1.本发明涉及传感器制作技术领域，具体地说，涉及一种微小型海水多参 数传感器及制作方法。
背景技术：2.水质传感器是用来测量水体数据的重要设备，在海洋环境监测、工业用 水监测、水产养殖等多个领域具有重要应用。随着人们生态环保意识的加强 以及多个环保法规的颁布实施，水质传感器向着多参数、高集成、小型紧凑 化、低功耗、低成本、模块化等方面发展，以满足多种场景水质监测系统的 长期在线、网格化、易更换维护等需求。传统的水质监测传感器集成度低， 导致体积较大，功耗较高，已无法适应现代化的监测需求。因海水腐蚀、生 物污损等破坏，一般的水质监测传感器无法应用于海洋环境监测，能用于深 海环境监测的水质传感器更是少之又少。鉴于此，我们提出了一种微小型海 水多参数传感器及制作方法。
技术实现要素：3.本发明的目的在于提供一种微小型海水多参数传感器及制作方法，以解 决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种微小 型海水多参数传感器，包括传感器主体，所述传感器主体的防水密封外壳内 规则封装有包括四个电极的电极组、温度传感器、检测电路、通讯模块和供 电系统，其中，所述电极组由规则分布的两个pt电极、一个参比电极及一个 ph电极组成，所述传感器主体的电极部位外侧可拆卸连接有网格状的保护罩。
5.作为本技术方案的进一步改进，所述电极组中，两个所述pt电极均为为 钛基氧化物铂黑电极；所述参比电极为全固态ag/agcl电极；所述ph电极为 钛基ir-iro
x
电极，或钛基ru氧化物电极、钛基ta氧化物电极、sn氧化物电 极，或以钛金属为基底制备的含不同含量的ir、ru、ta、sn混合元素及其复 合氧化物组合的电极；
6.所述pt电极、所述参比电极、所述ph电极均为直径为0.1mm～10mm的圆 柱状；
7.所述电极组内的各个电极均一端漏出在所述防水密封外壳外侧且呈半球 状，用于与待测物质接触；
8.所述电极组内的各个电极的其余部分封装到绝缘材料层内，所述绝缘材 料层的绝缘材料可以但不限于为环氧树脂或橡胶；
9.所述电极组内的各个电极的另一端均接带导线的插头，并分别接入所述 检测电路，并可实现更换。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述温度传感器采用ntc热敏电阻或者 pt1000温度传感器；所述温度传感器制成直径为0.1mm～10mm的圆柱状，所述 温度传感器一端漏出在所述防水密封外壳外侧且呈半球状，用于与待测物质 接触，所述温度传感器的其余部分
封装到所述电极组的绝缘材料层内，所述 温度传感器的另一端接带导线的插头并接入所述检测电路。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述通讯模块的通信方式可采用wifi或 蓝牙或4g或5g或lora的无线方式，也可采用rs485有线方式；所述检测电 路检测各项参数的数据后，通过所述通讯模块，将数据发送至服务器。
12.其中，所述传感器主体还可以通过所述通讯模块直接接入手持端装置， 成为便携式传感器设备。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述供电系统的供电方式可以但不限为 内置电池、外部供电，也可以在所述传感器主体的顶部安装小型化的太阳能 电池片辅助供电。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述传感器主体可以监测水质的包括但 不限于温度、电导率、盐度、ph、orp、溶解氧的参数数据，具体监测方法包 括如下步骤：
15.step1、检测各项参数时，所述检测电路首先通过所述温度传感器测得待 测液体温度t；
16.step2、电导率测量采用三电极方法，通过在两个所述pt电极之间施加 电流信号，同时测量参比电极和其中一个所述pt电极之间的电位信号实现； 首先将传感器主体放入已知电导率为k的标准kcl溶液进行校准，获得电导 池常数，结合步骤step1测得的温度信息t，即可测定待测溶液的电导率；
17.step3、盐度可以由电导率和温度计算获得；
18.step4、测量ph时，ph电极采用对ph敏感的irox电极，其电位随着ph 变化而呈现响应的线性关系，因此检测所述参比电极与作为所述ph电极的 irox电极之间的电位v，经步骤step1、step2获得的温度和电导率数据校正 后，计算得到ph；
