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专利名称：封闭式溶解氧传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种现场测量海水等各种水质环境中溶解氧的传感器，属于测量仪器技术领域。
背景技术：
海水中溶解氧是海洋生态理化环境的重要因子，影响到海洋生物的生存和海洋生态环境的变化。海水中溶解氧对于海洋化学、海洋生物学以及海洋环境保护、海水养殖等的研究和应用都具有重要意义，是海洋环境调查、海洋污染监测的最基本观测项目之一。
目前，现场测量海水溶解氧采用的是克拉克(Clark)电极型簿膜覆盖式极谱传感器，其工作电极为金电极的阴极，海水中的溶解氧通过渗透膜在阴极起还原反应，还原电流的大小取决于海水中溶解氧的渗透压。因此，根据还原电流的大小可以确定海水中溶解氧的浓度。
现有的海水溶解氧传感器存在不稳定性及测量值随时间漂移等问题，影响其长期连续工作。在现有的原电池型溶解氧传感器中，敏感电极的离子通路是开放式的，阴极周围留有很大空隙。在电解腔内，电解液通过离子通路与阴极表面相连，被测海水中溶解氧通过渗透膜到达阴极表面的同时，也会通过离子通路扩散至电解腔内的电解液中。扩散至电解液中的这部分溶解氧，随时间的延长逐渐积累，又相互扩散并逐渐返回到阴极表面，参与阴极的还原反应，导致扩散到传感器敏感电极表面的溶解氧不断变化，致使溶解氧传感器在长期连续的工作中产生漂移。
现有溶解氧传感器存在时间漂移问题，不能满足长期连续工作的场合，如海洋台站、海洋浮标等的现场实际需要。为保障溶解氧测量的准确度，传感器使用中要经常进行校准，这给实际应用带来诸多不便。因此，提高长期工作的稳定性，将是溶解氧传感器技术发展的主要问题。

发明内容
本实用新型所涉及的封闭式溶解氧传感器，由敏感探头和机体两部分组成。整个装置外形是上下直径不同的两个圆柱体连接而成，上部直径较小的圆柱体为传感器的敏感探头，阴极、阳极、和电极支撑架安装在敏感探头的圆筒形壳体内；下部直径较大的圆柱体为机体，内装转换电路。电路板与敏感探头电极的引线连接，机体下部有电缆引出。敏感探头与机体通过短圆柱形的电极底座固定在一起。
传感器敏感探头的基本部件包括阴极、阳极、电解液以及把盛电解液的电解腔与被测海水隔开的半透膜。
传感器敏感探头外壳呈倒置的圆筒状，圆筒底构成敏感探头外壳的顶端。敏感探头外壳顶端有弧度并显外凸形，外壳顶端中心处有一圆孔，圆孔的内壁上均匀分布四个半圆小柱孔，四个半圆小柱孔穿透外壳顶端。敏感探头圆筒外壳的另一端由环氧树脂固定在电极底座上。
传感器敏感探头内的中心部位有电极支撑架，用来安装电极的阴极和阳极。支撑架呈伞状，阴极安装在伞面上，阳极安装在伞柄上。支撑架伞面的大小与敏感探头外壳顶端中心处圆孔的大小一致，支撑架伞面置于探头外壳顶端的圆孔内。支撑架伞柄为中空的小圆柱状，伞柄由环氧树脂固定在电极底座上。
电极支撑架伞面有内陷凹槽，凹槽四周呈环状面。凹槽中心有一小孔，小孔与伞柄的中空相通。带弧度的圆片状阴极嵌在支撑架伞面的凹槽内。阴极为金电极，即工作电极。阴极表面、凹槽四周环状面、敏感探头外壳顶端三者弧度相一致。阴极引线穿过支撑架凹槽中心小孔、支撑架伞柄的中空和圆柱形电极底座，进入传感器机体内与电路板连接。敏感探头外壳顶端贴有聚氟乙烯半透膜。半透膜由O型圈箍在探头外壳上，与探头外壳顶端表面、凹槽四周环状面和圆片阴极的表面紧贴。
阳极呈圆筒状，套在电极支撑架伞柄上。阳极引线沿支撑架伞柄外侧引下，穿过圆柱形电极底座，进入传感器机体内与电路板连接。
敏感探头外壳与电极支撑架之间环状空隙为电极腔，内盛KCL电解液。
本实用新型所述的封闭式溶解氧传感器，其敏感探头外壳顶端与电极支撑架伞面一起，基本封闭了离子通路，使离子只通过四个半圆小柱孔进行交换，限制了水中溶解氧扩散至电极腔内的电解液中，保障了传感器的长期连续工作能力。


图1为封闭式溶解氧传感器结构示意图。图中，1-敏感探头，2-电极底座，3-机体，4-阴极，5-支撑架伞面，6-半透膜，7-O型圈，8-离子通路，9-支撑架伞柄，10-阳极，11-电解腔，12-阳极引线，13-阴极引线，14-电路板，15-电路板支架，16-机体外壳，17-密封底盖，18-电缆。
