[实用新型]一种能够自动监测反馈溶液中钾离子浓度的传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及农业自动化设备技术领域，具体地，涉及一种能够自动监测反馈溶液中钾离子浓度的传感器。

背景技术

随着膜下滴灌技术的发展，在农作物种植过程中为了提高产量而对其追加施肥和灌水已成为现代农业发展的必然趋势。在追肥的过程中，以追加氮肥、磷肥、钾肥为主要肥源，同时农作物的种植采用膜下滴灌种植模式，为此对作物追加施肥需要固体肥料溶解在水中并随着灌溉水一起来进入滴灌设备进行施肥，为了确保追加施肥肥液浓度的均一性、精准性、稳定性，则前期配置的灌溉肥液的均一性、精准性、稳定性需要得到一定的保障就显得很重要。

为了达到配制精准肥液的目的，一种可以对肥液浓度进行自动监测和反馈的配肥设备的诞生已成为一种必然趋势。目前针对电活性物质的固定化方法不同，离子选择性电极主要有玻璃膜电极、晶体膜电极、液膜电极、溶胶-凝胶膜电极和PVC膜修饰电极等。前二者使用较为广泛，电极寿命较长，但总体上种类有限。后二者种类多，其中溶胶-凝胶电极是新兴电极，溶胶—凝胶（Sol—Gel）技术用于制备薄膜具有纯度高、均匀性强、处理温度低、反应条件温和且易于控制等优点，加之其制备工艺条件简单，成膜性好，膜组成、孔径与结构可控调配。

在专利（申请）号为201010193003.3、名称为“一种全固态钾离子传感器及其制备方法”的文献中，公开了一种全固态钾离子传感器，包括基板和位于基板上并列的钾离子选择性电极和外参比电极，钾离子选择性电极和外参比电极均包括反应电极、接触电极和连接这两个电极的导电引线，反应电极上设有电解质层，钾离子选择性电极的电解质层上设有钾离子敏感膜，钾离子选择性电极的电解质层上设有参比膜，绝缘层将钾离子敏感膜和参比膜包围，并设有使之裸露的开口，作为实际检测时与待测溶液接触的反应区域。本发明将传统的钾离子选择性电极和外参比电极 集成在一个基板上，实现了钾离子传感器的微型化，便于携带、操作简单、响应迅速。该文献还提供了该全固态钾离子传感器的制备方法，简化了制作流程，降低制作成本，适合大批量生产。

不难发现，尽管之前已经存在钾离子传感器的相关专利（申请），但是，其不管是从设计理念还是技术效果方面来讲，至少存在以下缺陷：

（1）现有钾离子传感器是通过监测溶液电位经过现有公式计算方法来得到所监测的溶液中钾离子浓度，只能起到一个监测的功能，而无法实现实时监测和反馈，还需要人工操控来确认溶液中钾离子浓度，且难以达到自动化要求水平。

（2）现有钾离子浓度传感器所能监测的溶液浓度范围约为46.8-72.6mg/ml之间，而无法实现更高或者更低浓度的溶液监测。所以在实际应用的覆盖面比较小，已无法达到现代农业发展的需求。

（3）目前钾离子选择性电极主要有玻璃膜电极、晶体膜电极、液膜电极等。电极寿命短，种类有限。同时一根玻璃电极的玻璃膜，在使用前需在蒸馏水中浸泡若干小时后才可用于实际测定，使用效率和稳定性大大降低，反应时间太长，达不到预期工效。

（4）现有的钾离子PVC修饰电极电极膜性能差，使用范围受到限制，而且电活性物质和氯乙烯单体很容易从膜中流失，易引起离子敏感膜失活。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在稳定性差、使用效率低和适用范围小等缺陷。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种能够自动监测反馈溶液中钾离子浓度的传感器，以实现稳定性好、使用效率高和适用范围大的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种能够自动监测反馈溶液中钾离子浓度的传感器，包括传感器保护外壳，安装在传感器保护外壳顶部的外接导线组件，安装在所述传感器保护外壳内部、且与外接导线组件连接的液体传感组件。

进一步地，所述外接导线组件，包括安装在所述传感器保护外壳顶部的传感器外接导线固定盘，设置在所述传感器外接导线固定盘上的三个导线安装孔，以及通过所述三个导线安装孔与液体传感组件连接的三根导线。

进一步地，所述液体传感组件，包括靠近所述外接导线组件、设置在传感器保护外壳内部、且与三根导线中的第二根导线连接的甘汞电极，以及，位于所述甘汞电极下方、且自上向下依次配合安装在传感器保护外壳内部的电极控制单元、装载有钾离子识别活化液的活化液储存室、钾离子反应Sol—Gel膜和待测溶液残渣滤网；

在所述活化液储存室的右侧顶部设置有伸出传感器保护外壳、且向上倾斜的活化液更换添加端口，在活化液储存室的右侧底部水平设置有伸出传感器保护外壳的活化液更换排放端口。