19.step5、检测orp时，只需检测所述参比电极与任意一个所述pt电极之 间的电位v3，即可测得orp；
20.step6、溶解氧的测量也是通过电化学方法实现，其中一个所述pt电极 为工作电极，另一个所述pt电极为辅助电极，采用全固态ag/agcl电极作为 所述参比电极；通过施加电压，待测介质中的氧扩散到作为工作电极的所述 pt电极表面后，发生还原反应，得到的电子是由作为辅助电极的所述pt电极 表面发生氧化反应失去的电子，阳极与阴极之间的电子传递构成回路，该电 信号的强度与在作为工作电极的所述pt电极被还原的氧浓度成比例，由此通 过测定电信号可以定量氧的浓度。
21.本发明的目的之二在于，提供了一种微小型海水多参数传感器的制作方 法，该方法用于制作上述所述的微小型海水多参数传感器，包括如下步骤：
22.s1、制备电极：按常规流程制备钛基氧化物铂黑电极作为pt电极、制备 全固态ag/agcl电极作为参比电极，制备ph电极，选取两个pt电极、一个 参比电极和一个ph电极组成电极组；
23.s2、将温度传感器制成与电极相同的尺寸，分别将温度传感器与四个电 极远离半球状的一端接上带有导线的插头，并将温度传感器与四个电极一起 封装到绝缘材料内；
24.s3、分别设计并制作检测电路、通讯模块和供电系统，并依次将检测电 路、通讯模块和供电系统电性连接起来；
25.s4、将温度传感器与四个电极上带有导线的插头分别接入检测电路；
26.s5、将电极组、温度传感器、检测电路、通讯模块和供电系统封装到防 水密封外壳，并测试防水密封外壳的密封性能；
27.s6、配置数据分析服务器，通过电源信号引出线将传感器主体与服务器 连接起来；
28.s7、根据传感器主体的防水密封外壳的尺寸，采用不同材质制作与其尺 寸相适配的网格状的保护罩，在测试及应用时，可以根据水质特性选取更换 不同材质的保护罩。
29.作为本技术方案的进一步改进，所述s1中，ph电极的制备方法包括如下 步骤：
30.s1.1、电极基体采用金属钛丝或其它形状金属钛，经表面活性剂清洗后， 在一定浓度草酸溶液中处理，而后用蒸馏水清洗干净并进行干燥；
31.s1.2、称取适量的氯铱酸，加入适量的有机溶剂正丁醇、浓盐酸溶解并 混合均匀，制得混合液a；取适量的混合液a，加入tin粉体混合均匀，形成 混合液b；
32.s1.3、用毛刷蘸取混合溶液b，将混合溶液b涂刷到钛金属表面，取出后 放入烘箱中干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气 中冷却；重复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得钛基铱钛复合氧化物电极(ti/ir
x
tiyo2)；
33.s1.4、然后将钛基铱钛复合氧化物电极浸入混合液a，取出后放入烘箱中 干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气中冷却；重 复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得带有铱钛复合氧化物中间层的钛基铱 氧化物ph敏感电极(ti/ir
x
tiyo2/irzo2)；
34.s1.5、制备得的钛基铱氧化物ph敏感电极(ti/ir
x
tiyo2/irzo2)可以与采 用ag/agcl电极的参比电极组成电极对，在一定温度范围内该电极对的电位 随ph的变化而线性变化。
35.作为本技术方案的进一步改进，所述s1.2中，可将氯铱酸换成三氯化钌 或五氯化钽或四氯化锡，并依次重复步骤s1.2～s1.4，从而分别制得钛基钌氧 化物ph敏感电极(ti/ru
x
tiyo/ruzo)或钛基钽氧化物ph敏感电极 (ti/ta
x
tiyo/tazo)或钛基锡氧化物ph敏感电极(ti/sn
x
tiyo/snzo)；钛基钌 氧化物ph敏感电极、钛基钽氧化物ph敏感电极或钛基锡氧化物ph敏感电极 均可与参比电极组成电极对，从而作为ph电极。
36.本发明的目的之三在于，提供了一种数据分析服务器运行平台装置，包 括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处 理器用于执行计算机程序时实现上述的微小型海水多参数传感器应用过程的 数据处理步骤。