图2为封闭式溶解氧传感器敏感探头顶端俯视图。图中，1-阴极，2-支撑架伞面，3-离子通路，4-敏感探头外壳顶端。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型的具体实施方式
予以描述。如图1所示。传感器敏感探头1外壳顶端中心处有一圆孔，圆孔的内壁上均匀分布四个半圆小柱孔，四个半圆小柱孔穿透敏感探头外壳顶端。敏感探头内的电极支撑架呈伞状，支撑架伞面5的大小与敏感探头外壳顶端中心处圆孔的大小一致，支撑架伞面置于探头外壳顶端的圆孔内。支撑架伞柄9为中空的小圆柱，伞柄由环氧树脂固定在电极底座2上。
电极支撑架伞面有内陷凹槽，凹槽中心有一小孔，小孔与伞柄的中空相通。带弧度的圆片状阴极4嵌在支撑架伞面5的凹槽内，阴极表面、凹槽四周环状面、敏感探头外壳顶部三者弧度相一致。阴极引线13穿过支撑架凹槽中心小孔、支撑架伞柄9的中空和圆柱状电极底座2，进入传感器机体3内与电路板14连接。敏感探头外壳顶端有聚氟乙烯半透膜6，半透膜6由O型圈7箍在探头外壳上，与探头外壳表面和圆片状阴极表面紧贴。
权利要求1.一种封闭式溶解氧传感器，由敏感探头和机体两部分组成，敏感探头与机体通过短圆柱形的电极底座固定在一起，其特征在于敏感探头外壳呈倒置的圆筒状，圆筒底构成敏感探头外壳的顶端，敏感探头内的中心部位有伞状的电极支撑架，支撑架伞面置于敏感探头外壳的顶部，支撑架伞柄固定在电极底座上。
2.按照权利要求1所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于敏感探头外壳顶端有弧度并显外凸形，外壳顶端中心处有一圆孔，圆孔的内壁上均匀分布四个半圆小柱孔。
3.按照权利要求1所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于支撑架伞面的大小与敏感探头外壳顶端中心处圆孔的大小一致，支撑架伞面置于探头外壳顶端的圆孔内。
4.按照权利要求1所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于支撑架伞柄为中空的小圆柱状。
5.按照权利要求1和权利要求3所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于电极支撑架伞面有内陷的凹槽，凹槽中心有一小孔，小孔与支撑架伞柄的中空相通。
6.按照权利要求1和权利要求5所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于带弧度的圆片状阴极嵌在支撑架伞面的凹槽内，阴极表面、凹槽四周环状面、敏感探头外壳顶端三者弧度相一致，阴极引线穿过支撑架凹槽中心小孔、支撑架伞柄的中空和电极底座，进入传感器机体内与电路板连接。
7.按照权利要求1和权利要求4所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于阳极呈圆筒状，套在电极支撑架伞柄上，阳极引线沿支撑架伞柄外侧引下，穿过圆柱形电极底座，进入传感器机体内与电路板连接。
8.按照权利要求1和权利要求6所述的封闭式溶解氧传感器，其特征在于敏感探头外壳顶端贴有聚氟乙烯半透膜，半透膜由O型圈箍在探头外壳上，与探头外壳顶端表面、支撑架伞面凹槽四周环状面和圆片阴极表面紧贴。
专利摘要封闭式溶解氧传感器，由敏感探头和机体两部分组成，在海洋台站、浮标等长期连续工作的海上现场使用。敏感探头外壳呈倒置的圆筒状，外壳顶端中心处圆孔的内壁上均匀分布四个半圆小柱孔，外壳顶端与电极支撑架伞面一起，基本封闭了离子通路，使离子只通过四个半圆小柱孔进行交换，限制了水中溶解氧扩散至电极腔内的电解液中，保障了传感器的长期连续工作能力。圆片状阴极嵌在支撑架伞面的凹槽内，阴极引线穿过支撑架凹槽中心小孔和支撑架伞柄中空；圆筒状阳极套在电极支撑架伞柄上，阳极引线沿支撑架伞柄外侧引下。阴极引线和阳极引分别穿过圆柱形电极底座，进入传感器机体内与电路板连接。
文档编号G01N27/30GK2599575SQ0229167
公开日2004年1月14日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者陈芙蓉, 赵宇梅, 张金萍 申请人:国家海洋技术中心