本發(fā)明涉及海洋用電場(chǎng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一種電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)，具體涉及一種監(jiān)測(cè)海洋電場(chǎng)的碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在海洋開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，電場(chǎng)信號(hào)的測(cè)量越來(lái)越得到廣大科學(xué)家的青睞。在艦船的物理電場(chǎng)和海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測(cè)中電場(chǎng)信號(hào)都得到了應(yīng)用。

由于艦船大多為不同金屬結(jié)構(gòu)組成，不同類(lèi)型的金屬會(huì)產(chǎn)生不同的腐蝕電位，當(dāng)兩種不同金屬靠在一起浸泡在海水中時(shí)，就會(huì)形成腐蝕回路，產(chǎn)生腐蝕電流。另外，為了艦船防腐，需人工施加陰極保護(hù)電流。這些電流最終會(huì)由于海水的作用流向螺旋槳，再?gòu)穆菪龢祷氐脚灤瑲んw，形成回路，由于螺旋槳的運(yùn)轉(zhuǎn)，引起回路中電阻的周期性變化，從而在海水中形成交變電場(chǎng)信號(hào)。另外，海底中不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)電場(chǎng)信號(hào)有不同的電場(chǎng)響應(yīng)。依照此原理，主動(dòng)向海底發(fā)射一種已知電場(chǎng)信號(hào)，觀察其反射后電場(chǎng)信號(hào)的變化規(guī)律，即可分析出海底的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。但是電場(chǎng)信號(hào)在海水中衰減很快，且較多以低頻為主，對(duì)其電場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)需要較為靈敏、穩(wěn)定性好的電場(chǎng)傳感器。

目前用于電場(chǎng)監(jiān)測(cè)的傳感器種類(lèi)主要有：銅/硫酸銅電場(chǎng)傳感器、鉛/氯化鉛電場(chǎng)傳感器、銀/氯化銀電場(chǎng)傳感器等。這三種電場(chǎng)傳感器的原理相同，主要是依靠不同的可逆化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)周?chē)碾妶?chǎng)信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，可逆反應(yīng)中的帶電離子受到電場(chǎng)的作用會(huì)發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致可逆反應(yīng)被打破，從而造成電場(chǎng)傳感器電勢(shì)發(fā)生變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)這種電場(chǎng)傳感器電勢(shì)的變化就可以反推此處電場(chǎng)信號(hào)的變化情況。其中銅/硫酸銅電場(chǎng)傳感器、鉛/氯化鉛電場(chǎng)傳感器極差較大，主要用于陸上大地電場(chǎng)的檢測(cè)；銀/氯化銀電場(chǎng)傳感器有較好的極差穩(wěn)定性、靈敏性和低頻微弱電場(chǎng)響應(yīng)。由于海洋中信號(hào)微弱且以低頻信號(hào)為主，信號(hào)衰減較快，因此海洋中地層結(jié)構(gòu)的分析主要使用銀/氯化銀電場(chǎng)傳感器。但是銀/氯化銀電場(chǎng)傳感器也有較多不足之處，如使用壽命較短，維護(hù)復(fù)雜，需要將其長(zhǎng)期放置于海水中浸泡保養(yǎng)，運(yùn)輸麻煩，進(jìn)入新的測(cè)試環(huán)境后需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定等。因此制作一種更加優(yōu)化的電場(chǎng)傳感器迫在眉睫。

碳纖維是一種高比表面積的碳材料，其直徑僅為7~10μm左右，因此碳纖維電場(chǎng)傳感器制備的最大難點(diǎn)為碳纖維束與導(dǎo)線(xiàn)之間的連接結(jié)構(gòu)。另外，碳纖維種類(lèi)不同，對(duì)電場(chǎng)的響應(yīng)也各有差別，因此對(duì)碳纖維的表面改性處理也尤為重要。經(jīng)處理后的碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期浸泡于海水中養(yǎng)護(hù)，可干燥放置，因此運(yùn)輸保養(yǎng)方便簡(jiǎn)捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種用于電場(chǎng)監(jiān)測(cè)的碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及其制備方法，這種碳纖維電場(chǎng)傳感器極差較小且穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，體積小，便于攜帶，而且頻域響應(yīng)寬，對(duì)0.001Hz~1000Hz之間的電場(chǎng)信號(hào)有較好響應(yīng)。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)如圖1所示。其制備方法如下：

