量。但是，由于電導(dǎo)池導(dǎo)流管長(zhǎng)，長(zhǎng)期使用會(huì)因管壁的水污染、生物附著、電極界面等問題，而引入了更多的不確定因素，削弱了電極長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。同時(shí)，電導(dǎo)池導(dǎo)流管較長(zhǎng)導(dǎo)致電導(dǎo)池體積大，不便與其它水質(zhì)測(cè)量參數(shù)傳感器組合，限制了實(shí)際應(yīng)用范圍。另外，現(xiàn)有的電極式電導(dǎo)率傳感器采用貴金屬材料作敏感電極，如鉑電極、鉑黑電極。貴金屬材料電極與絕緣體之間熱膨脹系數(shù)不一致，增加了傳感器性能的不穩(wěn)定。
因此，解決電導(dǎo)率傳感器長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性，是海洋科技界目前正在研究的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型推出了一種新型的電極式電導(dǎo)率傳感器，其目的是采用半敞開式電導(dǎo)率導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和非金屬材料玻璃碳作為傳感器的敏感電極，以克服電導(dǎo)率傳感器現(xiàn)有技術(shù)存在弊端，增加長(zhǎng)期連續(xù)工作的穩(wěn)定性。
本實(shí)用新型所涉及的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，由電極體、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和微處理器組成。整個(gè)裝置外形是上下直徑不同的兩個(gè)圓柱體連接而成。上部直徑較小的圓柱體為電極體，電極體內(nèi)封裝兩對(duì)敏感電極。下部是不銹鋼密封圓柱殼體，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與微處理器密封在不銹鋼圓柱殼體內(nèi)。電極體下部的不銹鋼底座與不銹鋼密封圓柱殼體的連接蓋固定在一起。
電極體的圓柱體中部開有一個(gè)橢圓型槽孔。橢圓型槽孔的兩側(cè)相向?qū)?yīng)地封裝兩對(duì)玻璃碳制成的電極，一對(duì)圓形平面電極和一對(duì)環(huán)形電極。平面電極與環(huán)形電極共軸封裝在一起。電極體利用環(huán)氧樹脂作為封裝電極的絕緣體。電極體的平面電極和環(huán)形電極與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接。
信號(hào)轉(zhuǎn)換電路與微處理器設(shè)置在不銹鋼密封圓柱殼體內(nèi)的電路板上，電路板由支架固定在不銹鋼密封圓柱殼體內(nèi)的中部。不銹鋼密封圓柱殼體的密封底蓋上設(shè)置密封電纜插頭。
本實(shí)用新型所涉及的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器的工作原理是傳感器的內(nèi)部轉(zhuǎn)換電路提供一個(gè)激勵(lì)信號(hào)給作為供電電極的兩個(gè)平面電極，而產(chǎn)生一個(gè)交流電流I，通過與平面電極共軸的兩個(gè)等電位環(huán)形電極來感應(yīng)建立在液相中的電位場(chǎng)；通過反饋控制電路調(diào)節(jié)電流I，進(jìn)而使兩電極的內(nèi)相電位精確的保持在一定的電位值；流過供電電極間的電流，正比于通過電極體橢圓形槽孔被測(cè)水的電導(dǎo)率σ；根據(jù)公式σ＝KI(K是傳感器的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量常數(shù))，可得出電導(dǎo)率σ。微處理器中儲(chǔ)存鹽度計(jì)算軟件，傳感器輸出直接為鹽度物理量。
本實(shí)用新型所采用的電極體橢圓形槽孔是半敞開式電導(dǎo)率導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有良好的電極池結(jié)構(gòu)性能，不受電極體電導(dǎo)率的薄層流的影響，也不受感應(yīng)體內(nèi)邊界層流的影響；所采用的非金屬玻璃碳電極化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有耐極化和耐腐蝕特性。本實(shí)用新型所涉及的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器是測(cè)量準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、現(xiàn)場(chǎng)使用方便的海洋傳感器，具有良好的推廣應(yīng)用前景。


圖1為微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器結(jié)構(gòu)圖。圖中，1—電極體，2—平面電極，3—環(huán)形電極，4—橢圓形槽孔，5—不銹鋼底座，6—連接蓋，7—電路板，8—電路板支架，9—不銹鋼密封圓柱殼體，10—密封底蓋，11—電纜插頭。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
予以描述。如圖1所示，電極體1的圓柱中部開有一個(gè)橢圓型槽孔4。橢圓型槽孔4的兩側(cè)封裝一對(duì)玻璃碳制成的圓形平面電極2和一對(duì)玻璃碳制成的環(huán)形電極3，橢圓型槽孔4的兩側(cè)各有一個(gè)平面電極2和一個(gè)環(huán)形電極3，平面電極2和環(huán)形電極3共軸。兩對(duì)電極相向?qū)?yīng)地封裝在橢圓型槽孔4的兩側(cè)，相向的兩對(duì)電極界面保持平行。電極體1利用環(huán)氧樹脂作為封裝電極的絕緣體。
權(quán)利要求1.一種微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，由電極體、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和微處理器組成，其特征在于電極體(1)為中部開有一個(gè)橢圓型槽孔(4)的圓柱體，電極體(1)下部連接不銹鋼密封圓柱殼體(9)，電極體下部的不銹鋼底座(5)與不銹鋼密封圓柱殼體的連接蓋(6)固定在一起。
2.按照權(quán)利要求1所述的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，其特征在于電極體橢圓型槽孔(4)的兩側(cè)相向?qū)?yīng)地封裝一對(duì)玻璃碳制成的圓形平面電極(2)和一對(duì)玻璃碳制成的環(huán)形電極(3)，橢圓型槽孔(4)的兩側(cè)各有一個(gè)平面電極(2)和一個(gè)環(huán)形電極(3)，平面電極(2)與環(huán)形電極(3)共軸封裝在一起。
3.按照權(quán)利要求1和按照權(quán)利要求2所述的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，其特征在于電極體中環(huán)氧樹脂作為封裝電極的絕緣體，將平面電極(2)和環(huán)形電極(3)封裝在橢圓型槽孔(4)的兩側(cè)。
4.按照權(quán)利要求1和按照權(quán)利要求2所述的微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，其特征在于電極體橢圓型槽孔(4)的兩側(cè)相向?qū)?yīng)的兩對(duì)電極界面保持平行。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種微型非金屬電極電導(dǎo)率傳感器，由電極體、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和微處理器組成，采用了半敞開式電導(dǎo)率導(dǎo)流孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和非金屬玻璃碳電極，具有耐極化和耐腐蝕特性，不受電極體電導(dǎo)率薄層流和感應(yīng)體內(nèi)邊界層流的影響，適用于海洋、河口中電導(dǎo)率和鹽度的測(cè)量。該裝置是測(cè)量準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、現(xiàn)場(chǎng)使用方便的海洋傳感器，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01N27/04GK2526841SQ01279100
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月25日
發(fā)明者陳芙蓉, 趙宇梅, 李建國(guó), 張金平, 張志忠 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局海洋技術(shù)研究所