一种电化学复合传感器的制作方法

本技术涉及水质检测领域，具体涉及一种电化学复合传感器。

背景技术：

1、判断水质的好坏往往需要进行水质检测，例如判断自来水、泳池水和医疗废水等水质好坏、是否安全的重要参数指标为水中的溶解氧含量、消毒剂含量、orp值、电导率和水温等。这些参数指标在进行检测时，需要采用复合型的水质指标检测仪进行测量。

2、那么传统的水质检测仪器往往配备了多只水质指标传感器，每只水质指标传感器对应的检测一种参数指标。

3、在进行多参数指标测量时，则需要频繁的更换水质指标传感器，则需要进行不停的拆装作业，造成操作过程繁琐，操作人员效率低下的情况。

4、因此，需要发明一种能够同时对多水质参数采用同一只传感器进行多参数检测的电化学复合传感器。

技术实现思路

1、本实用新型目的在于提供一种电化学复合传感器，以解决传统水质检测传感器只能检测一种水质参数指标，如需进行多个水质参数指标测量则需要多支传感器，从而造成测量过程中需要频繁的更换传感器，造成操作过程繁琐的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

3、本实用新型的公开了一种电化学复合传感器，用于放置于待测溶液中并检测水质指标，包括参比电极、工作电极和对电极，所述参比电极设置于盐桥腔内，所述盐桥腔为封闭结构且内部充盈有电解质，所述盐桥腔上开设有液接口，所述盐桥腔通过所述液接口与待测溶液实现电子传递；

4、所述参比电极通过第三导线电连接有信号处理电路，所述信号处理电路位于所述盐桥腔外部，所述第三导线自所述盐桥腔内伸出且与所述盐桥腔壁密封固定连接；

5、所述工作电极和对电极设置于盐桥腔外部，且分别与所述信号处理电路电连接，检测时，所述工作电极和对电极均能够与所述待测溶液直接接触。

6、本实用新型的工作原理是：所述电化学复合传感器能够同时检测水质溶解氧或消毒剂（例如：余氯、臭氧、二氧化氯、三氯异氰脲酸等）或orp值或电导率而不用频繁更换传感器探头。具体的，在对待测溶液进行检测时，将盐桥腔以及工作电极和对电极浸入待测溶液中，且保证所述液接口位于待测溶液内，在检测溶解氧或消毒剂时，检测原理基于三电极安培电流法，此时，工作电极、对电极和参比电极均通电工作，工作电极、对电极和参比电极形成三电极测量系统；在检测电导率时，关闭参比电极，工作电极和对电极形成电极对，检测原理基于交流电导池法测量电导率；在检测orp时，关闭对电极，工作电极和参比电极形成电极对，检测原理基于开路电势法；所述电化学复合传感器具有三电极结构，且能够对参比电极以及对电极针对不同的检测指标进行适配性的通断操作，实现了同一个传感器能够利用不同的检测原理对不同的水质指标进行检测（包括溶解氧、消毒剂、orp值、电导率），避免了在进行多个水质参数指标测量时，需要频繁的更换传感器，造成操作过程繁琐的技术问题。

7、作为电化学复合传感器的其中一种实现方式，所述电化学复合传感器包括外壳，所述外壳内竖向设置有信号处理区和检测区，所述检测区位于所述信号处理区下方，所述信号处理电路设置于所述信号处理区，用于收集和处理检测区传递的电信号；

8、所述信号处理区和所述检测区之间设置有隔离片，所述隔离片的周侧与所述外壳内部侧壁固定密封连接；

9、所述盐桥腔为环形盐桥腔，设置于所述检测区中，所述环形盐桥腔内充满有电解质，所述参比电极设置于环形盐桥腔中，所述参比电极与所述信号处理电路电连接；

10、所述环形盐桥腔远离参比电极的底部开设有液接口，所述液接口中填充有第一多孔材料；

11、所述环形盐桥腔中心具有电路通道，对应于所述电路通道的一端，在所述隔离片的中心开设有穿孔，所述穿孔的周侧与所述电路通道的一端固定密封连接；

12、所述电路通道内设置有电极套管，所述电极套管为中空结构，所述电极套管穿过所述隔离片进入所述信号处理区并与所述信号处理电路固定连接，所述电极套管的另一端的侧壁设置有工作电极和对电极，所述工作电极和对电极的感测面朝向所述电极套管外，在检测时能够与待测溶液直接接触，所述工作电极和对电极朝向所述电极套管内的一面与所述信号处理电路电连接。

13、优选的，所述液接口内填充第一多孔材料，第一多孔材料能够延缓内部电解质的渗出速度，有利于传感器长时间工作，同时又能够允许环形盐桥腔内的电解质与所述待测溶液之间进行电子传递，使传感器维持正常工作状态。