將碳纖維束2用環(huán)氧樹(shù)脂9固定于固化腔體3底端，固定的同時(shí)，防止環(huán)氧樹(shù)脂滲漏；將微孔管10螺紋連接到固化腔體底端；固化腔體內(nèi)灌環(huán)氧樹(shù)脂，直到與其上截面持平。澆灌過(guò)程中要保證環(huán)氧樹(shù)脂將碳纖維束完全浸潤(rùn)。待環(huán)氧樹(shù)脂固化后，將固化腔體上端多余碳纖維減掉，進(jìn)行拋光打磨，露出碳纖維束截面；將該截面進(jìn)行清洗、活化。完成后，浸泡在蒸餾水中備用。

在固化腔體上截面鍍一層金屬銀。對(duì)該截面進(jìn)行預(yù)鍍鎳、預(yù)浸銀后得到一層稀薄的米黃色銀層，經(jīng)電鍍加厚之后形成光滑且均勻的銀層8。用蒸餾水清洗干凈后，放入烘箱中烘干。

將導(dǎo)線(xiàn)6焊接到銀層上。焊接時(shí)防止過(guò)熱，導(dǎo)致銀層脫落。銀層與導(dǎo)線(xiàn)之間的焊點(diǎn)4采用二次密封方法，即先用環(huán)氧樹(shù)脂將焊點(diǎn)固定密封；再用環(huán)氧樹(shù)脂，涂抹于水密罩5內(nèi)壁，將水密罩螺紋連接到固化腔體上，螺紋擰緊后，將水密接頭7安裝到水密罩上端。

將微孔管與固化腔體之間螺紋擰緊，然后添加填料11，填滿(mǎn)后，將多余碳纖維束剪斷，安裝底蓋1之后碳纖維電場(chǎng)傳感器制備完成，在底蓋上設(shè)計(jì)一個(gè)固定安裝孔12，實(shí)際使用時(shí)用于固定電場(chǎng)傳感器。將一對(duì)碳纖維電場(chǎng)傳感器浸入到天然海水中，連接實(shí)驗(yàn)儀器即可對(duì)周?chē)h(huán)境電場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。

本發(fā)明內(nèi)容中以鍍銀為例描述了其制備工藝，但是本發(fā)明并不僅限于鍍銀工藝，鍍其它金屬層的制備方法也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明涉及一種用來(lái)監(jiān)測(cè)海洋電場(chǎng)的碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)和制備方法。碳纖維電場(chǎng)傳感器成對(duì)使用，極差小且有較高的穩(wěn)定性，對(duì)外界電場(chǎng)變化能夠做出靈敏反應(yīng)。

2、本發(fā)明設(shè)計(jì)的碳纖維電場(chǎng)傳感器，頻域響應(yīng)寬，對(duì)0.001Hz~1000Hz范圍的交頻電場(chǎng)都有較好的響應(yīng)?？稍谄渌嗪Ｑ笱芯款I(lǐng)域得到應(yīng)用。

3、碳纖維物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此這種電場(chǎng)傳感器使用壽命較長(zhǎng)。

4、本發(fā)明設(shè)計(jì)的碳纖維電場(chǎng)傳感器只要浸泡在海水中即可使用，取出后亦可干燥放置，不需要長(zhǎng)期浸泡在海水中養(yǎng)護(hù)，因此儲(chǔ)藏、運(yùn)輸過(guò)程簡(jiǎn)單方便。

