[发明专利]一种监测水体深度的传感器及其使用方法

说明书

本发明公开一种监测水体深度的传感器，包括沉积物微生物燃料电池、信号采集器、电流表和高度调节机构，沉积物微生物燃料的阳极通过导线和外电阻连接阴极形成第一外电路，阳极设置于沉积物内部，信号采集器连接第一外电路，采集电流、电压或电位信号，高度调节机构包括滑动变阻器和高度调节器，高度调节器调节滑动变阻器的滑子，滑子固定连接固定了阴极的阴极固定板，滑动变阻器和电流表串接于第二外电路中。本发明所述装置灵敏度高、结构简单、建造运行和维护成本低。可广泛应用于江河、湖海、水库监测治理及防汛抗洪等流域，具有一定的社会和经济效益。

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种利用沉积物微生物电化学原理监测水体深度的装置及其使用方法。

背景技术

水体深度是影响水体生态系统的重要因素，如影响了水生动植物的生长；影响光照条件的投射深度进而影响光催化作用。目前用于测量水深的方法通常用水深探测仪，如测深杆、水铊、回声测深仪、多波束回声测深系统和海底地貌探测仪等，通常为携带式仪器。然而水体深度由于蒸发或者降水等因素在时刻发生着变化，目前的监测手段很难做到实时监测，目前尚未有关于水体深度实时监测技术的相关研究报道。

近年来，微生物燃料电池（MFC）迅速发展，提供了一种全新的生物传感方法和装置，而沉积物微生物燃料电池（SMFC）是至今为止在实际运用中发挥作用的MFC。其作用原理为：将阳极材料放置于厌氧的沉积物中，阴极材料位于上层好氧的水相中，阴极和阳极之间通过导线和电阻相连接，沉积物中有机物在阳极区附近被沉积物中土著微生物氧化分解产生的电子经导线传递到阴极，质子通过水体也传递到阴极，电子、质子与阴极区中的氧气结合生成水，同时产生电流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用沉积物微生物电化学反应原理监测水体深度的传感器，具有可移动、装置简单、操作容易的优点，应用前景广泛。

为实现本发明的技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种监测水体深度的传感器，包括沉积物微生物燃料电池、信号采集器8、电流表和高度调节机构，

所述沉积物微生物燃料电池包括阴极1、阳极2和外电阻5，所述阳极2通过导线6连接所述阴极1，所述外电阻5串接于所述导线6上形成第一外电路，所述阳极2设置于沉积物内部，所述信号采集器8连接所述第一外电路，所述信号采集器8为电流、电压或电位信号采集器，

所述高度调节机构包括滑动变阻器10和高度调节器7，所述高度调节器7连接所述滑动变阻器10的滑子9，所述滑动变阻器10垂直固定于水体内并且所述滑动变阻器10的一部分位于水面上，所述滑动变阻器10的滑子9固定连接有阴极固定板4，所述阴极固定板上固定所述阴极1，

所述滑动变阻器10串接于第二外电路中，所述第二外电路中串接所述电流表，所述第二外电路中包括直流电源。

滑动变阻器的长度根据水体深度设置，使得其总是大于水体深度。

进一步的，所述高度调节器7为充气气囊，所述充气气囊通过气管连接有双向气泵，所述充气气囊设置于所述滑子9的下方。

进一步的，所述滑子9还连接有配重块。

通过对充气气囊的充气，可实现滑子向上移动，当滑子到达水面上方后，通过对充气气囊的放气，使得滑子在自身重力或是配重块重力的作用下向下移动。

进一步的，所述滑动变阻器10为防水滑动变阻器。

进一步的，所述传感器还包括阳极支架3，所述阳极支架为顶端封闭的筒状，所述阳极支架的顶部设置有透水孔，所述阳极设置于所述阳极支架内。进一步的，所述阳极支架的底端为斜面，方便插入沉积物中。

进一步的，所述阳极或所述阴极为碳毡或石墨板。

进一步的，所述碳毡厚度为0.5cm。