CN223551663U - 一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，涉及pH传感器技术领域，包括检测管，检测管的内部设有检测电路板，检测管的外壁下端通过螺纹套设有底管，检测管的内壁下端设有盐桥，盐桥的底部与底管的内壁底部接触配合，盐桥的内部固定嵌设有芯片固定管，检测管的上端通过螺纹套设有顶管，检测电路板的上端位于顶管内，检测管的内壁填充设有密封胶，密封胶密封套设于芯片固定管的外侧，芯片固定管和检测管之间填充设有外参比溶液，外参比溶液的内部连接设有电极。本实用新型通过离子敏场效应晶体管来替代传统的玻璃电极，具有更好的耐压特性，可实现深海高压情况下海水pH的检测。

Description

一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器

技术领域

本实用新型涉及pH传感器技术领域，具体涉及一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器。

背景技术

pH是反映海水酸碱性强弱的一个参数，目前市面上普遍采用玻璃电极和参比电极组成的pH复合电极来测量海水pH值，但是由于pH玻璃电极由玻璃薄膜组成，其形状为圆球形，薄膜内部填充了0.1mol/L盐酸和氯化银电极，其在深海高压情况下容易出现被挤压出现损坏的情况，因此其难以在深度超过100米的深海使用。

本实用新型采用了离子敏场效应晶体管来替代传统的玻璃球泡，具有比玻璃电极更好的测量响应速度和测量准确性，适合于深海pH的剖面监测及快速监测，也适合于玻璃电极不适用的食品和制药工业等行业应用。

实用新型内容

鉴于上述现有基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器存在的问题，提出了本实用新型。

因此，本实用新型目的是提供一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，解决了传统的pH玻璃电极由玻璃薄膜组成，内部填充的测量物质容易在深海高压情况下容易出现被挤压出现损坏的情况的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，包括检测管，所述检测管的内部设有检测电路板，所述检测管的外壁下端通过螺纹套设有底管，所述检测管的内壁下端设有盐桥，所述盐桥的底部与底管的内壁底部接触配合，所述盐桥的内部固定嵌设有芯片固定管，所述检测管的上端通过螺纹套设有顶管，所述检测电路板的上端位于顶管内，所述检测管的内壁填充设有密封胶，所述密封胶密封套设于所述芯片固定管的外侧，所述芯片固定管和检测管之间填充设有外参比溶液，所述外参比溶液的内部连接设有电极。

优选的，所述顶管的内壁上端开设有密封螺纹，所述顶管的内部上端通过密封螺纹连接设有水密封连接件。

优选的，所述外参比溶液的成分为3mol/L KCL溶液。

优选的，所述电极为银-氯化银电极。

进一步地，所述检测管的内壁下端固定设有多个限位凸块，所述限位凸块接触设于所述盐桥的顶部。

优选的，所述检测电路板的顶部设有源极和漏极。

在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：

1、本实用新型，通过设有的检测管、底管、顶管、盐桥、检测电路板、芯片固定管、密封胶和外参比溶液，通过离子敏场效应晶体管来替代传统的玻璃电极，具有更好的耐压特性，可实现深海高压情况下海水pH的检测，拓展了原有玻璃pH复合电极的不适用的场景，对开展深海探测和深海海洋生物保护具有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的图1的A部放大示意图；

图3为本实用新型的离子敏场效应晶体管的pH测量原理。

附图标记说明：

1、检测管；2、检测电路板；3、底管；4、盐桥；5、芯片固定管；6、顶管；7、密封胶；8、外参比溶液；9、电极；10、水密封连接件；11、限位凸块；12、源极；13、漏极。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

本实用新型实施例公开一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器。

本实用新型提供了如图1-3所示的一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器包括检测管1，检测管1的内部设有检测电路板2，检测电路板2的顶部设有源极12和漏极13，检测管1的外壁下端通过螺纹套设有底管3，检测管1的内壁下端设有盐桥4，盐桥4的底部与底管3的内壁底部接触配合，盐桥4的内部固定嵌设有芯片固定管5，检测管1的上端通过螺纹套设有顶管6，顶管6的内壁上端开设有密封螺纹，顶管6的内部上端通过密封螺纹连接设有水密封连接件10；

检测电路板2的上端位于顶管6内，检测管1的内壁填充设有密封胶7，密封胶7密封套设于芯片固定管5的外侧，芯片固定管5和检测管1之间填充设有外参比溶液8，外参比溶液8的成分为3mol/LKCL溶液，外参比溶液8的内部连接设有电极9，电极9为银-氯化银电极。

在PH传感器使用前，选取离子敏场效应晶体管PCB板，并将其封装在检测管1内，并通过芯片固定管5对检测电路板2进行固定，随后在芯片固定管5的下端设置盐桥4，并通过底管3对盐桥4的位置进行限制，然后在检测管1内进行外参比溶液8的填充，并进行密封胶7进行密封固定，最终通过螺纹连接将顶管6设置在检测管1的顶部，并进行水密封连接件10的密封固定，此时传感器整体设置接触；

而在进行PH检测时，传感器的下部由盐桥4与待测液体接触，通过在源极12和漏极13之间施加一定的电压，当外参比溶液8中氢离子浓度发生变化时，电极9与源极12之间的电压将随着pH变化而变化，且遵循能斯特方程，因此通过测定电极9与源极之间的电势差可实现待测溶液pH的精确测定；

同时顶管6内部而放置数据存储单元和锂电池单元对顶管6进行密封，以此无需依靠外部的供电，即可独立完成供电和数据存储，提高了传感器的应用场景。

为了能够对盐桥4的设置位置进行有效固定，如图2所示，检测管1的内壁下端固定设有多个限位凸块11，限位凸块11接触设于盐桥4的顶部。

通过限位凸块11和底管3底部的双向支撑配合，能够对盐桥4的位置进行固定，尽量避免盐桥因水压而发生位置偏移，保证PH检测工作稳定进行。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，包括检测管(1)，其特征在于，所述检测管(1)的内部设有检测电路板(2)，所述检测管(1)的外壁下端通过螺纹套设有底管(3)，所述检测管(1)的内壁下端设有盐桥(4)，所述盐桥(4)的底部与底管(3)的内壁底部接触配合，所述盐桥(4)的内部固定嵌设有芯片固定管(5)，所述检测管(1)的上端通过螺纹套设有顶管(6)，所述检测电路板(2)的上端位于顶管(6)内，所述检测管(1)的内壁填充设有密封胶(7)，所述密封胶(7)密封套设于所述芯片固定管(5)的外侧，所述芯片固定管(5)和检测管(1)之间填充设有外参比溶液(8)，所述外参比溶液(8)的内部连接设有电极(9)。

2.根据权利要求1所述的基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，其特征在于，所述顶管(6)的内壁上端开设有密封螺纹，所述顶管(6)的内部上端通过密封螺纹连接设有水密封连接件(10)。

3.根据权利要求1所述的基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，其特征在于，所述外参比溶液(8)的成分为3mol/L KCL溶液。

4.根据权利要求1所述的基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，其特征在于，所述电极(9)为银-氯化银电极。

5.根据权利要求1所述的基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，其特征在于，所述检测管(1)的内壁下端固定设有多个限位凸块(11)，所述限位凸块(11)接触设于所述盐桥(4)的顶部。

6.根据权利要求1所述的基于离子敏场效应晶体管的耐压型深海pH传感器，其特征在于，所述检测电路板(2)的顶部设有源极(12)和漏极(13)。