5、本發(fā)明提出了一種合理的碳纖維與導(dǎo)線(xiàn)之間的連接方法，即先用環(huán)氧樹(shù)脂固化碳纖維束一端，通過(guò)打磨、拋光將碳纖維截面磨平，然后經(jīng)過(guò)電化學(xué)方法或化學(xué)方法在固化腔體上截面鍍一層金屬，將導(dǎo)線(xiàn)焊接到金屬層上面，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)與碳纖維之間的連接。

6、海水中使用的電場(chǎng)傳感器必須有良好的水密性，碳纖維電場(chǎng)傳感器內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)與金屬層之間的焊點(diǎn)不能與海水接觸，否則會(huì)發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生腐蝕電位，影響測(cè)量結(jié)果。因此本發(fā)明中的焊點(diǎn)采用二次環(huán)氧密封的方法，即先將焊點(diǎn)用環(huán)氧樹(shù)脂固化密封，防止焊點(diǎn)受力脫落；然后將水密罩填充環(huán)氧樹(shù)脂螺紋連接到固化腔體上，對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行二次密封，并在水密罩上端加裝水密接頭。

7、本發(fā)明中，在碳纖維周?chē)惭b微孔管，既可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感器內(nèi)外之間的海水交換，又可以阻止微生物在碳纖維上附著?？讖酱笮∵€可以根據(jù)實(shí)際使用條件進(jìn)行調(diào)整。

8、本發(fā)明中，在碳纖維與微孔管之間添加填料，固定碳纖維束，使其在使用過(guò)程中不會(huì)受到海流運(yùn)動(dòng)的影響。

9、本發(fā)明中，在碳纖維電場(chǎng)傳感器的底蓋部位設(shè)計(jì)加工了固定安裝孔，實(shí)際使用時(shí)用于固定傳感器。

10、碳纖維種類(lèi)繁多，且對(duì)電場(chǎng)響應(yīng)能力各有差別，因此要對(duì)碳纖維進(jìn)行表面改性處理，提高其性能，同時(shí)有利于開(kāi)發(fā)系列產(chǎn)品。

附圖說(shuō)明

圖1為碳纖維電場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖

其中：1、底蓋 2、碳纖維束 3、固化腔體 4、焊點(diǎn) 5、水密罩 6、導(dǎo)線(xiàn) 7、水密接頭、環(huán)氧樹(shù)脂8、金屬層 9、環(huán)氧樹(shù)脂 10、微孔管 11、填料 12、固定安裝孔

圖2為信號(hào)響應(yīng)測(cè)試結(jié)構(gòu)圖

其中：1、信號(hào)發(fā)生器 2、發(fā)射電極（正/負(fù)） 3、碳纖維電場(chǎng)傳感器（一對(duì)） 4、數(shù)據(jù)采集儀電壓通道 5、數(shù)據(jù)采集儀 6、天然海水 7、玻璃容器

圖3為碳纖維電場(chǎng)傳感器對(duì)0.01 Hz，100 mV電場(chǎng)信號(hào)響應(yīng)示意圖

圖4為碳纖維電場(chǎng)傳感器對(duì)0.001Hz，200mV電場(chǎng)信號(hào)響應(yīng)示意圖

圖5 為碳纖維電場(chǎng)傳感器對(duì)50Hz高頻電場(chǎng)的響應(yīng)示意圖

具體實(shí)施方式：

下面根據(jù)說(shuō)明書(shū)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚的說(shuō)明本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體3內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨之后，分別用NaOH溶液、HCl溶液、蒸餾水超聲清洗；之后在固化腔體上截面鍍一層金屬銀8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于銀層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；將微孔管10螺紋連接到固化腔體底部，內(nèi)部碳纖維周?chē)锰盍?1固定，擰上底蓋1，碳纖維電場(chǎng)傳感器即制備成功。這種碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期用海水養(yǎng)護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)輸簡(jiǎn)單，極差穩(wěn)定，對(duì)0.001Hz~1000Hz頻率范圍的電場(chǎng)信號(hào)有良好響應(yīng)。

