一种水体多深度电导率自记录监测装置的制作方法

1.本实用新型属于水质基本参数监测技术，具体涉及一种水体多深度电导率自记录监测装置。


背景技术：

2.水体电导率是水质监测中的重要指标，反映了水体中溶解性固态物质的量级。现有的水体电导率监测传感器主要分为单采集式和一体自记录式，单采集式需要配套数据采集器及电源系统，结构较复杂，安装不便；一体自记录式电导率传感器配置启动和数据读取方便，安装较为简单，在野外水质监测中被广泛应用。
3.然而，商业化电导率自记录传感器成本较高，单价在5000元以上，如果涉及水体多个深度的电导率监测，则需要大量自记录传感器，耗费巨大。因此，需研发一种简易、廉价且测量精度较高的多深度水体电导率自记录监测装置。其中的核心是设计出水体电导率自记录监测器。


技术实现要素：

4.发明目的：本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种水体多深度电导率自记录监测装置，实现水体中多深度的电导率监测。
5.技术方案：本实用新型的一种水体多深度电导率自记录监测装置，包括记录器本体和野外保护装置，所述野外保护装置包括上下两端开口的保护管、上管帽和下管帽，所述保护管侧壁上开设有多个第一透水孔，上管帽和下管帽分别盖于保护管的上端口和下端口，下管帽上开设有多个第二透水孔；第一透水孔的孔径小于第二透水孔的孔径；所述记录器本体固定于保护管内，包括外壳以及设置于外壳内的温度采集模块、电导率间接采集模块、数据存储模块、中央处理模块和防腐蚀金属探针，所述防腐蚀金属探针共两个，设置于外壳内底部两侧，这两个防腐蚀金属探针分别用作电极正极和电极负极，连接电导率间接采集模块；防腐蚀金属探针的一端向下伸出外壳进入保护管，另一端通过导线（例如可以采用24awg导线）连接于电导率间接采集模块；中央处理模块将从电导率间接采集模块和温度采集模块接收到的数据存储于数据存储模块。防腐蚀金属探针具有较好的耐腐蚀性和较高的导电性，有利于仪器监测的耐久性和准确性。
6.进一步地，所述记录器本体的外壳采用防水塑料制成，记录器本体内还有为中央处理模块供电的电池。
7.进一步地，所述上管帽顶部开孔后连有尼龙扎带，尼龙扎带上连有挂绳，通过挂绳将野外保护装置和记录器本体悬挂于监测水域。
8.进一步地，所述记录器本体底部设有防水密封塞，防腐蚀金属探针穿过防水密封塞，防腐蚀金属探针与防水密封塞的连接处使用环氧树脂密封。
9.进一步地，所述保护管、上管帽和下管帽均采用pvc制成。
10.有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
11.1、本实用新型的自记录电导率计体积小、成本低廉，电导率拟合精度高。
12.2、本实用新型中的野外保护装置牢固、不易被泥沙堵塞，便于将多个保护装置相连接，可实现野外多个水下深度处电导率的定制化测量。
13.3、本实用新型使用两个防腐蚀金属探针作为正负电极，通过电导率间接采集模块测量两个电极之间的电阻当量，通过温度采集模块测量温度，然后利用获取的电阻当量和温度与水体电导率建立相关关系，即可得到电导率反演公式。
附图说明
14.图1为本实用新型中自记录器本体示意图；
15.图2为本实用新型整体结构示意图；
16.图3为本实用新型的应用流程示意图
17.图4为本实用新型保护管侧壁开孔示意图；
18.图5为本实用新型pvc下管帽开孔示意图；
19.图6为本实用新型水体多深度电导率监测示意图。
具体实施方式
20.下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
21.如图1和图2所示，本实用新型的水体多深度电导率自记录监测装置包括记录器本体33和野外保护装置，野外保护装置包括上下两端开口的保护管24、上管帽23和下管帽26，上管帽23和下管帽26都采用pvc圆顶状管帽，保护管24侧壁上开有多个第一透水孔25，上管帽23和下管帽26分别盖于保护管24的上端口和下端口，下管帽26上开有多个第二透水孔27；记录器本体33固定于保护管24内，记录器本体33包括防水塑料外壳1以及设置于外壳1内的温度采集模块2、电导率间接采集模块3、数据存储模块9、中央处理模块8和防腐蚀金属探针5，防腐蚀金属探针5共两个，设置于外壳1内底部两侧，防腐蚀金属探针5一端向下伸出外壳1进入保护管24内部，另一端通过导线4连接于电导率间接采集模块3；中央处理模块8将从电导率间接采集模块3和温度采集模块2接收到的数据存储于数据存储模块9，中央处理模块8通过电池7供电。
