专利名称：四电极电导率传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量溶液离子浓度的电导率传感器，特别涉及一种四电极电导率传感器。
背景技术：
电导率传感器主要有两种工作模式，感应式和电极式，目前主要采用的是电极式，传统的电导率传感器采用的是两电极式，对于两电极电导率传感器测量时，两电极间加上恒定振幅的电压信号，电极上流经一定的电流，电流大小取决于溶液中所含离子的数量。这种两电极技术测量过程中，电极既是电流电极，又是电压电极。实际上，只要电极上有电流通过，溶液与电极的接触面上就会产生极化电压，使测量产生一定的误差。四电极式电导率传感器是目前国内外研究的热点，四电极电导率传感器主要由电子测量单元和一个四电极电导池组成。四电极法中独立的电流电极和电压电极能够消除溶液测量过程中极化作用带来的误差。目前，文献上报道四电极电导率传感器的电极是由钼金圆点组组成，电流电极是一直径为2mm的钼金圆柱，而电压电极是以电流电极为圆心而分布的一组钼金圆点所形成，由于电流电极是一些分立的点组成，因此不易布置，且钼金长时间在污水溶液中浸泡、测量，容易被腐蚀、脱落，要经常进行擦拭，且钼金不容易加工，价格昂贵。电极支撑板采用的无机非金属材料和电极材料金属钼金的膨胀系数有很大差别，给烧结和封装带来很大困难。电极支撑板采用开放式，经过长时间放置、腐蚀，支撑板容易发生变形，很难保证电导池常数的恒定性。
实用新型内容为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种新型的四电极电导率传感器，此传感器的电极是采用致密的石墨为材料。石墨容易加工、价格便宜。电极采用整体加工，能精确保证各电极的对称性。石墨和所采用的封装液有非常接近的膨胀系数，在受到温度变化时电极和封装壳体不易分离。进一步，本实用新型为封装过程中气泡的排出提供了一种有效的解决方法。总之，本实用新型可以提供一种电导率传感器，其具有测量精度高、抗环境污染小、仪器稳定性好、结构简单、成本低廉的特点。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种四电极电导率传感器，包括上、下两壳体，在封装过程中通过向壳体里灌入环氧树脂和固化剂的混合体，把电极及导线封装在壳体里，其特征在于在下壳体里设置有导线固定环，所述导线固定环限定导线在下壳体里的布置走向。所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极材料是石墨。所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极包含圆柱状电流电极和套于所述圆柱状电流电极外的环状电压电极。所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极通过电极固定件进行固定，所述电极固定件由径向穿过下壳体壳壁的销钉固定于下壳体的内部空壳中。所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极整体加工而成，并在封装后通过二次加工将电极分为独立的四个，两个电流电极和两个电压电极。所述的四电极电导率传感器，其特征在于二次加工时以所述销钉为中心，在所述下壳体上铣一直槽状通孔。所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极上设置有透气孔和电极导线槽。所述的四电极电导率传感器，其特征在于还包含封装电极时用于去除所述下壳体内空气的抽真空器皿和真空泵。所述的四电极电导率传感器，其特征在于封装试剂采用2023环氧和2105c固化 剂的混合体，混合比为2:1。本实用新型有益效果是本实用新型的四电极电导率传感器的电极是采用致密的石墨为材料，方便加工、降低了成本。电极采用整体加工，能精确保证各电极的对称性。石墨和所采用的封装液有非常接近的膨胀系数，在受到温度变化时电极和封装壳体不易分离。特殊的封装工艺，更有利地排出封装过程中的气泡。本专利的电导池结构坚固，保证了电导池常数的恒定性。总之，本电导率传感器具有测量精度高、抗环境污染小、仪器稳定性好、结构简单、成本低廉的特点。
图IA为本实用新型测量原理图；图IB是图I中A-A剖视图；图2A为本实用新型封装后外部结构示意图；图2B本实用新型的内部结构示意图；图3为图2B中的电极结构示意图；图4A为本实用新型进行二次加工后外部结构示意图；图4B为本实用新型进行二次加工后内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。如图2A、图2B所示，本实用新型的四电极电导率传感器,它有一个上壳体2和一个下壳体4，上壳体2内加工有贯通至下壳体4的导线孔10，导线孔10内可容纳导线I穿过。下壳体4加工成空壳5，电极8通过电极固定件9进行固定，然后再由销钉11穿过下壳体的壳壁将电极固定件9固定到下壳体4的内部空壳5中。导线I一端与下壳体4内设置的镀银铜丝环7相连，另一端经上壳体2内的导线孔10穿出。为了二次加工时不致损坏到导线1，导线I在下壳体4中的布置通过导线固定环3进行固定，导线I与镀银铜丝环7相连，镀银铜丝环7通过电极导线槽6固定在电极8上，使灌封过程中导线I不致随意晃动，而且能使镀银铜丝环7与电极8牢牢的结合在一起，减小断路率。