實(shí)施例2

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體3內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨之后，分別用NaOH溶液、HCl溶液、蒸餾水超聲清洗；之后在固化腔體上截面鍍一層金屬銅8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于銅層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；將微孔管10螺紋連接到固化腔體底部，內(nèi)部碳纖維周?chē)锰盍?1固定，擰上底蓋1，碳纖維電場(chǎng)傳感器即制備成功。這種碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期用海水養(yǎng)護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)輸簡(jiǎn)單，極差穩(wěn)定，對(duì)0.001Hz~1000Hz頻率范圍的電場(chǎng)信號(hào)有良好響應(yīng)。

實(shí)施例3

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，該電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)主要包括碳纖維束2、碳纖維固化腔體3、水密罩5、微孔管10、底蓋1五部分。其中碳纖維固化腔體、水密罩、底蓋為有機(jī)玻璃材料。碳纖維束一端用環(huán)氧樹(shù)脂9在固化腔體內(nèi)部固化，經(jīng)打磨處理后，在碳纖維束截面鍍一層金屬8，然后將導(dǎo)線(xiàn)6焊接到金屬層表面，焊點(diǎn)4部位通過(guò)水密罩密封，導(dǎo)線(xiàn)引出部位安裝水密接頭7，微孔管10通過(guò)螺紋連接于固化腔體底部，內(nèi)用填料11填充，固定碳纖維束。

實(shí)施例4

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，該電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)主要包括碳纖維束2、碳纖維固化腔體3、水密罩5、微孔管10、底蓋1五部分。其中碳纖維固化腔體、水密罩、底蓋為尼龍材料。碳纖維束一端用環(huán)氧樹(shù)脂9在固化腔體內(nèi)部固化，經(jīng)打磨處理后，在碳纖維束截面鍍一層金屬8，然后將導(dǎo)線(xiàn)6焊接到金屬層表面，焊點(diǎn)4部位通過(guò)水密罩密封，導(dǎo)線(xiàn)引出部位安裝水密接頭7，微孔管10通過(guò)螺紋連接于固化腔體底部，內(nèi)用填料11填充，固定碳纖維束。

實(shí)施例5

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，該電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)主要包括碳纖維束2、碳纖維固化腔體3、水密罩5、微孔管10、底蓋1五部分。其中碳纖維為黏膠基碳纖維。碳纖維束一端用環(huán)氧樹(shù)脂9在固化腔體內(nèi)部固化，經(jīng)打磨處理后，在碳纖維束截面鍍一層金屬8，然后將導(dǎo)線(xiàn)6焊接到金屬層表面，焊點(diǎn)4部位通過(guò)水密罩密封，導(dǎo)線(xiàn)引出部位安裝水密接頭7，微孔管10通過(guò)螺紋連接于固化腔體底部，內(nèi)用填料11填充，固定碳纖維束。

實(shí)施例6

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，該電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)主要包括碳纖維束2、碳纖維固化腔體3、水密罩5、微孔管10、底蓋1五部分。其中碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維。碳纖維束一端用環(huán)氧樹(shù)脂9在固化腔體內(nèi)部固化，經(jīng)打磨處理后，在碳纖維束截面鍍一層金屬8，然后將導(dǎo)線(xiàn)6焊接到金屬層表面，焊點(diǎn)4部位通過(guò)水密罩密封，導(dǎo)線(xiàn)引出部位安裝水密接頭7，微孔管10通過(guò)螺紋連接于固化腔體底部，內(nèi)用填料11填充，固定碳纖維束。

