一種能夠自動監測反饋溶液中鉀離子濃度的傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及農業自動化設備技術領域，具體地，設及一種能夠自動監測反饋 溶液中鐘離子濃度的傳感器。
【背景技術】
[0002] 隨著膜下滴灌技術的發展，在農作物種植過程中為了提高產量而對其追加施肥和 灌水已成為現代農業發展的必然趨勢。在追肥的過程中，W追加氮肥、磯肥、鐘肥為主要肥 源，同時農作物的種植采用膜下滴灌種植模式，為此對作物追加施肥需要固體肥料溶解在 水中并隨著灌概水一起來進入滴灌設備進行施肥，為了確保追加施肥肥液濃度的均一性、 精準性、穩定性，則前期配置的灌概肥液的均一性、精準性、穩定性需要得到一定的保障就 顯得很重要。
[0003] 為了達到配制精準肥液的目的，一種可W對肥液濃度進行自動監測和反饋的配肥 設備的誕生已成為一種必然趨勢。目前針對電活性物質的固定化方法不同，離子選擇性電 極主要有玻璃膜電極、晶體膜電極、液膜電極、溶膠-凝膠膜電極和PVC膜修飾電極等。前 二者使用較為廣泛，電極壽命較長，但總體上種類有限。后二者種類多，其中溶膠-凝膠電 極是新興電極，溶膠一凝膠（Sol-Gel)技術用于制備薄膜具有純度高、均勻性強、處理溫度 低、反應條件溫和且易于控制等優點，加之其制備工藝條件簡單，成膜性好，膜組成、孔徑與 結構可控調配。
[0004] 在專利（申請）號為201010193003. 3、名稱為"一種全固態鐘離子傳感器及其制備 方法"的文獻中，公開了一種全固態鐘離子傳感器，包括基板和位于基板上并列的鐘離子選 擇性電極和外參比電極，鐘離子選擇性電極和外參比電極均包括反應電極、接觸電極和連 接該兩個電極的導電引線，反應電極上設有電解質層，鐘離子選擇性電極的電解質層上設 有鐘離子敏感膜，鐘離子選擇性電極的電解質層上設有參比膜，絕緣層將鐘離子敏感膜和 參比膜包圍，并設有使之裸露的開口，作為實際檢測時與待測溶液接觸的反應區域。本發明 將傳統的鐘離子選擇性電極和外參比電極集成在一個基板上，實現了鐘離子傳感器的微 型化，便于攜帶、操作簡單、響應迅速。該文獻還提供了該全固態鐘離子傳感器的制備方法， 簡化了制作流程，降低制作成本，適合大批量生產。
[0005] 不難發現，盡管之前已經存在鐘離子傳感器的相關專利（申請)，但是，其不管是從 設計理念還是技術效果方面來講，至少存在W下缺陷：
[0006] (1)現有鐘離子傳感器是通過監測溶液電位經過現有公式計算方法來得到所監測 的溶液中鐘離子濃度，只能起到一個監測的功能，而無法實現實時監測和反饋，還需要人工 操控來確認溶液中鐘離子濃度，且難W達到自動化要求水平。
[0007] (2)現有鐘離子濃度傳感器所能監測的溶液濃度范圍約為46. 8-72. 6mg/ml之間， 而無法實現更高或者更低濃度的溶液監測。所W在實際應用的覆蓋面比較小，已無法達到 現代農業發展的需求。
[000引 （3)目前鐘離子選擇性電極主要有玻璃膜電極、晶體膜電極、液膜電極等。電極壽 命短，種類有限。同時一根玻璃電極的玻璃膜，在使用前需在蒸饋水中浸泡若干小時后才可 用于實際測定，使用效率和穩定性大大降低，反應時間太長，達不到預期工效。
[0009] (4)現有的鐘離子PVC修飾電極電極膜性能差，使用范圍受到限制，而且電活性物 質和氯己締單體很容易從膜中流失，易引起離子敏感膜失活。
[0010] 在實現本實用新型的過程中，發明人發現現有技術中至少存在穩定性差、使用效 率低和適用范圍小等缺陷。 【實用新型內容】
[0011] 本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種能夠自動監測反饋溶液中鐘離 子濃度的傳感器，W實現穩定性好、使用效率高和適用范圍大的優點。
[0012] 為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是；一種能夠自動監測反饋溶液中 鐘離子濃度的傳感器，包括傳感器保護外殼，安裝在傳感器保護外殼頂部的外接導線組件， 安裝在所述傳感器保護外殼內部、且與外接導線組件連接的液體傳感組件。
[0013]進一步地，所述外接導線組件，包括安裝在所述傳感器保護外殼頂部的傳感器外 接導線固定盤，設置在所述傳感器外接導線固定盤上的=個導線安裝孔，W及通過所述= 個導線安裝孔與液體傳感組件連接的=根導線。
[0014]進一步地，所述液體傳感組件，包括靠近所述外接導線組件、設置在傳感器保護外 殼內部、且與S根導線中的第二根導線連接的甘隸電極，W及，位于所述甘隸電極下方、且 自上向下依次配合安裝在傳感器保護外殼內部的電極控制單元、裝載有鐘離子識別活化液 的活化液儲存室、鐘離子反應Sol-Gel膜和待測溶液殘渣濾網；
[0015]在所述活化液儲存室的右側頂部設置有伸出傳感器保護外殼、且向上傾斜的活化 液更換添加端口，在活化液儲存室的右側底部水平設置有伸出傳感器保護外殼的活化液更 換排放端口。
[0016]進一步地，所述液體傳感組件，還包括設置在所述活化液儲存室與鐘離子反應Sol-Gel膜之間的密封膠圈。
