非外部场感应式电导率传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种非外部场感应式电导率传感器，包括密封连接的上部和下部，所述下部的内部安装两个屏蔽壳，每个屏蔽壳内部套接一个导流管，导流管和屏蔽壳之间均同轴安装一个接收线圈和一个激励线圈，且两个激励线圈的磁芯处于传感器结构对角线上，充当“电荷泵”拉动当前的电流线从传感器一端沿另一端的管子向下，使电流线分布在两根导流管内部，形成的测量域处于传感器结构内部，达到消除邻近效应的目的，所述上部用于安装外部电子设备。本发明专利技术所述的非外部场感应式电导率传感器，产生感应式传感器测量时感应电流场基本处于传感器内部，有效解决了现有的感应式电导率传感器在外界物质邻近产生测量不准确的问题。界物质邻近产生测量不准确的问题。界物质邻近产生测量不准确的问题。

【技术实现步骤摘要】
非外部场感应式电导率传感器


[0001]本专利技术属于海洋多参数CTD测量系统领域，尤其是涉及涉及海水电导率现场测量感应式电导率传感器的优化。

技术介绍

[0002]在海洋研究领域中，海水物理参数测量尤其是海洋温度和盐度的测定对海洋环境的研究至关重要。目前，监测海水盐度的主要方法是电导率法，电导率(Electroconductivity)是电解质溶液的固有特性，它直接反映溶液中相应离子的浓度。电导率法据此进行盐度测量。CTD测量仪是测量海水物理性质的最常用设备，使用CTD测量仪(Conductivity/Temperature/Depth，CTD)可以实现长期连续的盐度检测，国内外已有相关产品。测量仪中电导率测量采用电导率传感器进行测量，电导率传感器应用最为广泛的当属电极式电导率传感器与感应式电导率传感器。其中，感应式电导率传感器敏感元件与被测流体不直接接触，不会产生极化效应，电导池的内壁光滑无凸起、不容易外挂异物，而且感应式电导池尺寸短、孔径大、可清洗、易维护，即使导流管内被生物附着，也可以通过简单清洗即可恢复传感器的测量性能。因此，在海洋环境应用时具有较强的抗污染能力，生物污染方面相对电极式具有先天优势。目前国外最新型的感应式传感器的性能指标有的已经达到或超越了电极式传感器。
[0003]但是，海洋是一个特殊的极为复杂的环境，海水中生长着各种生物，在近海或江河入海口存在着水域污染严重的情况，同时仪器还面临着海洋生物的附着。感应式电导率传感器采用电磁感应机理，受到邻近效应的影响。在测量时进入传感器测量场范围的导体或绝缘物质将会成为测量系统海水等效回路的一部分，从而改变电导池常数(一般定义为海水等效回路有效长度与横截面积之比)，影响传感器测量准确度，这种现象称之为邻近效应。因此，解决感应式传感器测量邻近效应影响问题，提高电导率传感器测量准确度具有重要意义。
[0004]现有的研究表明，感应式电导率传感器在工作中，传感器电场范围内如果有金属障碍物存在，电导率的测量值与实际相比会偏大，相反的当边界效应影响的范围内有绝缘的障碍物存在，传感器的测量值则会偏小。解决电导率传感器邻近效应的方法通常有两种，都是对电导池测量场的范围进行限制来解决邻近效应。一种是封闭式电导池结构，另一种是减小电场测量范围。但是，感应式传感器的灵敏度限制了电导池结构的减小，尤其是测量低电导率时，电导池尺寸更需大一些。MEMS技术在解决电极式电导率传感器邻近效应问题上取得了一定成就，因为传感器测量机理与结构的原因，无法在应用于感应式电导率传感器。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种非外部场感应式电导率传感器，以解决现有的感应式电导率传感器在外界物质邻近产生测量不准确的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种非外部场感应式电导率传感器，包括密封连接的上部和下部，所述下部的内部安装两个屏蔽壳，每个屏蔽壳内部套接一个导流管，导流管和屏蔽壳之间均同轴安装一个接收线圈和一个激励线圈，且两个激励线圈的磁芯处于传感器结构对角线上，充当“电荷泵”拉动当前的电流线从传感器一端沿另一端的管子向下，使电流线分布在两根导流管内部，形成的测量域处于传感器结构内部，达到消除邻近效应的目的，所述上部用于安装外部电子设备。
[0008]进一步的，所述下部包括耐压水密壳体及其内部设置的一号接收线圈、一号激励线圈、二号激励线圈、二号接收线圈，一号接收线圈、一号激励线圈同轴嵌入一号屏蔽壳内，二号激励线圈、二号接收线圈同轴嵌入二号屏蔽壳内，一号屏蔽壳中间通孔安装一号导流管，二号屏蔽壳中间通孔安装二号导流管，且一号激励线圈的磁芯、二号激励线圈的磁芯处于传感器结构对角线上。
