專利名稱：海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及海洋測(cè)量?jī)x器，特別是涉及海水中硫離子測(cè)量傳感器。
背景技術(shù)：
近岸海水中，來(lái)源自化工、造紙和印染等工業(yè)廢水中的硫化物是海洋環(huán)境的主要污染物之一，超標(biāo)的硫化物對(duì)海洋生物及其海水養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成威脅。同時(shí)，在海洋腐蝕研究中，海水的硫離子又是人們重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。因此，海水中的硫離子及其各種硫化物是海洋調(diào)查和海洋污染監(jiān)測(cè)的基本測(cè)量項(xiàng)目之一。
目前，測(cè)量海水中負(fù)二價(jià)硫離子的濃度，均采用海水取樣后實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析的方法。由于硫離子具有極易受環(huán)境因素影響的化學(xué)特性，取樣后的水樣又須經(jīng)過(guò)多種程序的處理，因此獲取測(cè)量數(shù)據(jù)極為不便，而且測(cè)量結(jié)果也不準(zhǔn)確，人們迫切需要一種在現(xiàn)場(chǎng)即可完成測(cè)量的儀器設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型是一種置于被測(cè)水體中的硫離子傳感器，其目的是將硫離子敏感電極和參比電極直接接觸被測(cè)水體海水，無(wú)需采集水樣，即可完成負(fù)二價(jià)硫離子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。
本實(shí)用新型所涉及的負(fù)二價(jià)硫離子傳感器的測(cè)量原理如下當(dāng)屬于離子選擇型電極的硫離子敏感電極置于含有被測(cè)負(fù)二價(jià)硫離子的溶液中，測(cè)量體系將產(chǎn)生隨溶液中硫離子的濃度不同的電位，由此建立下述關(guān)系式，C＝AV2+BV+C其中，C為溶液中負(fù)二價(jià)硫離子的濃度，V為傳感器電壓值，A、B、C為相關(guān)系數(shù)。
因此，通過(guò)測(cè)出含有負(fù)二價(jià)硫離子溶液的測(cè)量體系的電壓，即可獲得負(fù)二價(jià)硫離子溶液的濃度。
本實(shí)用新型所涉及的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器呈圓柱型結(jié)構(gòu)，塑料制成的圓柱型傳感器殼體的前端設(shè)置測(cè)量電極，傳感器殼體的后端有與水上微處理器連接的水下電纜插頭，傳感器殼體內(nèi)設(shè)置測(cè)量電路板。測(cè)量電極固定在傳感器前端外殼上并與傳感器內(nèi)設(shè)置的測(cè)量電路板連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換電路設(shè)置在測(cè)量電路板上，測(cè)量電路板連接傳感器殼體后端的水下電纜插頭。
傳感器殼體前端設(shè)置的測(cè)量電極包括敏感電極、參比電極和溫度電極。
敏感電極為硫離子測(cè)試電極，由小圓柱體頂端設(shè)置硫化銀壓片制的扁平狀圓形敏感膜片構(gòu)成。敏感膜片放置在小圓柱體頂端的中心位置，由環(huán)氧樹(shù)脂灌封并固定在小圓柱體頂端，敏感膜片的圓面與小圓柱體的圓截面平行。支撐硫化銀敏感膜片的小圓柱體固定在傳感器殼體前端連接蓋上的電極底座上。
參比電極由在玻璃套管內(nèi)設(shè)置的甘汞電極芯構(gòu)成。玻璃套管由內(nèi)、外玻璃管套在一起構(gòu)成，使玻璃殼體內(nèi)分成內(nèi)外腔兩個(gè)部分。外玻璃管頂端設(shè)置外鹽橋，外腔盛有硝酸鉀溶液。內(nèi)玻璃管的頂端設(shè)置內(nèi)鹽橋，內(nèi)腔盛有氯化鉀溶液，氯化鉀溶液中設(shè)置甘汞電極芯，內(nèi)玻璃管頂端的內(nèi)鹽橋置于外腔的硝酸鉀溶液中。外鹽橋和內(nèi)鹽橋均由砂芯構(gòu)成，為內(nèi)外腔及被測(cè)溶液之間提供進(jìn)行離子交換的通路。內(nèi)玻璃管底部的底座固定在傳感器殼體前端連接蓋上的電極底座上。
溫度電極為熱敏電阻電極。熱敏電阻由環(huán)氧樹(shù)脂封裝在不銹鋼套筒內(nèi)，熱敏電阻引線伸出套筒外。
敏感電極、參比電極和溫度電極分別由引線與傳感器殼體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接。
信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括高阻放大器A、高阻放大器B、儀表放大器A、儀表放大器B、隔離放大器及DC-DC隔離電源模塊。
