該發(fā)明涉及海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器領(lǐng)域，尤其涉及利用無(wú)線充電技術(shù)的海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海水在維護(hù)生態(tài)健康、物種安全、食品安全方面的重要意義日益凸顯，對(duì)海水利用、沿海旅游業(yè)、海洋漁業(yè)等海洋產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展起到重要支撐作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們解決海水水質(zhì)在上世紀(jì)80、90年代人類(lèi)活動(dòng)影響下受到的損害，維護(hù)海洋生態(tài)平衡已經(jīng)從被動(dòng)防御轉(zhuǎn)為主動(dòng)維護(hù)，積極探究新形勢(shì)下影響海水安全的因素，從而更加高效、準(zhǔn)確的解決海水污染問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)海洋資源的可持續(xù)利用和海洋生態(tài)的有效保護(hù)。

現(xiàn)有的海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，缺乏可以在海洋環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)的對(duì)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的集成傳感器系統(tǒng)，是因?yàn)樵S多關(guān)鍵傳感器，例如PH值傳感器，容易被海洋環(huán)境下的生物及其他污染物所污染而失去作用。另外，影響集成傳感器系統(tǒng)壽命的另外一個(gè)重要問(wèn)題就是電能問(wèn)題，一般采用電池供電，系統(tǒng)工作時(shí)長(zhǎng)受到很大限制，無(wú)法長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化情況。另外，采用電池供電的集成傳感器不管是更換電池還是直接廢棄都會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以長(zhǎng)期連續(xù)的對(duì)海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)的海洋水質(zhì)集成傳感器裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一利用電磁波充電的海洋水質(zhì)集成傳感器裝置，包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、主控芯片、電池和無(wú)線充電模塊，其中，

濁度傳感器利用浸入海水表面的濁度傳感器采集海水的濁度信息；溫度傳感器模塊利用溫度傳感器采集海水表面的溫度信息；pH值傳感器模塊采集海水pH值，各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)被送入主控芯片；

所述PH值傳感器模塊包括PH計(jì)和超聲波自清潔模塊，所述PH計(jì)包括PH計(jì)主體(1)和電極球泡(6)，超聲波自清潔模塊包括超聲波發(fā)生器(2)、超聲波換能器(4)和金屬網(wǎng)罩(5)，超聲波換能器位于電極球泡(6)附近，金屬網(wǎng)罩(5)罩在電極球泡(6)的外部，用于使得超聲波換能器(4)生成的超聲波在電極球泡(6)表面附近形成震蕩；

所述的無(wú)線充電模塊包括LC調(diào)諧回路、耦合電路和倍壓整流電路，LC調(diào)諧回路通過(guò)天線接收外界的電磁波能量，耦合電路將LC調(diào)諧回路獲得的能量傳輸?shù)奖秹赫麟娐?；倍壓整流電路的作用是整流與提升電壓，提供能量為PH計(jì)電池充電。

本發(fā)明通過(guò)實(shí)現(xiàn)pH傳感器的自清潔功能，使其可以長(zhǎng)期連續(xù)的對(duì)海水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)采用無(wú)線充電方式并供電，有效解決了現(xiàn)有系統(tǒng)存在的工作時(shí)間短且更換電池過(guò)程繁瑣的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為集成傳感器裝置的電路原理框圖；

圖2是自清潔PH計(jì)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是PH計(jì)模塊的局部放大示意圖；

圖4是超聲波模塊的電路原理框圖；

圖5是無(wú)線充電模塊電路原理框圖；

圖6是無(wú)線充電模塊電路圖。

1PH計(jì)主體；2超聲波發(fā)生器；3電纜；4超聲波換能器；5網(wǎng)罩；6電極球泡；7電池；8接地線；9天線；10耦合電路部分；11倍壓整流電路部分；12LC調(diào)諧回路部分；

具體實(shí)施方式

圖1為集成傳感器裝置的電路原理框圖，包括傳感器模塊、主板模塊和無(wú)線充電模塊。傳感器模塊包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊；主板模塊包括信號(hào)放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)單元、主控芯片、穩(wěn)壓電路；無(wú)線充電模塊包括LC調(diào)諧回路、耦合電路、倍壓整流電路和PH計(jì)電池。