實(shí)施例7

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，其中碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨、清洗之后，在固化腔體上截面鍍一層金屬8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于金屬層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；將微孔管10螺紋連接到固化腔體3底部，內(nèi)部碳纖維束周?chē)檬⑸肮潭?，防止其由于水流的影響?lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)測(cè)量到的電場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生影響，增加其電化學(xué)噪聲。填滿(mǎn)后，將多余碳纖維束剪斷，擰上底蓋1。碳纖維電場(chǎng)傳感器制備完成后，將其放入天海水中浸泡。

實(shí)施例8

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，其中碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨、清洗之后，在固化腔體上截面鍍一層金屬8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于金屬層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；將微孔管10螺紋連接到固化腔體3底部，內(nèi)部碳纖維束周?chē)霉柙逋凉潭ǎ乐蛊溆捎谒鞯挠绊憗?lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)測(cè)量到的電場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生影響，增加其電化學(xué)噪聲。填滿(mǎn)后，將多余碳纖維束剪斷，擰上底蓋1。碳纖維電場(chǎng)傳感器制備完成后，將其放入天海水中浸泡。

實(shí)施例9

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，其中碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體3內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨、清洗之后，在固化腔體上截面鍍一層金屬8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于金屬層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；碳纖維電場(chǎng)傳感器使用過(guò)程中碳纖維必須與海水接觸，而且長(zhǎng)期使用過(guò)程中，碳纖維束會(huì)產(chǎn)生微生物附著。因此本發(fā)明中在碳纖維周?chē)惭b孔徑為150μm的聚乙烯微孔管10，既可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感器內(nèi)外之間的海水交換，又可以阻止微生物在碳纖維上附著。將微孔管螺紋連接到固化腔體底部，內(nèi)部碳纖維束周?chē)锰盍?1固定。這種碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期用海水養(yǎng)護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)輸簡(jiǎn)單，極差穩(wěn)定，對(duì)1mHz頻率以上的電場(chǎng)信號(hào)有良好響應(yīng)。

實(shí)施例10

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，其中碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨、清洗之后，在固化腔體上截面鍍一層金屬8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于金屬層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；碳纖維電場(chǎng)傳感器使用過(guò)程中碳纖維必須與海水接觸，而且長(zhǎng)期使用過(guò)程中，碳纖維束會(huì)產(chǎn)生微生物附著。因此本發(fā)明中在碳纖維周?chē)惭b孔徑為150μm的陶瓷微孔管10，既可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感器內(nèi)外之間的海水交換，又可以阻止微生物在碳纖維上附著。將微孔管螺紋連接到固化腔體底部，內(nèi)部碳纖維束周?chē)锰盍?1固定。這種碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期用海水養(yǎng)護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)輸簡(jiǎn)單，極差穩(wěn)定，對(duì)0.001Hz~1000Hz頻率范圍的電場(chǎng)信號(hào)有良好響應(yīng)。

實(shí)施例11

如圖1所示，本發(fā)明涉及了一種碳纖維電場(chǎng)傳感器結(jié)構(gòu)及制備方法，其中碳纖維束2有效長(zhǎng)度為220mm，碳纖維束端頭用環(huán)氧樹(shù)脂9固化于固化腔體3內(nèi)部；經(jīng)拋光機(jī)打磨、清洗之后，在固化腔體上截面鍍一層金屬8，將導(dǎo)線(xiàn)6焊接于金屬層之上，后用水密罩5灌以環(huán)氧樹(shù)脂密封焊點(diǎn)4；碳纖維電場(chǎng)傳感器使用過(guò)程中碳纖維必須與海水接觸，而且長(zhǎng)期使用過(guò)程中，碳纖維束會(huì)產(chǎn)生微生物附著。因此本發(fā)明在碳纖維周?chē)惭b孔徑為50μm的聚乙烯微孔管10，既可以實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感器內(nèi)外之間的海水交換，又可以阻止微生物在碳纖維上附著。將微孔管螺紋連接到固化腔體底部，內(nèi)部碳纖維束周?chē)锰盍?1固定。這種碳纖維電場(chǎng)傳感器不需要長(zhǎng)期用海水養(yǎng)護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)輸簡(jiǎn)單，極差穩(wěn)定，對(duì)0.001Hz~1000Hz頻率范圍的電場(chǎng)信號(hào)有良好響應(yīng)。

