[實用新型]用于檢測飲用水TDS值的電容式傳感器、柔性標簽

有效

• 申請號: 202022233256.0
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN213633265U
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 孟召宗;錢雪晴;高楠;張宗華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 武漢仁合利泰專利代理事務所(特殊普通合伙) 42275
• 代理人: 林楓

本實用新型提供一種用于檢測飲用水TDS值的電容式傳感器、柔性標簽，該電容式傳感器包括：一電極層，該電極層的截面為多個間隔設置的電極；一與電極層一側固定連接的粘接層，用于與待檢測物之間實現粘接；一設置于電極層另一側的屏蔽層，用于屏蔽該側的電磁信號；以及一填充于電極層以及屏蔽層之間的絕緣層，用于隔離電極層以及屏蔽層。本實用新型利用電容式傳感器完成非接觸測量，清潔衛生，可避免接觸造成待測水樣的浪費；通過射頻無線供電完成測量與無線數據傳輸，無需頻繁更換電池，使用壽命長；可制備成一個柔性傳感器標簽貼在測量容器上，成本低且使用方便。

技術領域

本實用新型涉及新型傳感器技術領域，具體涉及用于檢測飲用水TDS 值的電容式傳感器、柔性標簽。

背景技術

工業發展和人口的增加對飲用水安全產生重要影響，對人們身體健康造成潛在威脅。2017年7月1日，由國家標準委和衛生部聯合發布《生活飲用水衛生標準》作為強制性國家標準正式實施。生活飲用水水質應符合多種指標，包括微生物指標、毒理指標、感官性狀和一般化學指標、放射性指標等，其檢測方法與儀器設備比較復雜。其中，溶解性固體總量(Total Dissolved Solids，TDS)，也就是水中全部溶質的總量(單位為毫克/升)被當作反映水質的一個參考指標。它能夠反映水中鈣、鎂、鈉、鉀等離子的濃度，與水的硬度和導電率有很好的對應關系。因此，TDS值的獲取通常可以通過測量水的導電率，分析溶液中的含鹽量來間接的反映出TDS值的大小。

目前常用的TDS測量筆都是探針接觸式測量，檢測原理為根據TDS值和導電率成正比的理論基礎，將尺寸固定的導電探針浸入被測液體中測量出液體的導電率，換算得出TDS值。電路結構上分兩種方法：一種是采用直流電路，直接加電壓于探針兩極，測量兩極電壓，計算得到等效導電率；另一種是采用脈沖交變電路，硬件方式在探針端產生一個脈沖波形從而使探針兩端加有交變的直流電壓，再測定兩極電壓，計算導電率。

現有的常用飲用水TDS測量筆存在的主要問題有：1.現有方法均屬于接觸式測量，金屬探針長時間使用會產生不同程度的極化現象導致測量誤差；2.使用方法是將測量筆導電探針浸入被測水樣中進行測量，因測量過程存在接觸衛生問題而造成待測水樣的浪費；3.現有TDS測量筆均需要電池供電，需要根據供電電池的使用壽命而定期地更換電池，久放不用容易老化； 4.飲用水TDS測量筆為專用測量儀器，用戶在不同應用場合隨時使用不夠便捷。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型提供一種用于檢測飲用水TDS值的電容式傳感器、柔性標簽，避免更換電池和探針老化問題，能夠方便的粘貼在飲用水容器壁上，使用戶可以快速、衛生、便捷的完成測量任務，具有較高的實際應用價值。

本實用新型的第一方面提供一種用于檢測飲用水TDS值的電容式傳感器，該電容式傳感器包括：

一電極層，該電極層的截面為多個間隔設置的電極；

一與電極層一側固定連接的粘接層，用于與待檢測物之間實現粘接；

一設置于電極層另一側的屏蔽層，用于屏蔽該側的電磁信號；以及

一填充于電極層以及屏蔽層之間的絕緣層，用于隔離電極層以及屏蔽層。

優選地，電極層采用叉指電極電容、平面并行雙極板電容、環形嵌套電極中的一種。

本實用新型的第二方面提供一種用于檢測飲用水TDS值的電容式傳感器柔性標簽，該柔性標簽包括：一柔性PCB板以及集成于該柔性PCB板上的電容式傳感器。

優選地，柔性PCB板上還集成有：

一與電容式傳感器連接的電容-數字轉換模塊，用于對電容式傳感器的信號進行轉換；

一與電容-數字轉換模塊連接的微控制器模塊；以及

一與微控制器模塊連接的高頻RFID收發模塊，用于實現高頻射頻讀寫。