22.本实施例中的上管帽23顶部设置有尼龙扎带22和挂绳21，通过尼龙扎带22和挂绳21将野外保护装置和记录器本体33悬挂于水域进行电导率监测。
23.本实施例中记录器本体33的防水塑料外壳1的底部设有防水密封塞6，防腐蚀金属探针5穿过防水密封塞6，防腐蚀金属探针5与防水密封塞6的连接处使用环氧树脂密封，增加密封性，防止漏水。
24.本实施例中的保护管24、上管帽23和下管帽26均采用pvc制成。
25.如图3所示，本实用新型的具体工作过程分为5个步骤，即（1）电导率间接采集模块3改造；（2）多标准液降温实验；（3）二元非线性回归建模；（4）野外水体监测布设；（5）数据采集与反演。具体过程如下：
26.步骤（1）、使用两根导线4分别与对应防腐蚀金属探针5一端相连，导线4的另一端连于电导率间接采集模块3，在防水塑料外壳1底部的防水密封塞6两侧开孔，两根防腐蚀金
属探针5的另一端穿过防水密封塞6向下伸入pvc保护管24内，防腐蚀金属探针5和防水密封塞6的连接处使用环氧树脂密封。
27.本实施例中，防腐蚀金属探针5选用耐腐蚀、导电性较好的黄铜镀金探针，直径0.6mm，长6mm，防腐蚀金属探针5探测端伸出防水密封塞6的长度约4mm，间距约16mm。导线4选用较细的24awg导线。如图4和图5所示，保护管24使用外径为40mm的pvc管，在pvc保护管24侧壁开设第一透水孔25，第一透水孔25的直径为4mm。上、下两个pvc圆顶管帽内径均为40mm，第二透水孔27开孔尺寸为8mm，便于自第一透水孔25进入的泥沙从尺寸较大的第二透水孔27快速排出保护管24。将防滑固定皮筋32绑于电导率记录器本体33中部，利用尼龙扎带31穿过pvc保护管侧壁孔眼25，收紧后压住防滑固定皮筋32，以此固定电导率记录器本体33。
28.步骤（2）、在25℃下，由低到高配制20个等级的电导率标准液（绝对偏差不超过5%）：30，60，90，120，150，200，250，300，350，400，500，600，700，800，1000，1200，1400，1600，1800，2000μs/cm。
29.将一电导率标准液水浴加热至40℃后，放入改造的电导率自记录计获取电导率间接采集模块3测量值l和温度模块2测量值t，同时放入hobo电导率自记录计（u24-001）获取水体电导率值，数据采集间隔为1min；放入冰箱降温至0℃后取出，恢复至室温。
30.步骤（3）、整理多标准液降温实验获取的数据，以电导率间接采集模块3的采集值l（lum/ft2）和温度采集模块2的采集值t（℃）为自变量，利用spss软件中二元非线性回归分析拟合水体电导率ec（μs/cm）反演公式：ec=a+ b*l+ c*l2+ d*t+ e*t2；ec为电导率值，a为常数项，b、c、d、e为常数系数项；
31.步骤（4）、使用hobo光学usb基座（base-u-4）启动简易电导率自记录计33，设置采集时间间隔δt，固定于野外保护装置中，利用挂绳放入待测水体中；
32.步骤（5）、使用hobo光学usb基座读取电导率间接采集模块3的测量值l和温度模块2的测量值t，利用反演公式推求水体电导率ec。
33.在实际使用过程中，如果需要监测水下3个深度处（d1、d2、d3）的电导率值，一方面可通过设置3个电导率自记录监测装置，如图6和图2所示。利用尼龙扎带和相应长度的挂绳将电导率自记录监测装置相连接，在最下方的电导率自记录监测装置下方加上包塑金属配重块30，包塑金属配重块30通过挂绳29和扎带28与电导率自记录监测装置连接；另一方面，也可只设置一个电导率自记录监测装置，然后配合深度调节机器，连接野外保护装置上部的挂绳，根据所需监测深度将电导率自记录监测装置放入水体的对应深度处，进行自记录监测。