[发明专利]用于检测饮用水TDS值的电容式传感器、柔性标签及方法

说明书

本发明提供一种用于检测饮用水TDS值的电容式传感器、柔性标签及方法，该电容式传感器包括：一电极层，该电极层的截面为多个间隔设置的电极；一与电极层一侧固定连接的粘接层，用于与待检测物之间实现粘接；一设置于电极层另一侧的屏蔽层，用于屏蔽该侧的电磁信号；以及一填充于电极层以及屏蔽层之间的绝缘层，用于隔离电极层以及屏蔽层。本发明利用电容式传感器完成非接触测量，清洁卫生，可避免接触造成待测水样的浪费；通过射频无线供电完成测量与无线数据传输，无需频繁更换电池，使用寿命长；可制备成一个柔性传感器标签贴在测量容器上，成本低且使用方便。

技术领域

本发明涉及新型传感器技术领域，具体涉及用于检测饮用水TDS值的电容式传感器、柔性标签及方法。

背景技术

工业发展和人口的增加对饮用水安全产生重要影响，对人们身体健康造成潜在威胁。2017年7月1日，由国家标准委和卫生部联合发布《生活饮用水卫生标准》作为强制性国家标准正式实施。生活饮用水水质应符合多种指标，包括微生物指标、毒理指标、感官性状和一般化学指标、放射性指标等，其检测方法与仪器设备比较复杂。其中，溶解性固体总量(TotalDissolved Solids，TDS)，也就是水中全部溶质的总量(单位为毫克/升)被当作反映水质的一个参考指标。它能够反映水中钙、镁、钠、钾等离子的浓度，与水的硬度和导电率有很好的对应关系。因此，TDS值的获取通常可以通过测量水的导电率，分析溶液中的含盐量来间接的反映出TDS值的大小。

目前常用的TDS测量笔都是探针接触式测量，检测原理为根据TDS值和导电率成正比的理论基础，将尺寸固定的导电探针浸入被测液体中测量出液体的导电率，换算得出TDS值。电路结构上分两种方法：一种是采用直流电路，直接加电压于探针两极，测量两极电压，计算得到等效导电率；另一种是采用脉冲交变电路，硬件方式在探针端产生一个脉冲波形从而使探针两端加有交变的直流电压，再测定两极电压，计算导电率。

现有的常用饮用水TDS测量笔存在的主要问题有：1.现有方法均属于接触式测量，金属探针长时间使用会产生不同程度的极化现象导致测量误差；2.使用方法是将测量笔导电探针浸入被测水样中进行测量，因测量过程存在接触卫生问题而造成待测水样的浪费；3.现有TDS测量笔均需要电池供电，需要根据供电电池的使用寿命而定期地更换电池，久放不用容易老化；4.饮用水TDS测量笔为专用测量仪器，用户在不同应用场合随时使用不够便捷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于检测饮用水TDS值的电容式传感器、柔性标签及方法，避免更换电池和探针老化问题，能够方便的粘贴在饮用水容器壁上，使用户可以快速、卫生、便捷的完成测量任务，具有较高的实际应用价值。

本发明的第一方面提供一种用于检测饮用水TDS值的电容式传感器，该电容式传感器包括：

一电极层，该电极层的截面为多个间隔设置的电极；

一与电极层一侧固定连接的粘接层，用于与待检测物之间实现粘接；

一设置于电极层另一侧的屏蔽层，用于屏蔽该侧的电磁信号；以及

一填充于电极层以及屏蔽层之间的绝缘层，用于隔离电极层以及屏蔽层。

优选地，电极层采用叉指电极电容、平面并行双极板电容、环形嵌套电极中的一种。

本发明的第二方面提供一种用于检测饮用水TDS值的电容式传感器柔性标签，该柔性标签包括：一柔性PCB板以及集成于该柔性PCB板上的电容式传感器。

优选地，柔性PCB板上还集成有：

一与电容式传感器连接的电容-数字转换模块，用于对电容式传感器的信号新型转换；

一与电容-数字转换模块连接的微控制器模块；以及

一与微控制器模块连接的高频RFID收发模块，用于实现高频射频读写。