敏感電極和參比電極分別連接高阻放大器A和高阻放大器B的輸入端，高阻放大器A和高阻放大器B的輸出端連接隔離放大器的兩個(gè)輸入端，隔離放大器的輸出端連接儀表放大器A的輸入端。溫度電極連接儀表放大器B的輸入端。儀表放大器A和儀表放大器B的輸出端連接水下電纜插頭。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路中使用的放大器所需電源由DC-DC隔離電源模塊提供。
在進(jìn)行硫離子測(cè)量時(shí)，海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器置于被測(cè)水體中，傳感器內(nèi)部的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路將敏感電極傳來(lái)的化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，與參比電極和溫度電極傳來(lái)的信號(hào)一起通過(guò)水下電纜傳輸?shù)剿衔⑻幚砥髦?。在微處理器中，水下信?hào)經(jīng)過(guò)由二價(jià)硫計(jì)算數(shù)學(xué)表達(dá)式編制的軟件做儲(chǔ)存和處理，并通過(guò)計(jì)算完成標(biāo)度變換，在顯示器上顯示直接輸出的負(fù)二價(jià)硫離子濃度。
本實(shí)用新型所涉及的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，無(wú)需采集水樣，可以直接放于被測(cè)水體中，快速完成海水負(fù)二價(jià)硫離子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使用方便。


圖1為海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器結(jié)構(gòu)圖。
圖2為參比電極結(jié)構(gòu)圖。
圖3為傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路框圖。
附圖中的標(biāo)記說(shuō)明1、敏感電極，2、敏感膜片，3、敏感電極小圓柱體，4、溫度電極，5、參比電極，6、連接蓋，7、電極底座，8、傳感器殼體，9、測(cè)量電路板， 10、電纜插頭，11、外玻璃管， 12、硝酸鉀溶液，13、內(nèi)玻璃管， 14、氯化鉀溶液，15、外鹽橋， 16、內(nèi)鹽橋，17、電極芯， 18、玻璃管底座，19、引線。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本實(shí)用新型所涉及的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，傳感器呈圓柱型結(jié)構(gòu)，圓柱型傳感器殼體8前端設(shè)置硫離子敏感電極1、參比電極5和溫度電極4等三個(gè)測(cè)量電極，傳感器殼體8的后端有與水上微處理器連接的水下電纜插頭10。
硫離子敏感電極1為測(cè)試電極，由小圓柱體3頂端設(shè)置硫化銀壓片制的扁平狀圓形敏感膜片2構(gòu)成，敏感膜片2放置在小圓柱體3頂端的中心位置，用抽過(guò)真空的環(huán)氧樹(shù)脂灌封而成。支撐硫化銀敏感膜片2的小圓柱體3固定在電極底座7上，電極底座7固定在圓柱型殼體前端的連接蓋6上。
圖2顯示參比電極的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，參比電極5由在玻璃套管內(nèi)設(shè)置的甘汞電極芯構(gòu)成。玻璃套管由外玻璃管11與內(nèi)玻璃管13套在一起構(gòu)成。外玻璃管11頂端設(shè)置外鹽橋15，外玻璃管11內(nèi)盛有硝酸鉀溶液12。內(nèi)玻璃管13頂端設(shè)置內(nèi)鹽橋16，內(nèi)玻璃管13內(nèi)盛有氯化鉀溶液14，甘汞電極芯17設(shè)置在內(nèi)玻璃管13的氯化鉀溶液14中，內(nèi)玻璃管13底部的底座18固定在傳感器殼體8前端連接蓋6上的電極底座7上。
硫離子敏感電極和參比電極分別連接高阻放大器A和高阻放大器B的輸入端，高阻放大器A和高阻放大器B的輸出端連接隔離放大器的兩個(gè)輸入端，隔離放大器的輸出端連接儀表放大器A的輸入端。溫度電極連接儀表放大器B的輸入端。儀表放大器A和儀表放大器B的輸出端連接水下電纜插頭。
圖3為傳感器內(nèi)部的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路框圖。如圖3所示，敏感電極和參比電極分別連接高阻放大器A和高阻放大器B的輸入端，高阻放大器A和高阻放大器B的輸出端連接隔離放大器的兩個(gè)輸入端，隔離放大器的輸出端連接儀表放大器A的輸入端。溫度電極連接儀表放大器B的輸入端。儀表放大器A和儀表放大器B的輸出端連接水下電纜插頭。