37.本发明的目的之四在于，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机 可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述 的微小型海水多参数传感器应用过程的数据处理步骤。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果：
39.1.该微小型海水多参数传感器中，应用新型电极材料，结合微电子电路， 可以监测温度、电导率、ph、orp、溶解氧等多种参数，同时具有成本低、功 耗低、模块化的特点，内置的无线通信模块有助于实现组网观测；同时，该 传感器可适用于监测海水的ph、盐度(电导率)、orp以及溶解氧，经封装后 可用于海水多个参数的深海剖面测量，也可以搭载到水下rov、潜标等多个海 洋平台上应用；
40.2.该微小型海水多参数传感器的制作方法中，以钛金属丝为基体，采用 高温热分解的方式，制备了复合金属氧化物ph敏感电极材料，ir也可以换成 ru、ta、sn等金属或者几
种金属元素的组合，该电极具有制备过程简单、成 本低、易加工的优点，经试验对海水、自来水等溶液的ph变化敏感，且在海 水中具有较高的稳定性，可以与ag/agcl固态参比电极组成电极对，制作在 线式ph传感器，用于长期监测海水、湖水等ph的变化，也可以用于深海ph 的监测，可以很好地应用于微小型海水多参数传感器中。
附图说明
41.图1为本发明中示例性的传感器整体系统结构示意图；
42.图2为本发明中示例性的传感器主体内部结构示意图；
43.图3为本发明中另一示例性的传感器主体内部结构示意图；
44.图4为本发明中示例性的电极组结构示意图；
45.图5为本发明中另一示例性的电极组漏出端结构示意图；
46.图6为本发明中示例性传感器检测远离结构图；
47.图7为本发明中整体的制作方法流程图；
48.图8为本发明中验证实验中加入naoh后的海水各个参数变化的示例性图 表；
49.图9为本发明中验证实验中同时监测ir电极的电位和标准ph电极的电 位值的相关性变化折线图；
50.图10为本发明中示例性的服务器的运行平台装置结构示意图。
51.图中：
52.1、传感器主体；11、防水密封外壳；12、电源信号引出线；
53.2、电极组；21、pt电极；22、参比电极；23、ph电极；24、绝缘材料 层；
54.3、温度传感器；
55.4、检测电路；
56.5、通讯模块；
57.6、供电系统；61、太阳能电池片；
58.7、保护罩。
具体实施方式
59.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.实施例1
61.如图1-图6所示，本实施例提供了一种微小型海水多参数传感器，包括 传感器主体1，传感器主体1的防水密封外壳11内规则封装有包括四个电极 的电极组2、温度传感器3、检测电路4、通讯模块5和供电系统6，其中， 电极组2由规则分布的两个pt电极21、一个参比电极22及一个ph电极23 组成，传感器主体1的电极部位外侧可拆卸连接有网格状的保护罩7。
62.其中，保护罩7用于确保传感器主体1能接触到待测水样，又能保护传 感器本体1，防止其被水样中各类杂质损伤；例如，若此传感器应用于在线监 测海水或者是藻类生物活
动旺盛的水样，则保护罩7可以换成铜的，起到防 止生物附着的作用。
63.本实施例中，电极组2中，两个pt电极21均为为钛基氧化物铂黑电极； 参比电极22为全固态ag/agcl电极；ph电极23为钛基ir-iro
x
电极，或钛基 ru氧化物电极、钛基ta氧化物电极、sn氧化物电极，或以钛金属为基底制 备的含不同含量的ir、ru、ta、sn混合元素及其复合氧化物组合的电极；
64.pt电极21、参比电极22、ph电极23均为直径为0.1mm～10mm的圆柱状；
65.电极组2内的各个电极均一端漏出在防水密封外壳11外侧且呈半球状， 用于与待测物质接触；
66.电极组2内的各个电极的其余部分封装到绝缘材料层24内，绝缘材料层 24的绝缘材料可以但不限于为环氧树脂或橡胶；
67.电极组2内的各个电极的另一端均接带导线的插头，并分别接入检测电 路4，并可实现更换。