[0017]進一步地，所述電極控制單元，包括自左向右依次設置的參考電壓參考電極、傳感 器工作電極和傳感器工作對電極、參考電壓輸入端、參考電壓與監測電壓差轉換系統、電壓 差信號傳輸設備和PLC集成控制系統，其中：
[0018]所述參考電壓參考電極與=根導線中的第一根導線連接，傳感器工作電極通過導 線與甘隸電極連接，傳感器工作對電極與S根導線中的第二根導線連接；
[0019]所述參考電壓參考電極與參考電壓輸入端的負極連接，參考電壓輸入端的正極依 次經PLC集成控制系統、電壓差信號傳輸設備和參考電壓與監測電壓差轉換系統后與傳感 器工作對電極連接，參考電壓輸入端的正極還與傳感器工作對電極連接，傳感器工作對電 極還與甘隸電極連接。
[0020] 進一步地，所述活化液儲存室，具體為橫截面呈底部為平面頂部為凸面的U型凹 槽結構；
[0021] 該活化液儲存室，包括豎直同屯、設置的活化液儲存室內壁和活化液儲存室外壁， 在所述活化液儲存室內壁內側自左向右依次設置有分別與電極控制單元中相應電極連接 的參考電壓參考電極接線端口、傳感器工作電極接線端口和傳感器工作對電極接線端口， 在所述活化液儲存室內壁和活化液儲存室外壁之間裝載有鐘離子識別活化液。
[0022] 本實用新型各實施例的能夠自動監測反饋溶液中鐘離子濃度的傳感器，由于包括 傳感器保護外殼，安裝在傳感器保護外殼頂部的外接導線組件，安裝在傳感器保護外殼內 部、且與外接導線組件連接的液體傳感組件；從而可W克服現有技術中穩定性差、使用效率 低和適用范圍小的缺陷，W實現穩定性好、使用效率高和適用范圍大的優點。
[0023] 本實用新型的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書 中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0024] 下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0025] 附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用 新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：
[0026] 圖1為本實用新型中傳感器的外部結構示意圖；
[0027] 圖2為本實用新型中傳感器的探頭內部結構半剖視圖；
[002引圖3為本實用新型中傳感器的工作原理示意圖。
[0029] 結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下：
[0030] 1-傳感器工作電極外接導線；2-傳感器外接導線固定盤；3-甘隸電極；4-活化 液更換添加端口；5-傳感器工作對電極；6-活化液更換排放端口；7-鐘離子識別活化液； 8-鐘離子反應Sol-Gel膜；9-導線連接孔；10-待測溶液殘渣濾網；11-活化液儲存室內 壁；12-傳感器工作對電極接線端口； 13-活化液儲存室；14-活化液儲存室與鐘離子反應 Sol-Gel膜的密封膠圈；15-參考電壓參考電極接線端口；16-傳感器保護外殼；17-活化 液儲存室外壁；18-參考電壓參考電極；19-傳感器工作電極；20-傳感器工作電極接線端 口；21-參考電壓輸入端；22-參考電壓與監測電壓差轉換系統；23-電壓差信號傳輸設備； 24-PLC集成控制系統。
【具體實施方式】
[0031] W下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優 選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0032] 根據本實用新型實施例，如圖1-圖3所示，提供了一種能夠自動監測反饋溶液中 鐘離子濃度的傳感器。本發明技術方案所得鐘離子傳感器，主要是應用在農業滴灌肥液的 配置方面，主要目的是為了實現自動、快速、大量配置多種濃度的溶液。
[0033] 本發明設及的是生產一種可適用于當下農業滴灌自動化施肥配肥過程中自動監 測和配制灌概肥液濃度的鐘離子傳感器，具體為（Sol-Gel膜電極工作時經不同的的活化 液活化）一種通過電壓差原理自動檢測反饋溶液中鐘離子濃度的離子傳感器，能夠實現在 自動化配肥作業過程中高精度監測和反饋來達到預期的配肥效果。
[0034] 本發明的技術方案，至少具有W下特點：
[0035] 山利用電壓差原理，通過鐘離子傳器輸出的電壓大小為溶液中鐘離子濃度的監測 和反饋提供依據；
[003引 口刷用Sol-Gel膜電極工作時經特制的的活化液瞬間活化W后與溶液形成閉合 回路而產生的電壓與目標濃度的溶液對應的電壓產生電壓差；
[0037]樹利用離子傳感器所反饋的電壓差信號，通過電壓集成放大電路對該一電壓差信 號實現集成放大來控制配肥變頻電機所需要的工作電壓，由該一工作電壓來確定配肥變頻 電機的轉速來實現實時、定量、精準配肥；
[003引（4)通過實時的、不間斷的對配置的肥液濃度進行監測和反饋，最終實現自動化配 制的符合灌概標準的灌概肥液。
[0039]本發明的技術方案，通過研制優化Sol-Ge