如图3所示，为图2B中的电极8结构，它含有电流电极82和电压电极81，二次加工后分离为两个电流电极82和两个电压电极81,为了保证二次加工后电流电极82和电压电极81两两精确对称，采用整体加工，电流电极82和电压电极81之间的空隙宽度为Imm的圆环，空间狭�。耸狗庾笆约两肓降缂涞幕纷辞颍诘缂霞庸び型ㄆ�84，为了使金属导线固定在电极8上，可以在其上加工有电极导线槽6。准备封装试剂由于电导率仪探头内部、电极之间空间�。蠡费跏髦吵矶刃。乓子诠喾猓豢悸堑降绲悸室鞘褂没肪臣耙瞧餍阅埽币蠡费跏髦懈哒辰忧慷�、固化收缩率小、耐化学性能好、电绝缘性优良、制品尺寸稳定、吸水率低等特点。本实施例中环氧树脂采用三键公司的2023 (单组分环氧复合树脂)，固化剂采用三键公司的2105c，混合比为2:1，环氧树脂与固化剂以配比混合后搅拌均勻，放到自制的抽真空器皿中，把混合过程中产生的气泡赶出，为了保证混合试剂的稀释度，整个过程要尽快完成，避免混合试剂出现固化现象。封装过程所有部件安装完毕后进行封装，封装时，取下上壳体2，把事先备好的环氧与固化剂的混合试剂缓慢(使下壳体里的空气有足够的时间排出)灌入下壳体4，直到 试剂刚没过导线固定环3 (若试剂太多，抽真空时，气体会把试剂带出下壳体4)，把灌有混合试剂的下壳体4放入自制抽真空器皿中，赶去下壳体4中滞留的空气。从器皿中取出仪器，继续向下壳体4注入混合试剂，直至灌满。然后，把下壳体4放到高低温箱中缓慢加热，温度设定为40°，为了赶出后加进去的混合试剂中可能携带的空气，I小时后，拿出下壳体4，把上壳体2旋入，下壳体4中的试剂自然会被挤入到上壳2体的导线孔10内，充满整个导线孔10。再把整个传感器放入高低温箱中，温度调至60°加热固化2小时，关闭温箱开关，使其自然冷却，24小时后拿出传感器，封装完毕。封装后的传感器如图2A、图2B所示。图2A、图2B所示的传感器经过二次加工，形成如图4A、图4B所示的传感器结构。加工过程为先拔去封装固化后传感器的销钉11，以两销钉11孔中心为中心，在下壳体4上铣去长为20mm，宽为5mm的直槽口通孔12，此直槽口通孔12为传感器的电导池，同时把整体加工的电极8截断分为四电极，两个电流电极82、84，两个电压电极81、83，且两两精确对称。下面详细介绍下本实用新型的测量原理如图1A、图IB所示，该电导池具有两个圆柱状电流电极82、84和两个环状电压电极81、83，分别安装在两个平行且绝缘的支撑面上。测量时被测液体100在两个支撑平面电流电极间的缝隙中通过。由于电流电极两端施加了一个交流信号并通过电流，在流体介质里建立起电�。闪礁龅缪沟缂锤杏Σ缪�。通过控制电流电极间的交变电流，使电流I。维持恒定，当溶液电导率发生变化时，电压电极两端的电压V。相应发生变化。电压电极回路的电压对应于被测溶液的电导率存在某种对应关系，根据这种关系可通过测量电压电极回路的电压来求得溶液的电导率。由下式表达
C = KRr =K I:式中C为被测液体电导率；K为电导池常数；R。为电导池的阻抗；V。为R。两端的压降(即电压电极之间电压)；[0038] I。为通过电流电极的电流。 ·
权利要求1.一种四电极电导率传感器，包括上、下两壳体，在封装过程中通过向壳体里灌入环氧树脂和固化剂的混合体，把电极及导线封装在壳体里，其特征在于在下壳体里设置有导线固定环，所述导线固定环限定导线在下壳体里的布置走向。
2.根据权利要求I所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极材料是石墨。
3.根据权利要求2所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极包含圆柱状电流电极和套于所述圆柱状电流电极外的环状电压电极。
4.根据权利要求3所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极通过电极固定件进行固定，所述电极固定件由径向穿过下壳体壳壁的销钉固定于下壳体的内部空壳中。
5.根据权利要求2、3或4所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极整体加 工而成，并在封装后通过二次加工将电极分为独立的四个，两个电流电极和两个电压电极。
6.根据权利要求5所述的四电极电导率传感器，其特征在于二次加工时以所述销钉为中心，在所述下壳体上铣一直槽状通孔。
7.根据权利要求5所述的四电极电导率传感器，其特征在于所述电极上设置有透气孔和电极导线槽。
8.根据权利要求2所述的四电极电导率传感器，其特征在于还包含封装电极时用于去除所述下壳体内空气的抽真空器皿和真空泵。
专利摘要本实用新型公开了一种四电极电导率传感器，它有一个上壳体和一个下壳体，上壳体加工有导线孔，下壳体加工成空壳，整体加工的电极含有两个电流电极和两个电压电极，灌封前电极通过电极固定件进行固定，然后再由销钉固定到下壳体上，下壳体设有导线固定环，使灌封过程中导线不致随意晃动，减小断路率。本实用新型的电极是采用石墨为材料整体加工，易加工、价格便宜，能精确保证各电极的对称性，提高了测量精度。本电导率传感器具有测量精度高、抗环境污染小、仪器稳定性好、结构简单、成本低廉、使用寿命长等特点。
文档编号G01N27/07GK202710503SQ20122018481
公开日2013年1月30日 申请日期2012年4月27日 优先权日2012年4月27日
发明者李学胜, 卢欣春, 罗孝兵, 刘冠军, 王军涛, 袁颖华 申请人:国网电力科学研究院, 南京南瑞集团公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