68.进一步地，温度传感器3采用ntc热敏电阻或者pt1000温度传感器；温 度传感器3制成直径为0.1mm～10mm的圆柱状，温度传感器3一端漏出在防水 密封外壳11外侧且呈半球状，用于与待测物质接触，温度传感器3的其余部 分封装到电极组2的绝缘材料层24内，温度传感器3的另一端接带导线的插 头并接入检测电路4。
69.进一步地，通讯模块5的通信方式可采用wifi或蓝牙或4g或5g或lora 的无线方式，也可采用rs485有线方式；检测电路4检测各项参数的数据后， 通过通讯模块5，将数据发送至服务器。
70.其中，传感器主体1还可以通过通讯模块5直接接入手持端装置，成为 便携式传感器设备。
71.进一步地，供电系统6的供电方式可以但不限为内置电池、外部供电， 也可以在传感器主体1的顶部安装小型化的太阳能电池片61辅助供电。
72.本实施例中，传感器主体1可以监测水质的包括但不限于温度、电导率、 盐度、ph、orp、溶解氧的参数数据，具体监测方法包括如下步骤：
73.step1、检测各项参数时，检测电路4首先通过温度传感器3测得待测液 体温度t；
74.step2、电导率测量采用三电极方法，通过在两个pt电极21之间施加电 流信号，同时测量参比电极22和其中一个pt电极21之间的电位信号实现； 首先将传感器主体1放入已知电导率为k的标准kcl溶液进行校准，获得电 导池常数，结合步骤step1测得的温度信息t，即可测定待测溶液的电导率；
75.step3、盐度可以由电导率和温度计算获得；
76.step4、测量ph时，ph电极23采用对ph敏感的irox电极，其电位随着 ph变化而呈现响应的线性关系，因此检测参比电极22与作为ph电极23的 irox电极之间的电位ve，经步骤step1、step2获得的温度和电导率数据校 正后，计算得到ph；
77.step5、检测orp时，只需检测参比电极22与任意一个pt电极21之间 的电位v3，即可测得orp；
78.step6、溶解氧的测量也是通过电化学方法实现，其中一个pt电极21为 工作电极，另一个pt电极21为辅助电极，采用全固态ag/agcl电极作为参 比电极22；通过施加电压，待测介质中的氧扩散到作为工作电极的pt电极 21表面后，发生还原反应，得到的电子是由作
为辅助电极的pt电极21表面 发生氧化反应失去的电子，阳极与阴极之间的电子传递构成回路，该电信号 的强度与在作为工作电极的pt电极21被还原的氧浓度成比例，由此通过测 定电信号可以定量氧的浓度。
79.另外，值得说明的是，在将传感器主题1应用于自来水或地表水的水质 监测时，其还具有监测水体余氯参数的功能；其中，监测余氯的具体方法为： 余氯测量采用三电极恒压法，在其中一个pt电极21和参比电极22之间施加 一个稳定的电位势，测量两个pt电极21之间的电流，不同的余氯浓度在该 电位势下产生不同的电流强度；检测电路4通过对电流信号的采集和分析计 算可得出余氯的浓度。
80.如图7所示，本实施例还提供了一种微小型海水多参数传感器的制作方 法，该方法用于制作上述的微小型海水多参数传感器，包括如下步骤：
81.s1、制备电极：按常规流程制备钛基氧化物铂黑电极作为pt电极21、制 备全固态ag/agcl电极作为参比电极22，制备ph电极23，选取两个pt电极 21、一个参比电极22和一个ph电极23组成电极组2；
82.s2、将温度传感器3制成与电极相同的尺寸，分别将温度传感器3与四 个电极远离半球状的一端接上带有导线的插头，并将温度传感器3与四个电 极一起封装到绝缘材料内；
83.s3、分别设计并制作检测电路4、通讯模块5和供电系统6，并依次将检 测电路4、通讯模块5和供电系统6电性连接起来；
84.s4、将温度传感器3与四个电极上带有导线的插头分别接入检测电路4；
85.s5、将电极组2、温度传感器3、检测电路4、通讯模块5和供电系统6 封装到防水密封外壳11，并测试防水密封外壳11的密封性能；
86.s6、配置数据分析服务器，通过电源信号引出线12将传感器主体1与服 务器连接起来；
87.s7、根据传感器主体1的防水密封外壳11的尺寸，采用不同材质制作与 其尺寸相适配的网格状的保护罩7，在测试及应用时，可以根据水质特性选取 更换不同材质的保护罩7。
88.本实施例中，s1中，ph电极23的制备方法包括如下步骤：