實(shí)施例12

如圖2所示，將碳纖維電場(chǎng)傳感器3放進(jìn)玻璃容器7內(nèi)部并固定，向其中加入天然海水6，使碳纖維電場(chǎng)傳感器完全浸入海水中；放入發(fā)射電極2，并與信號(hào)發(fā)生器1相連，用數(shù)據(jù)采集儀5的兩個(gè)電壓通道4分別記錄發(fā)射電極和碳纖維電場(chǎng)傳感器兩端的電壓變化。將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)設(shè)置為：0.01Hz、100mV。數(shù)據(jù)記錄儀采集到的電壓信號(hào)如圖3所示。碳纖維電場(chǎng)傳感器較好的監(jiān)測(cè)到了信號(hào)發(fā)生器發(fā)射的電場(chǎng)信號(hào)。

實(shí)施例13

如圖2所示，將碳纖維電場(chǎng)傳感器3放進(jìn)玻璃容器7內(nèi)部并固定，向其中加入天然海水6，使碳纖維電場(chǎng)傳感器完全浸入海水中；放入發(fā)射電極2，并與信號(hào)發(fā)生器1相連，用數(shù)據(jù)采集儀5的兩個(gè)電壓通道4分別記錄發(fā)射電極和碳纖維電場(chǎng)傳感器兩端的電壓變化。將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)設(shè)置為：0.001Hz、200mV。數(shù)據(jù)記錄儀采集到的電壓信號(hào)如圖4所示。碳纖維電場(chǎng)傳感器較好的監(jiān)測(cè)到了信號(hào)發(fā)生器發(fā)射的電場(chǎng)信號(hào)，但是在其波峰位置略有瑕疵。

實(shí)施例14

在長(zhǎng)方體試驗(yàn)水槽中進(jìn)行頻率響應(yīng)測(cè)試。水槽用一對(duì)板狀電極作為發(fā)射電極分別固定在水池兩個(gè)斷面上，浸入氯化鈉溶液中，發(fā)射電極通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與高精度穩(wěn)流電源相連。碳纖維電場(chǎng)傳感器布置于水池中央?yún)^(qū)域，極距為0.5m，傳感器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與多通道數(shù)據(jù)采集器相連。電場(chǎng)傳感器在水池中的氯化鈉溶液中浸泡一定時(shí)間，待測(cè)量電極穩(wěn)定后，穩(wěn)流電源輸出一定幅度電流，通過(guò)發(fā)射電極在溶液中激勵(lì)一交變電場(chǎng)，頻率為50Hz條件下碳纖維電場(chǎng)傳感器的響應(yīng)情況如圖5所示。

實(shí)施例15

將碳纖維電場(chǎng)傳感器，放入盛有氯化鈉溶液的塑料容器中。將電場(chǎng)傳感器與低噪聲放大器和數(shù)據(jù)采集器相連并放入屏蔽室內(nèi)。當(dāng)電場(chǎng)傳感器浸泡24h后，采集儀開(kāi)始測(cè)量一對(duì)電場(chǎng)傳感器的開(kāi)路電壓，采樣頻率為2kHz，測(cè)量范圍為-10mV～+10mV。最后對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，得到測(cè)量電場(chǎng)傳感器與測(cè)量系統(tǒng)總噪聲，減去測(cè)量系統(tǒng)固有噪聲，可求出此電場(chǎng)傳感器在1Hz頻點(diǎn)功率譜均方根噪聲。經(jīng)計(jì)算，自噪聲數(shù)值分布于1.5~3.5 之間。