[發明專利]一種監測水體深度的傳感器及監測方法

在審

• 申請號: 201810452073.2
• 申請日: 2018-05-12
• 公開（公告）號: CN108662972A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 宋娜;江和龍;徐華成;姚宗豹
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京地理與湖泊研究所
• 主分類號: G01B7/26
• 分類號: G01B7/26
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

本發明涉及一種監測水體深度的傳感器及監測方法。所述傳感器包括信號采集器、高度調節組件和沉積物微生物燃料電池組件，沉積物微生物燃料電池組件的陰極連接于浮板上并部分沒入水中，陰極通過導線連接陽極，導線上串接電阻，陽極沒入沉積物中，高度調節組件包括不同高度的若干觸點、水平設置的滑竿和豎直設置的滑竿支架，滑竿與滑竿支架滑動連接，滑竿處于不同高度時與不同高度的觸點接觸，陰極與滑竿剛性連接，一部分觸點沒于水體中，觸點和滑竿均為導電材質，信號采集器與各個觸點電連接。本發明所述傳感器靈敏度高、結構簡單、建造運行和維護成本低?？蓮V泛應用于江河、湖海、水庫監測治理及防汛抗洪等流域，具有一定的社會和經濟效益。

技術領域

本發明屬于環境監測技術領域，具體涉及一種利用沉積物微生物電化學原理監測水體深度的傳感器及監測方法。

背景技術

水體深度是影響水體生態系統的重要因素，如影響了水生動植物的生長；影響光照條件的投射深度進而影響光催化作用。目前用于測量水深的方法通常用水深探測儀，如測深桿、水鉈、回聲測深儀、多波束回聲測深系統和海底地貌探測儀等，通常為攜帶式儀器。然而水體深度由于蒸發或者降水等因素在時刻發生著變化，目前的監測手段很難做到實時監測，目前尚未有關于水體深度實時監測技術的相關研究報道。

近年來，微生物燃料電池（MFC）迅速發展，提供了一種全新的生物傳感方法和裝置，而沉積物微生物燃料電池（SMFC）是至今為止在實際運用中發揮作用的MFC。其作用原理為：將陽極材料放置于厭氧的沉積物中，陰極材料位于上層好氧的水相中，陰極和陽極之間通過導線和電阻相連接，沉積物中有機物在陽極區附近被沉積物中土著微生物氧化分解產生的電子經導線傳遞到陰極，質子通過水體也傳遞到陰極，電子、質子與陰極區中的氧氣結合生成水，同時產生電流。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用沉積物微生物電化學反應原理監測水體深度的傳感器，具有可移動、裝置簡單、操作容易的優點，應用前景廣泛。

為實現本發明的技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種監測水體深度的傳感器，包括信號采集器、高度調節組件和沉積物微生物燃料電池組件，

所述沉積物微生物燃料電池組件包括陰極、電阻和陽極，所述陰極連接于浮板上并部分沒入水中，所述陰極通過導線連接所述陽極，所述導線上串接所述電阻，所述陽極沒入沉積物中，

所述高度調節組件包括不同高度的若干觸點、水平設置的滑竿和豎直設置的滑竿支架，所述滑竿與所述滑竿支架滑動連接，所述滑竿處于不同高度時與不同高度的所述觸點接觸，所述陰極與所述滑竿剛性連接，所述的若干觸點中一部分沒于水體中，所述觸點和所述滑竿均為導電材質，

所述信號采集器與各個所述觸點電連接，所述信號采集器實時監測各個所述觸點的電壓或電位信號。

進一步的，所述高度調節組件的高度根據水體深度設置，使得其總是大于水體深度。

進一步的，所述沉積物微生物燃料電池組件還包括陽極支架，所述陽極支架為頂端封閉的筒狀，所述陽極支架的頂部設置有透水孔，所述陽極設置于所述陽極支架內。

進一步的，所述陽極支架的底端為斜面，方便插入沉積物中。

進一步的，所述陽極或所述陰極為碳氈或石墨板。

進一步的，所述碳氈厚度為0.5cm。

進一步的，所述陽極支架的材料為硬度為60~90的塑性材料。

優選的，所述陽極支架的材料為聚氯乙烯。

進一步的，所述的電阻為1000Ω。

進一步的，所述的觸點可根據實際操作所需的精度設置不同間隔。

進一步的，所述浮板的材質為塑料或者玻璃鋼。