89.s1.1、电极基体采用金属钛丝或其它形状金属钛，经表面活性剂清洗后， 在一定浓度草酸溶液中处理，而后用蒸馏水清洗干净并进行干燥；
90.s1.2、称取适量的氯铱酸，加入适量的有机溶剂正丁醇、浓盐酸溶解并 混合均匀，制得混合液a；取适量的混合液a，加入tin粉体混合均匀，形成 混合液b；
91.s1.3、用毛刷蘸取混合溶液b，将混合溶液b涂刷到钛金属表面，取出后 放入烘箱中干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气 中冷却；重复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得钛基铱钛复合氧化物电极 (ti/ir
x
tiyo2)；
92.s1.4、然后将钛基铱钛复合氧化物电极浸入混合液a，取出后放入烘箱中 干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气中冷却；重 复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得带有铱钛复合氧化物中间层的钛基铱 氧化物ph敏感电极(ti/ir
x
tiyo2/irzo2)；
93.s1.5、制备得的钛基铱氧化物ph敏感电极(ti/ir
x
tiyo2/irzo2)可以与采 用ag/agcl电极的参比电极22组成电极对，在一定温度范围内该电极对的电 位随ph的变化而线
性变化。
94.具体地，s1.2中，可将氯铱酸换成三氯化钌或五氯化钽或四氯化锡，并 依次重复步骤s1.2～s1.4，从而分别制得钛基钌氧化物ph敏感电极 (ti/ru
x
tiyo/ruzo)或钛基钽氧化物ph敏感电极(ti/ta
x
tiyo/tazo)或钛基 锡氧化物ph敏感电极(ti/sn
x
tiyo/snzo)；钛基钌氧化物ph敏感电极、钛基 钽氧化物ph敏感电极或钛基锡氧化物ph敏感电极均可与参比电极22组成电 极对，从而作为ph电极23。
95.另外，本方法制备的ph敏感电极与典型ph传感器对ph响应机理不同， 其并非完全符合能斯特方程，但由于其具有较好的线性，依然可以用来测量 ph。
96.如图8-图9所示，为了对上述方法进行有效性验证，即为了验证上述所 提方案的可行性，本发明基于真实实验环境进行了实施验证，具体实施过程 包括：
97.s1.1、电极基体采用金属钛丝，经表面活性剂清洗后，在80℃、5％浓度 草酸溶液中浸泡12小时，而后用蒸馏水清洗干净并进行干燥；
98.s1.2、称取1g氯铱酸，加入10ml正丁醇和1ml浓盐酸，混合均匀，制 得混合液a；取部分混合液a，加入0.5gtin纳米粉体混合均匀，形成混合液 b；
99.s1.3、用毛刷蘸取混合溶液b，将混合溶液b涂刷到钛金属表面，取出后 放入烘箱中干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气 中冷却；重复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得钛基铱钛复合氧化物电极 (ti/irtiox)；
100.s1.4、然后将钛基铱钛复合氧化物电极浸入混合液a，取出后放入烘箱中 干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气中冷却；重 复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得带有铱钛复合氧化物中间层的钛基铱 氧化物ph敏感电极(ti/irtiox/irox)；
101.s1.5、制备得的钛基铱氧化物ph敏感电极(ti/irtiox/irox)与采用 ag/agcl电极的参比电极22组成电极对，在一定温度范围内该电极对得电位 随ph的变化而线性变化。
102.同时，典型的ph传感器由ph敏感电极和一个参比电极22构成。当把ph 传感器置于溶液中时，测量电极产生一个电位值，电位值取决于溶液中氢的 活性，然后将该电位值与参比电极22的电位进行比较，两个电极之差即为测 得电位差值。
103.在理想情况下，典型的ph传感器在25℃下会产生
±
59.154mv/ph电压， 用能斯特方程表示为：
[0104][0105]
