專利名稱：一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置，特別是涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器。
背景技術(shù)：
水的電導(dǎo)率反映了其所含無機(jī)酸、堿、鹽的量，且受溫度的影響，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量，是水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要參數(shù)之一，監(jiān)測(cè)水體的電導(dǎo)率變化對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖具有重大意義。目前國(guó)內(nèi)的檢測(cè)水體電導(dǎo)率的傳感器探頭一般都為兩電極式，這種兩電極技術(shù)在測(cè)量過程中，電極上的電流流過溶液，與電極的接觸面上就會(huì)產(chǎn)生極化電壓，從而溶液中自由運(yùn)動(dòng)的離子產(chǎn)生反應(yīng)而形成帶電層。這種形成是動(dòng)態(tài)的，并且取決于一系列影響因素，包括所施加的電壓、溶液中離子的組成、為電流提供的表面積(電流密度)和所施加的交流電 頻率。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，電導(dǎo)率儀探頭長(zhǎng)期置于水環(huán)境(江、河、湖、海)中，由于電極表面污染和極化現(xiàn)象，導(dǎo)致電導(dǎo)率的測(cè)量產(chǎn)生誤差，造成了測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。采用四電極測(cè)量水體電導(dǎo)率，其中，兩個(gè)電極構(gòu)成激勵(lì)電極對(duì)，另外兩個(gè)電極構(gòu)成測(cè)量電極對(duì)，在激勵(lì)電極對(duì)施加激勵(lì)的同時(shí)從測(cè)量電極對(duì)上取電勢(shì)差作為輸出信號(hào)。激勵(lì)電極同測(cè)量電極分開，有效的避免了極化阻抗的影響。然而，激勵(lì)電極在水體中產(chǎn)生的電場(chǎng)是發(fā)散的，由于受到雜散電流的影響，通過測(cè)量電極的感應(yīng)電壓而測(cè)得的電導(dǎo)率值有一定的誤差。在四電極的基礎(chǔ)上，增加第五個(gè)電極環(huán)，使其構(gòu)成第二個(gè)基極，從而減少電場(chǎng)向外的發(fā)散，消除雜散電流的影響，顯示出更好的密封電場(chǎng)，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。采用五電極法測(cè)量水體電導(dǎo)率，其靈敏度高、抗污染能力強(qiáng)，無極化現(xiàn)象，適于長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種減少測(cè)量誤差、測(cè)量準(zhǔn)確、靈敏度高、抗污染能力強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)微型化與一體化設(shè)計(jì)、設(shè)備防水性好、可靠性高的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案—種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器，其包括溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I、絕緣保護(hù)殼
2、出水孔3、密封圈4、殼體5、四芯電纜6，其中，溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I置于絕緣保護(hù)殼2中，包括溫度探頭7、固定在絕緣體11上的兩個(gè)電流電極8、兩個(gè)電壓電極9及接地電極10 ；出水孔3位于絕緣保護(hù)殼2上；密封圈4，位于殼體5與絕緣保護(hù)殼2之間；絕緣保護(hù)殼2與殼體5通過螺紋連接；PCB板12，置于殼體5內(nèi)，通過絕緣體11內(nèi)部的低噪聲屏蔽線與溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I相連。所述的PCB板12包括激勵(lì)信號(hào)源、信號(hào)調(diào)理模塊、微處理器、總線接口模塊、電源模塊以及電源管理模塊；其中，[0014]信號(hào)調(diào)理模塊與所述溫度探頭7及電壓電極9連接；微處理器分別與所述信號(hào)調(diào)理模塊和總線接口模塊相連；激勵(lì)信號(hào)源與電流電極8連接；電源模塊通過電源管理模塊與激勵(lì)信號(hào)源相連；電源管理模塊與微處理器相連。所述溫度探頭7的感應(yīng)頭為熱敏電阻，量程0-40°C，精度O. 2°C。本實(shí)用新型的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型使用五電極電導(dǎo)率探頭測(cè)量。其中，激勵(lì)電極同測(cè)量 電極分開，能有效防止電極極化，減少測(cè)量誤差；第五環(huán)構(gòu)成第二個(gè)基極，減少電場(chǎng)向外的發(fā)散，使測(cè)量準(zhǔn)確無誤，不依賴于電極浸入的深度或者電極的位置；其靈敏度高、抗污染能力強(qiáng)；實(shí)現(xiàn)微型化與一體化設(shè)計(jì)，設(shè)備防水性好、可靠性高，可廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域中。