所述信號(hào)放大電路可以采集傳感器模塊產(chǎn)生的微弱信號(hào)并加以放大和濾波，輸出至AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述主控芯片接收到AD轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)后，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中；所述存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)隨時(shí)可供所述主控芯片調(diào)用。

所述傳感器模塊用來(lái)采集將海水水質(zhì)參數(shù)。濁度傳感器模塊通過(guò)濁度傳感器將濁度數(shù)據(jù)傳回主控芯片；溫度傳感器模塊通過(guò)溫度傳感器將環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳回主控芯片。

圖2為PH計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖，PH計(jì)包括PH計(jì)主體1、超聲波發(fā)生器2、電纜3、超聲波換能器4、網(wǎng)罩5和電極球泡6。PH計(jì)主體1內(nèi)部為含飽和AgCl的3mol/L kcl緩沖溶液，pH值為7。正常情況下，待測(cè)溶液中的H離子可以通過(guò)所述PH計(jì)電極球泡6進(jìn)入到PH計(jì)主體1內(nèi)部，所述PH計(jì)主體1內(nèi)部的電極會(huì)檢測(cè)到電位變化，從而得出待測(cè)溶液的PH值。當(dāng)所述PH計(jì)電極球泡6表面被待測(cè)溶液污染時(shí)，H離子通道會(huì)被堵塞，PH計(jì)便檢測(cè)不到電位變化，即無(wú)法正確檢測(cè)PH值。

本發(fā)明在PH計(jì)主體1靠近電極球泡6的位置固定有超聲波換能器4，上方通過(guò)電纜連接超聲波發(fā)生器2。如圖4所示，所述超聲波發(fā)生器2包括信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、匹配電路和反饋電路。所述超聲波發(fā)生器2是一個(gè)功率發(fā)生器，產(chǎn)生一定頻率的正弦(或類(lèi)似正弦)信號(hào)，通過(guò)電纜傳導(dǎo)給換能器；所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)特定頻率的脈沖信號(hào)，這個(gè)特定頻率為換能器自身的機(jī)械諧振頻率；所述功率放大器用來(lái)將所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)放大；所述匹配電路可以使換能器將電信號(hào)高效率的轉(zhuǎn)化為超聲波信號(hào)；所述反饋電路保證了換能器始終工作在一個(gè)合適的頻率范圍內(nèi)。

所述超聲波換能器4輸出的超聲波信號(hào)進(jìn)入所述網(wǎng)罩5中；所述網(wǎng)罩5可以使所述超聲波信號(hào)在其中反復(fù)反射，增強(qiáng)清洗效果，同時(shí)所述網(wǎng)罩5可以使溶液在其中自由進(jìn)出；如圖3所示，超聲波信號(hào)通過(guò)所述網(wǎng)罩5的反復(fù)反射，使所述電極球泡6附近的溶液進(jìn)行震蕩，使所述電極球泡6表面的污染物脫離，釋放H離子通道，使PH計(jì)恢復(fù)靈敏。

如圖5所示，所述無(wú)線充電模塊包括LC調(diào)諧回路、耦合電路、倍壓整流電路和PH計(jì)電池。所述LC調(diào)諧回路接收天線輸入的電磁波信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電容C，使調(diào)諧回路產(chǎn)生與輸入信號(hào)產(chǎn)生諧振；所述耦合電路將所述調(diào)諧回路獲得的能量傳輸?shù)剿霰秹赫麟娐罚凰霰秹赫麟娐纷饔檬钦髋c提升電壓，提供能量給PH計(jì)電池充電。

如圖6所示，所述LC調(diào)諧回路部分12包括天線9、可調(diào)電容C1與接地線8。所述天線9用來(lái)接收電磁波信號(hào)；所述可調(diào)電容C1用來(lái)調(diào)節(jié)LC調(diào)諧回路的固有頻率。所述耦合電路部分10包括電感L1和電感L2，二者用來(lái)將所述LC調(diào)諧回路部分12產(chǎn)生的電壓耦合到倍壓整流電路部分11。所述倍壓整流電路部分11包括電容C2、電容C3、二極管D1和二極管D2，用來(lái)將升壓電壓和整流電流，最終給所述電池7充電。