进而，将制作的ph电极21，在海水中浸泡稳定后，测得海水温度20℃， 电极电位为146.1mv；然后通过加入naoh溶液改变海水ph，同时使用标准的 ph玻璃电极测试进行对比，钛基铱氧化物电极对ph变化敏感，在ph为2～12 之间呈线性变化；从图9可得出：采用上述方法制作ph电极21测得的电位 值与ti/ir-tio2/iro2电极电位值有较好的线性关系，具体为：
[0106]
y＝0.407x+178.09，相关性r2＝0.9996。
[0107]
而本方法制备的ph敏感电极对ph响应机理不同。室温下，首先将上述 微小型海水多参数传感器放入已知ph且温度相同的标准ph缓冲溶液，分别 记录测量的电位e1和e2。
[0108]
当温度相同时，由能斯特方程电动势与ph的关系如下：
[0109]
e1＝e0+kt(ph
1-ph0)；
[0110]
e2＝e0+kt(ph
2-ph0)；
[0111]
因此计算出：
[0112]
根据测量的温度和电位e计算出ph：
[0113]
或
[0114]
例：在25℃时，测得标准溶液及电位分别如下表所示：
[0115]
ph 6.86 9.18 样品ph 电位mv 179 126 150 [0116]
通过计算可得：
[0117][0118]
或
[0119]
则样品ph为8.13。
[0120]
另外，当样品温度或电导率与标准溶液偏差较大时，应对结果进行温度 或电导率校正。
[0121]
如图10所示，本实施例还提供了一种数据分析服务器运行平台装置，该 装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程 序。
[0122]
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与存储器相连， 存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的微 小型海水多参数传感器应用过程的数据处理步骤。
[0123]
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们 的组合实现，如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器 (eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)， 只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0124]
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存 储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的微小型海水多参数 传感器应用过程的数据处理步骤。
[0125]
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算 机上运行时，使得计算机执行上述微小型海水多参数传感器应用过程的数据 处理步骤。
[0126]
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤的过 程可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以 存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁 盘或光盘等。
[0127]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行 业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明 书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精 神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入 要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。