圖I為本實(shí)用新型一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器的剖面圖；圖3為本實(shí)用新型一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器的系統(tǒng)測(cè)量框圖。附圖標(biāo)記I、溫度電導(dǎo)率傳感器探頭2、絕緣保護(hù)殼3、出水孔4、密封圈5、殼體6、四芯電纜7、溫度探頭8、電流電極9、電壓電極10、接地電極11、絕緣體12、PCB 板
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型中的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本實(shí)用新型水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器包括溫度電導(dǎo)率傳感器探頭1，絕緣保護(hù)殼2，出水孔3，密封圈4，殼體5，四芯電纜6。溫度電導(dǎo)率傳感器探頭1，用于傳感水體的溫度和電導(dǎo)率，并通過絕緣體11內(nèi)的低噪聲屏蔽線與PCB板12連接；絕緣保護(hù)殼2，用于保護(hù)并固定所述溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I ;出水孔3，用于觀測(cè)水位，確保溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I全部浸入水中；密封圈4，位于殼體5與絕緣保護(hù)殼2之間，以加強(qiáng)密封性；殼體5與絕緣保護(hù)殼2通過螺紋緊連接，用于保護(hù)并固定PCB板12 ;PCB板12通過四芯電纜6引出，連接電源正負(fù)極、數(shù)據(jù)傳輸線。如圖2所示，溫度電導(dǎo)率傳感器探頭1，包括一個(gè)由溫度探頭7，固定在絕緣體11上的兩個(gè)電流電極8、兩個(gè)電壓電極9及接地電極10。其中，所述兩個(gè)電流電極8構(gòu)成激勵(lì)電極對(duì)，兩個(gè)電壓電極9構(gòu)成測(cè)量電極對(duì)，接地電極10為第二基極。它采用五環(huán)電極法，是對(duì)四環(huán)電壓一電流法的改進(jìn)。測(cè)量原理在兩個(gè)電流電極施加一個(gè)交流信號(hào)并通過電流，在流體介質(zhì)里建立起電場(chǎng)，并兩個(gè)電壓電極上感應(yīng)出電壓，通過測(cè)量感應(yīng)電極間的電位降，得出對(duì)應(yīng)的水體的電導(dǎo)率，因?yàn)楦袘?yīng)電極間的電位降與溶液的電導(dǎo)率成正比。由于測(cè)量電極本身不被極化，因而所測(cè)的溶液電導(dǎo)率值，與電極表面污染或電路電阻無關(guān)，避免了因電極表面污染或鈍化的影響，消除極化效應(yīng)所產(chǎn)生的誤差同時(shí)。在四環(huán)電極法測(cè)量的基礎(chǔ)上，增加了第五個(gè)電極環(huán)，第五個(gè)電極環(huán)接地，使其構(gòu)成第二個(gè)基極。與原有的電壓一電流四電極法相比，增加的接地電極減少了電場(chǎng)向外的發(fā)散，增強(qiáng)了電場(chǎng)的密閉性，從而使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，且不依賴于電極浸入的深度。PCB板12由一根四芯電纜6引出。其中，所述的PCB板12置于殼體5內(nèi)，通過絕緣體11內(nèi)部的低噪聲屏蔽線與溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I相連。其中，所述溫度電導(dǎo)率傳感器探頭I由溫度探頭7和固定在絕緣體11上的兩個(gè)電流電極8、兩個(gè)電壓電極9及接地電極10組成。其中，所述的溫度探頭7的感應(yīng)頭型號(hào)為熱敏電阻，量程0-40°C，精度O. 2°C。其中，所述的絕緣保護(hù)殼2與殼體5通過螺紋連接。如圖3所示，所述的PCB板12包括的電路有激勵(lì)信號(hào)源，產(chǎn)生交流正弦波信號(hào)，施加在所述的電流電極8之間；信號(hào)調(diào)理模塊，與所述溫度探頭7及電壓電極9連接；微處理器，與所述信號(hào)調(diào)理模塊相連；總線接口模塊，與所述微處理器連接；電源模塊，在微處理器的控制下給所述傳感器各部分電路供電；電源管理模塊，將輸入電壓提高到適應(yīng)范圍，并實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路各模塊的脈沖式供電，使水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器在超低功耗下運(yùn)行。