14、作为工作电极和对电极的优选方案，所述工作电极和对电极均为环形电极。所述环形电极相较于柱状电极或者片状电极来说，环形电极具有以下优点：更大的测量响应：环形电极的面积更大，具有更强的信号传递和响应能力，因此对待测液体样品中的待测离子的响应也会更快、更灵敏。更低的测量误差：针对由于液体中组分在电极表面累积产生的干扰效应来说，环形电极相比于柱状电极或片状电极更弱，因此测量结果通常更加准确和稳定。

15、优选的，所述环形电极的外径范围是3mm~10mm、高度范围是2mm~5mm、厚度范围是0.1mm~2mm。

16、优选的，所述电极套管内部还设置有热敏电阻元件，所述热敏电阻元件与所述信号处理电路电连接，用于测量待测液体的温度值。这样能够使所述电化学复合传感器除了能够同时检测水质溶解氧或消毒剂（例如：余氯、臭氧、二氧化氯、三氯异氰脲酸等）或orp值或电导率之外，还能够同时检测温度值，使电化学复合传感器的检测功能更加丰富。

17、优选的，所述信号处理电路电连接有外接线缆，所述外接线缆位于所述外壳的外部，所述外接电缆用于传感器电路的供电，以及传感器与外部设备的数据传输。

18、优选的，所述环形盐桥腔内部填充的电解质为凝胶状电解质，能够用来稳定参比电极的电势。

19、优选的，所述参比电极外部设置有套管，所述套管的一端开设有开孔，所述开孔中填充有第二多孔材料，所述套管内部也填充有电解液。这样能够更加有利于防止参比电极被渗入所述环形盐桥腔内的待测溶液离子破坏参比电极自身材料或结构。

20、本实用新型的技术方案具有以下有益效果：本实用新型公开的电化学复合传感器具有三电极结构，且能够对参比电极以及对电极针对不同的检测指标进行适配性的通断操作，实现了同一个传感器能够利用不同的检测原理对不同的水质指标进行检测（包括溶解氧、消毒剂、orp值、电导率），避免了在进行多个水质参数指标测量时，需要频繁的更换传感器，造成操作过程繁琐的技术问题；还能够进一步增加热敏电阻元件以实现同一支传感器还能够同时测量待测溶液的温度的功能；本实用新型公开的电化学复合传感器能够提高了系统的集成度，简化了操作过程，提高了检测效率。

技术特征：

1.一种电化学复合传感器，其特征在于，用于放置于待测溶液中并检测水质指标，包括参比电极、工作电极和对电极，所述参比电极设置于盐桥腔内，所述盐桥腔为封闭结构且内部充盈有电解质，所述盐桥腔上开设有液接口，所述盐桥腔通过所述液接口与待测溶液实现电子传递；

2.根据权利要求1所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述电化学复合传感器包括外壳，所述外壳内竖向设置有信号处理区和检测区，所述检测区位于所述信号处理区下方，所述信号处理电路设置于所述信号处理区，用于收集和处理检测区传递的电信号；

3.根据权利要求2所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述液接口内填充第一多孔材料。

4.根据权利要求2或3所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述工作电极和对电极均为环形电极。

5.根据权利要求4所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述环形电极的外径范围是3mm~10mm、高度范围是2mm~5mm、厚度范围是0.1mm~2mm。

6.根据权利要求2或3所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述电极套管内部还设置有热敏电阻元件，所述热敏电阻元件与所述信号处理电路电连接，用于测量待测液体的温度值。

7.根据权利要求6所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述信号处理电路电连接有外接线缆，所述外接线缆位于所述外壳的外部。

8.根据权利要求7所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述环形盐桥腔内部填充的电解质为凝胶状电解质。

9.根据权利要求2或3所述的电化学复合传感器，其特征在于，所述参比电极外部设置有套管，所述套管的一端开设有开孔，所述开孔中填充有第二多孔材料，所述套管内部也填充有电解液。

技术总结
本技术公开了一种电化学复合传感器，用于放置于待测溶液中并检测水质指标，包括参比电极、工作电极和对电极，参比电极设置于盐桥腔内，盐桥腔为封闭结构且内部充盈有电解质，盐桥腔上开设有液接口；参比电极通过第三导线电连接有信号处理电路，所述信号处理电路位于盐桥腔外部，第三导线自盐桥腔内伸出且与盐桥腔壁密封固定连接；工作电极和对电极设置于盐桥腔外部，且分别与信号处理电路电连接；信号处理电路上设置有能够分别控制工作电极、参比电极以及对电极通断的开关；本技术实现了同一个传感器能够利用不同的检测原理对不同的水质指标进行检测的功能，提高了系统的集成度，简化了操作过程，提高了检测效率。

技术研发人员：唐云建,胡晓力,廖银伟,董宁,辛娇,张永波
受保护的技术使用者：重庆远感科技有限公司
技术研发日：20230522
技术公布日：2024/1/15