技术特征：1.一种微小型海水多参数传感器，其特征在于：包括传感器主体(1)，所述传感器主体(1)的防水密封外壳(11)内规则封装有包括四个电极的电极组(2)、温度传感器(3)、检测电路(4)、通讯模块(5)和供电系统(6)，其中，所述电极组(2)由规则分布的两个pt电极(21)、一个参比电极(22)及一个ph电极(23)组成，所述传感器主体(1)的电极部位外侧可拆卸连接有网格状的保护罩(7)。2.根据权利要求1所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：所述电极组(2)中，两个所述pt电极(21)均为为钛基氧化物铂黑电极；所述参比电极(22)为全固态ag/agcl电极；所述ph电极(23)为钛基ir-iro
x
电极，或钛基ru氧化物电极、钛基ta氧化物电极、sn氧化物电极，或以钛金属为基底制备的含不同含量的ir、ru、ta、sn混合元素及其复合氧化物组合的电极；所述pt电极(21)、所述参比电极(22)、所述ph电极(23)均为直径为0.1mm～10mm的圆柱状；所述电极组(2)内的各个电极均一端漏出在所述防水密封外壳(11)外侧且呈半球状，用于与待测物质接触；所述电极组(2)内的各个电极的其余部分封装到绝缘材料层(24)内，所述绝缘材料层(24)的绝缘材料可以但不限于为环氧树脂或橡胶；所述电极组(2)内的各个电极的另一端均接带导线的插头，并分别接入所述检测电路(4)。3.根据权利要求1所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：所述温度传感器(3)采用ntc热敏电阻或者pt1000温度传感器；所述温度传感器(3)制成直径为0.1mm～10mm的圆柱状，所述温度传感器(3)一端漏出在所述防水密封外壳(11)外侧且呈半球状，用于与待测物质接触，所述温度传感器(3)的其余部分封装到所述电极组(2)的绝缘材料层(24)内，所述温度传感器(3)的另一端接带导线的插头并接入所述检测电路(4)。4.根据权利要求1所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：所述通讯模块(5)的通信方式可采用wifi或蓝牙或4g或5g或lora的无线方式，也可采用rs485有线方式；所述检测电路(4)检测各项参数的数据后，通过所述通讯模块(5)，将数据发送至服务器。5.根据权利要求1所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：所述供电系统(6)的供电方式可以但不限为内置电池、外部供电，也可以在所述传感器主体(1)的顶部安装小型化的太阳能电池片(61)辅助供电。6.根据权利要求1所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：所述传感器主体(1)可以监测水质的包括但不限于温度、电导率、盐度、ph、orp、溶解氧的参数数据，具体监测方法包括如下步骤：step1、检测各项参数时，所述检测电路(4)首先通过所述温度传感器(3)测得待测液体温度t；step2、电导率测量采用三电极方法，通过在两个所述pt电极(21)之间施加电流信号，同时测量参比电极(22)和其中一个所述pt电极(21)之间的电位信号实现；首先将传感器主体(1)放入已知电导率为k的标准kcl溶液进行校准，获得电导池常数，结合步骤step1测得的温度信息t，即可测定待测溶液的电导率；step3、盐度可以由电导率和温度计算获得；
step4、测量ph时，ph电极(23)采用对ph敏感的irox电极，其电位随着ph变化而呈现响应的线性关系，因此检测所述参比电极(22)与作为所述ph电极(23)的irox电极之间的电位v(e)，经步骤step1、step2获得的温度和电导率数据校正后，计算得到ph；step5、检测orp时，只需检测所述参比电极(22)与任意一个所述pt电极(21)之间的电位v3，即可测得orp；step6、溶解氧的测量也是通过电化学方法实现，其中一个所述pt电极(21)为工作电极，另一个所述pt电极(21)为辅助电极，采用全固态ag/agcl电极作为所述参比电极(22)；通过施加电压，待测介质中的氧扩散到作为工作电极的所述pt电极(21)表面后，发生还原反应，得到的电子是由作为辅助电极的所述pt电极(21)表面发生氧化反应失去的电子，阳极与阴极之间的电子传递构成回路，该电信号的强度与在作为工作电极的所述pt电极(21)被还原的氧浓度成比例，由此通过测定电信号可以定量氧的浓度。