[0009]进一步的，所述一号接收线圈的磁芯、一号激励线圈的磁芯、二号激励线圈的磁芯、二号接收线圈的磁芯均采用纳米晶带材料缠绕制成。
[0010]进一步的，所述一号激励线圈、二号激励线圈的结构和匝数相同，一号接收线圈、二号接收线圈的结构和匝数相同；一号激励线圈的绕线线径大于一号接收线圈的绕线线径。
[0011]进一步的，所述一号导流管和二号导流管的结构相同。
[0012]进一步的，所述耐压水密壳体为圆柱结构，两端分别设有敞口和壳体凹槽，内部设有一号腔体、二号腔体、壳体通孔、一号环流通孔和二号环流通孔，一号腔体、二号腔体内部分别用于安装一号屏蔽壳和二号屏蔽壳；且一号腔体、一号环流通孔、壳体凹槽联通形成一个通道；二号腔体、二号环流通孔、壳体凹槽联通形成另一个通道；一号导流管安装在一号环流通孔中，二号导流管安装在二号环流通孔中，测量时海水等效路径为环路，通过壳体凹槽进入传感器的一号导流管和二号导流管，从外壳侧面凹槽流出，内部形成环形海水回路。
[0013]进一步的，所述上部包括外壳，外壳用于安装外部电子设备。
[0014]进一步的，所述外壳侧面开有凹槽，凹槽内设有海水通孔、一号安装孔和二号安装孔，一号安装孔、二号安装孔分别用于安装一号导流管、二号导流管；外壳内侧设置外壳安装槽，外壳安装槽与敞口螺纹连接后采用密封圈密封。
[0015]进一步的，所述耐压水密壳体和外壳的材质均为聚甲醛材料。
[0016]相对于现有技术，本专利技术所述的非外部场感应式电导率传感器具有以下优势：
[0017](1)本专利技术所述的非外部场感应式电导率传感器，产生感应式传感器测量时感应电流场基本处于传感器内部，功耗低、测量准确度高、且可在环境复杂即外界物质邻近环境下保持测量的可靠性，有效解决了现有的感应式电导率传感器在外界物质邻近产生测量不准确的问题。
[0018](2)本专利技术所述的非外部场感应式电导率传感器，适用于水下长期布放、海洋环境恶劣、污染较为严重的入海口等环境。
[0019](3)本专利技术所述的非外部场感应式电导率传感器，可以实现瞬间启动、持续测量和定时传输，能够有效减小因为外界物质邻近对传感器测量产生的测量漂移，在海洋环境监测预警、海洋生态保护和水产养殖等诸多领域具有良好的应用前景。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本专利技术实施例所述的非外部场感应式电导率传感器的剖视图；
[0022]图2为本专利技术实施例所述的非外部场感应式电导率传感器去掉耐压水密壳体的示意图；
[0023]图3为本专利技术实施例所述的外壳的示意图；
[0024]图4为本专利技术实施例所述的耐压水密壳体的主视图；
[0025]图5为图4的A
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A向剖视图；
[0026]图6为本专利技术实施例所述的非外部场感应式电导率传感器的测量原理图；
[0027]图7为本专利技术实施例所述的传感器的使用状态示意图。
[0028]附图标记说明：
[0029]1‑
电流线；2
‑
一号接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.非外部场感应式电导率传感器，其特征在于：包括密封连接的上部和下部，所述下部的内部安装两个屏蔽壳，每个屏蔽壳内部套接一个导流管，导流管和屏蔽壳之间均同轴安装一个接收线圈和一个激励线圈，且两个激励线圈的磁芯处于传感器结构对角线上，充当“电荷泵”拉动当前的电流线从传感器一端沿另一端的管子向下，使电流线分布在两根导流管内部，形成的测量域处于传感器结构内部，达到消除邻近效应的目的，所述上部用于安装外部电子设备。2.根据权利要求1所述的非外部场感应式电导率传感器，其特征在于：所述下部包括耐压水密壳体及其内部设置的一号接收线圈、一号激励线圈、二号激励线圈、二号接收线圈，一号接收线圈、一号激励线圈同轴嵌入一号屏蔽壳内，二号激励线圈、二号接收线圈同轴嵌入二号屏蔽壳内，一号屏蔽壳中间通孔安装一号导流管，二号屏蔽壳中间通孔安装二号导流管，且一号激励线圈的磁芯、二号激励线圈的磁芯处于传感器结构对角线上。3.根据权利要求1所述的非外部场感应式电导率传感器，其特征在于：一号接收线圈的磁芯、一号激励线圈的磁芯、二号激励线圈的磁芯、二号接收线圈的磁芯均采用纳米晶带材料缠绕制成。4.根据权利要求1所述的非外部场感应式电导率传感器，其特征在于：一号激励线圈、二号激励线圈的结构和匝数相同，一号接收线圈、二号接收线圈的结构和匝数相同；一号激励线圈的绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰卉，何旭刚，许丽萍，廖和琴，张挺，
申请(专利权)人：国家海洋技术中心，
类型：发明
国别省市：