[发明专利]投入式氨氮水质传感器

说明书

本发明公开一种投入式氨氮水质传感器及氨氮浓度测量方法，其中投入式氨氮水质传感器包括传感器本体，还包括设在传感器本体底部的pH复合电极和氨氮复合电极，其中，pH复合电极投入待测液体中，用以获取待测液体的pH值，氨氮复合电极包括铵离子感应电极和氨氮参比电极，铵离子感应电极的头部设有铵离子感应膜，温度传感器设在传感器本体的底部，用以测量待测液体的当前温度。本发明通过氨氮复合电极获取待测液体中铵离子感应电极和氨氮参比电极之间的电位差，基于能斯特方程计算得到铵离子浓度，还设有pH复合电极和温度传感器，在测得pH值和水体温度后，通过曲线拟合计算得到补偿方程，使测量更稳定、更精确。

技术领域

本发明属水质检测领域，具体涉及一种投入式氨氮水质传感器。

背景技术

水质检测是保护水环境的重要手段，水质检测通常包含氢离子检测和铵离子检测，pH传感器和氨氮传感器是最常用的测量仪器，受到周围环境影响，传感器传回的信号中会掺杂一些干扰信号，即产生信号漂移，常见的漂移是温度漂移，即水体的温度变化而引起输出量的变化，使氢离子浓度和铵离子浓度测量不准。

水体中的氨氮主要是以游离态氨(NH₃)和铵离子(NH₄⁺)形式存在的，游离态氨和铵离子存在着化学平衡关系：NH₃+H₂O＝＝NH₄⁺+OH^-(可逆)，因此游离态氨和铵离子的浓度占比与氢离子浓度相关，根据氢离子浓度对铵离子浓度进行补充是必要的，而氢离子浓度需要温度补偿，所以可以知道，铵离子浓度同样需要温度补偿。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种投入式氨氮水质传感器，包括传感器本体，其特征在于，还包括：

pH复合电极，设在所述传感器本体的底部，所述pH复合电极投入待测液体中，用以获取所述待测液体的pH值；

氨氮复合电极，设在所述传感器本体的底部，包括铵离子感应电极和氨氮参比电极，所述铵离子感应电极的头部设有铵离子感应膜；以及，

温度传感器，设在所述传感器本体的底部，用以测量所述待测液体的当前温度。

可选地，所述pH复合电极包括pH玻璃电极和pH参比电极，所述pH复合电极投入待测液体中，用以产生所述pH玻璃电极和所述pH参比电极之间的电位差。

可选地，所述铵离子感应膜为高分子型固态膜，且设有铵根离子载体。

可选地，还包括设在所述传感器本体内部的电路元件，所述电路元件包括：

缓冲放大器、差分模拟开关和差分模拟输入ADC，所述缓冲放大器与所述pH复合电极和所述氨氮复合电极电性连接，所述差分模拟开关与所述缓冲放大器电性连接，所述差分模拟输入ADC与所述差分模拟开关电性连接。

可选地，还包括设在所述传感器本体内部的主控制器，所述主控制器与所述差分模拟输入ADC通过SPI接口电性连接。

可选地，还包括开关电源，所述开关电源与所述电路元件和所述主控制器电性连接，以提供3.3V电源。

可选地，还包括RS485通讯接口，所述RS485通讯接口与所述主控制器电性连接，用以传送测量数据。

本发明还提出一种基于投入式氨氮水质传感器的氨氮浓度测量方法，包括：

将所述投入式氨氮水质传感器投入待测液体中，获取所述待测液体的当前温度、pH值和铵离子浓度；

通过所述投入式氨氮水质传感器内部设置的电路元件将所述当前温度、所述pH值和所述铵离子浓度转换为温度信号、pH值信号和铵离子浓度信号；