權(quán)利要求1.一種海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，傳感器殼體呈圓柱型結(jié)構(gòu)，其特征在于傳感器殼體(8)前端設(shè)置測(cè)量電極，傳感器殼體(8)的后端有水下電纜插頭(10)，傳感器殼體(8)內(nèi)設(shè)置測(cè)量電路板(9)，測(cè)量電極固定在傳感器前端外殼上并與測(cè)量電路板(9)連接，測(cè)量電路板(9)連接傳感器殼體(8)后端的水下電纜插頭(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于傳感器殼體前端設(shè)置的測(cè)量電極包括敏感電極(1)、參比電極(5)和溫度電極(4)，敏感電極(1)、參比電極(5)和溫度電極(4)分別由引線與傳感器殼體(8)內(nèi)測(cè)量電路板(9)上的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于傳感器殼體前端設(shè)置的敏感電極(1)由小圓柱體(3)頂端設(shè)置硫化銀壓片制的扁平狀圓形敏感膜片(2)構(gòu)成，敏感膜片(2)放置在小圓柱體(3)頂端的中心位置，用環(huán)氧樹(shù)脂灌封并固定在小圓柱體(3)的頂端，小圓柱體(3)固定在電極底座(7)上，電極底座(7)固定在圓柱型殼體前端的連接蓋(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于敏感電極(1)的敏感膜片(2)的圓面與小圓柱體(3)的圓截面平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于傳感器殼體前端設(shè)置的參比電極(5)由在玻璃套管內(nèi)設(shè)置的甘汞電極芯(17)構(gòu)成，玻璃套管由外玻璃管(11)與內(nèi)玻璃管(13)套在一起構(gòu)成，外玻璃管(11)頂端設(shè)置外鹽橋(15)，外玻璃管(11)內(nèi)盛有硝酸鉀溶液(12)，內(nèi)玻璃管(13)頂端設(shè)置內(nèi)鹽橋(16)，內(nèi)玻璃管(13)內(nèi)盛有氯化鉀溶液(14)，內(nèi)玻璃管(13)頂端的內(nèi)鹽橋(16)置于外玻璃管(11)內(nèi)的硝酸鉀溶液(12)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于參比電極(5)的甘汞電極芯(17)設(shè)置在內(nèi)玻璃管(13)的氯化鉀溶液(14)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于參比電極(5)的內(nèi)玻璃管(13)底部的底座(18)固定在傳感器殼體(8)前端連接蓋(6)上的電極底座(7)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，其特征在于傳感器殼體內(nèi)測(cè)量電路板傳感器殼體內(nèi)測(cè)量電路板7設(shè)置的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括高阻放大器A、高阻放大器B、儀表放大器A、儀表放大器B、隔離放大器及DC-DC隔離電源模塊，敏感電極和參比電極分別連接高阻放大器A和高阻放大器B的輸入端，高阻放大器A和高阻放大器B的輸出端連接隔離放大器的兩個(gè)輸入端，隔離放大器的輸出端連接儀表放大器A的輸入端，溫度電極連接儀表放大器B的輸入端，儀表放大器A和儀表放大器B的輸出端連接水下電纜插頭。
專利摘要本實(shí)用新型所涉及的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器呈圓柱型結(jié)構(gòu)，傳感器殼體的前端設(shè)置測(cè)量電極，后端有與水上微處理器連接的水下電纜插頭，殼體內(nèi)設(shè)置測(cè)量電路板。傳感器殼體前端設(shè)置的測(cè)量電極包括硫離子敏感電極、參比電極和溫度電極。硫離子敏感電極為測(cè)試電極，由小圓柱體頂端設(shè)置硫化銀壓片制的扁平狀圓形敏感膜片構(gòu)成。參比電極由在雙液接的玻璃套管內(nèi)設(shè)置的甘汞電極芯構(gòu)成。溫度電極為鉑電阻電極。本實(shí)用新型所涉及的海水負(fù)二價(jià)硫測(cè)量傳感器，無(wú)需采集水樣，可以直接放于被測(cè)水體中，快速完成海水負(fù)二價(jià)硫離子的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，使用方便。
文檔編號(hào)G01N27/42GK2747577SQ200420085670
公開(kāi)日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者趙宇梅, 陳芙蓉, 張金萍 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋技術(shù)中心