7.一种微小型海水多参数传感器的制作方法，该方法用于制作权利要求1-6任一所述的微小型海水多参数传感器，其特征在于：包括如下步骤：s1、制备电极：按常规流程制备钛基氧化物铂黑电极作为pt电极(21)、制备全固态ag/agcl电极作为参比电极(22)，制备ph电极(23)，选取两个pt电极(21)、一个参比电极(22)和一个ph电极(23)组成电极组(2)；s2、将温度传感器(3)制成与电极相同的尺寸，分别将温度传感器(3)与四个电极远离半球状的一端接上带有导线的插头，并将温度传感器(3)与四个电极一起封装到绝缘材料内；s3、分别设计并制作检测电路(4)、通讯模块(5)和供电系统(6)，并依次将检测电路(4)、通讯模块(5)和供电系统(6)电性连接起来；s4、将温度传感器(3)与四个电极上带有导线的插头分别接入检测电路(4)；s5、将电极组(2)、温度传感器(3)、检测电路(4)、通讯模块(5)和供电系统(6)封装到防水密封外壳(11)，并测试防水密封外壳(11)的密封性能；s6、配置数据分析服务器，通过电源信号引出线(12)将传感器主体(1)与服务器连接起来；s7、根据传感器主体(1)的防水密封外壳(11)的尺寸，采用不同材质制作与其尺寸相适配的网格状的保护罩(7)，在测试及应用时，可以根据水质特性选取更换不同材质的保护罩(7)。8.根据权利要求7所述的微小型海水多参数传感器的制作方法，其特征在于：所述s1中，ph电极(23)的制备方法包括如下步骤：s1.1、电极基体采用金属钛丝或其它形状金属钛，经表面活性剂清洗后，在一定浓度草酸溶液中处理，而后用蒸馏水清洗干净并进行干燥；s1.2、称取适量的氯铱酸，加入适量的有机溶剂正丁醇、浓盐酸溶解并混合均匀，制得混合液a；取适量的混合液a，加入tin粉体混合均匀，形成混合液b；s1.3、用毛刷蘸取混合溶液b，将混合溶液b涂刷到钛金属表面，取出后放入烘箱中干燥，再将其置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气中冷却；重复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得钛基铱钛复合氧化物电极；s1.4、然后将钛基铱钛复合氧化物电极浸入混合液a，取出后放入烘箱中干燥，再将其
置于马弗炉内，在400℃烧结15min，取出于空气中冷却；重复操作“浸渍-干燥-烧结”一次，制得带有铱钛复合氧化物中间层的钛基铱氧化物ph敏感电极；s1.5、制备得的钛基铱氧化物ph敏感电极可以与采用ag/agcl电极的参比电极(22)组成电极对，在一定温度范围内该电极对的电位随ph的变化而线性变化。9.根据权利要求8所述的微小型海水多参数传感器的制作方法，其特征在于：所述s1.2中，可将氯铱酸换成三氯化钌或五氯化钽或四氯化锡，并依次重复步骤s1.2～s1.4，从而分别制得钛基钌氧化物ph敏感电极或钛基钽氧化物ph敏感电极或钛基锡氧化物ph敏感电极；钛基钌氧化物ph敏感电极、钛基钽氧化物ph敏感电极或钛基锡氧化物ph敏感电极均可与参比电极(22)组成电极对，从而作为ph电极(23)。
技术总结本发明涉及传感器制作技术领域，具体地说，涉及一种微小型海水多参数传感器及制作方法。包括传感器主体，传感器主体的防水密封外壳内规则封装有由两个Pt电极、一个参比电极及一个pH电极组成的电极组、温度传感器、检测电路、通讯模块和供电系统，其中，传感器主体的电极部位外侧可拆卸连接有网格状的保护罩。本发明设计的传感器中，应用新型电极材料，结合微电子电路，可以监测多种参数，具有成本低、功耗低、模块化易扩展的特点；其电极制作方法中，以钛金属丝为基体，采用高温热分解的方式，制备了复合金属氧化物pH敏感电极材料，该电极具有制备过程简单、成本低、易加工的优点，可以很好地应用于微小型海水多参数传感器中。地应用于微小型海水多参数传感器中。地应用于微小型海水多参数传感器中。
技术研发人员：孔祥峰 刘岩 张婧 张笑银 荀小罡 张丽 刘凤庆 曹煊 邹妍 郭翠莲 张艳敏
受保护的技术使用者：山东省科学院海洋仪器仪表研究所
技术研发日：2022.05.31
技术公布日：2022/11/1