本實(shí)用新型一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器的工作過程如下水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器通過四芯電纜6與上位機(jī)相連，電源模塊在微處理器的控制下對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器各部分進(jìn)行供電，使激勵(lì)信號(hào)源產(chǎn)生正弦交流信號(hào)，施加在兩個(gè)電流電極8兩端，并通過電流，在水體里建立起電場(chǎng)，再由兩個(gè)電壓電極9感應(yīng)水溶液中的電場(chǎng)所產(chǎn)生的電壓，通過檢測(cè)電壓端的電勢(shì)差，從而換算出介電材料(水體)的電導(dǎo)率。溫度電導(dǎo)率探頭采集的溫度與電導(dǎo)率信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行濾波和放大，由微處理器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的數(shù)字化，由總線接口模塊通過四芯電纜6與數(shù)據(jù)傳輸線連接，將所獲得的溫度與電導(dǎo)率數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)進(jìn)行觀測(cè)。以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器，其包括溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(I)、絕緣保護(hù)殼(2)、出水孔(3)、密封圈(4)、殼體(5)、四芯電纜(6)，其特征在于 溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(I)置于絕緣保護(hù)殼(2)中，包括溫度探頭(7)、固定在絕緣體(11)上的兩個(gè)電流電極(8)、兩個(gè)電壓電極(9)及接地電極(10);出水孔(3)位于絕緣保護(hù)殼(2 )上；密封圈(4 )，位于殼體(5 )與絕緣保護(hù)殼(2 )之間；絕緣保護(hù)殼(2 )與殼體(5 )通過螺紋連接； PCB板(12)，置于殼體(5)內(nèi)，通過絕緣體(11)內(nèi)部的低噪聲屏蔽線與溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(I)相連。
2.如權(quán)利要求I所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器，其特征在于 所述的PCB板(12)包括激勵(lì)信號(hào)源、信號(hào)調(diào)理模塊、微處理器、總線接口模塊、電源模塊以及電源管理模塊；其中， 信號(hào)調(diào)理模塊與所述溫度探頭(7)及電壓電極(9)連接； 微處理器分別與所述信號(hào)調(diào)理模塊和總線接口模塊相連； 激勵(lì)信號(hào)源與電流電極(8)連接； 電源模塊通過電源管理模塊與激勵(lì)信號(hào)源相連； 電源管理模塊與微處理器相連。
3.如權(quán)利要求I或2所述的水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器，其特征在于所述溫度探頭(7)的感應(yīng)頭為熱敏電阻，量程0-40°C，精度O. 2°C。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置，特別是涉及一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器。一種水產(chǎn)養(yǎng)殖水體電導(dǎo)率傳感器，其包括溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(1)、絕緣保護(hù)殼(2)、出水孔(3)、密封圈(4)、殼體(5)、四芯電纜(6)，其中，溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(1)置于絕緣保護(hù)殼(2)中，包括溫度探頭(7)、固定在絕緣體(11)上的兩個(gè)電流電極(8)、兩個(gè)電壓電極(9)及接地電極(10)；出水孔(3)位于絕緣保護(hù)殼(2)上；密封圈(4)，位于殼體(5)與絕緣保護(hù)殼(2)之間；絕緣保護(hù)殼(2)與殼體(5)通過螺紋連接；PCB板(12)，置于殼體(5)內(nèi)，通過絕緣體(11)內(nèi)部的低噪聲屏蔽線與溫度電導(dǎo)率傳感器探頭(1)相連。
文檔編號(hào)G01R27/22GK202693686SQ20122025447
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者李道亮, 張佳然, 丁啟勝, 王聰, 鮑峰, 徐睿 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)