一种水下光谱类传感器原位标定装置的制作方法

文档序号:15733725发布日期:2018-10-23 21:07阅读:170来源:国知局

本发明属于标定设备技术领域,尤其涉及一种水下光谱类传感器原位标定装置。



背景技术:

海洋环境资源探测是目前海洋科学研究的一个热点,围绕海洋资源探测国内外也开展了很多原位探测技术探索和传感器开发,同时需要定期进行标定。非接触光谱类化学传感器已被证明在深海环境资源探测中具有独特优势。

但是,非接触光谱类化学传感器也存在一些技术难题,例如由于光源衰减、海水压力、温度以及机械形变等因素的存在导致非接触光谱类化学传感器的数据漂移等现象。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种水下光谱类传感器原位标定装置,旨在解决现有技术中光源衰减、海水压力、温度以及机械形变等因素的存在导致非接触光谱类化学传感器的数据漂移等现象的问题。

本发明是这样实现的,一种水下光谱类传感器原位标定装置,包括充油电机和与所述充油电机的输出轴同轴转动的样品转盘;

所述样品转盘上设有若干个用于安装瓶体的安装孔,若干个所述安装孔中的其中一个用于安装采样瓶,剩余的所述安装孔中至少一个用于安装标准样品瓶;

所述采样瓶和标准样品瓶均包括一瓶体,所述瓶体内部中空形成容纳液体样品的空腔;

所述标准样品瓶的瓶体一端安装有由前端盖形成的第一液体阻断机构,另一端安装有由后端盖形成的第二液体阻断机构;所述第一液体阻断机构上设有用于光谱类传感器光线射入探测的窗口,所述第二液体阻断机构设有用于平衡所述液体样品和环境液体压力的补偿装置;

所述采样瓶的瓶体一端也安装有由前端盖形成的第一液体阻断机构,所述第一液体阻断机构上设有用于光谱类传感器光线射入探测的窗口,所述采样瓶的另一端开口设置。

作为一种改进的方案,所述前端盖和后端盖均为截面为T型的圆环结构,所述T型的圆环结构设有第一级接触面和第二级接触面,所述前端盖中空形成与所述窗口相对应的通孔;

所述瓶体的前端和后端均设有分别与所述圆环结构的第一级接触面、第二级接触面相适应的第一台阶、第二台阶。

作为一种改进的方案,所述瓶体设置所述第二台阶的位置设有环形凹槽。

作为一种改进的方案,所述第一液体阻断机构还包括玻璃板和密封圈,所述密封圈设置在所述环形凹槽内;

所述玻璃板的一侧与所述第一级接触面接触,另一侧与所述第一台阶接触,且所述玻璃板与所述密封圈之间形成阻断所述液体样品与环境液体混合的阻断面,所述玻璃板与所述通孔、所述空腔形成所述窗口。

作为一种改进的方案,所述第一液体阻断机构还包括用于固定安装所述前端盖的第一紧固螺钉,所述前端盖上设有与所述第一紧固螺钉相匹配的第一安装孔,所述瓶体设置所述第二台阶的位置设有分别与所述第一紧固螺钉、安装孔相对应的第一螺纹孔。

作为一种改进的方案,所述第二液体阻断机构还包括用于固定安装所述后端盖的第二紧固螺钉,所述后端盖上设有与所述第二紧固螺钉相匹配的第二安装孔,所述瓶体设置所述第二台阶的位置设有分别与所述第二紧固螺钉、第二安装孔相对应的第二螺纹孔。

作为一种改进的方案,所述第一紧固螺钉和第二紧固螺钉的数量均为三个。

作为一种改进的方案,所述补偿装置包括补偿膜片和连通气孔;

所述补偿膜片圆周末端固定在所述瓶体的第二台阶表面与所述后端盖的第二接触面之间,且所述补偿膜片与所述后端盖之间设有一定的间隙;

所述连通气孔设置在所述后端盖上,且与所述间隙连通。

作为一种改进的方案,所述连通气孔的数量为三个。

作为一种改进的方案,所述标准样品瓶的数量为11个。

在本发明实施例中,水下光谱类传感器原位标定装置包括充油电机和与所述充油电机的输出轴同轴转动的样品转盘;样品转盘上设有若干个用于安装瓶体的安装孔,若干个安装孔中的其中一个用于安装采样瓶,剩余的安装孔中至少一个用于安装标准样品瓶;采样瓶和标准样品瓶结构基本相同,采样瓶后端处于开口状态,从而实现在标准样品瓶和充油电机置于海水中时,标准样品瓶与海水环境完全隔离,保证成分和浓度的准确性,同时海水环境的温度、压力等参数也准确反映到样品上,能够确保标定的原位特性。

附图说明

图1是本发明提供的水下光谱类传感器原位标定装置的结构示意图;

图2是本发明提供的水下光谱类传感器原位标定装置的工作状态示意图;

图3和图4分别是本发明提供的标准样品瓶的结构示意图;

图5和图6分别是本发明提供的采样瓶的结构示意图;

其中,1-瓶体,2-空腔,3-前端盖,4-后端盖,5-第一级接触面,6-第二级接触面,7-通孔,8-第一台阶,9-第二台阶,10-环形凹槽,11-玻璃板,12- 密封圈,13-第一紧固螺钉,14-第一螺纹孔,15-第二紧固螺钉,16-第二螺纹孔,17-补偿膜片,18-连通气孔,19-间隙,20-充油电机,21-样品转盘,22- 采样瓶,23-标准样品瓶,24-光谱类传感器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的水下光谱类传感器原位标定装置的结构示意图,为了便于说明,图中仅给出了与本发明相关的部分。

结合图2所示,水下光谱类传感器原位标定装置包括充油电机20和与所述充油电机20的输出轴同轴转动的样品转盘21;

所述样品转盘21上设有若干个用于安装瓶体的安装孔(图中未标记),若干个所述安装孔中的其中一个用于安装采样瓶22,剩余的所述安装孔中至少一个用于安装标准样品瓶23,其中,标准样品瓶23的数量为11个,当然,在样品转盘21上对应设置采样瓶22和标准样品瓶23的位置设有标记,例如数字标记0至11,或其他方式,在此不用以限制本发明;

结合图3至图6所示,采样瓶22和标准样品瓶23均包括一瓶体,所述瓶体内部中空形成容纳液体样品的空腔;

如图3和图4所示,所述标准样品瓶23的瓶体一端安装有由前端盖形成的第一液体阻断机构,另一端安装有由后端盖形成的第二液体阻断机构;所述第一液体阻断机构上设有用于光谱类传感器光线射入探测的窗口,所述第二液体阻断机构设有用于平衡所述液体样品和环境液体压力的补偿装置;

如图5和图6所示,采样瓶22的瓶体一端也安装有由前端盖形成的第一液体阻断机构,所述第一液体阻断机构上设有用于光谱类传感器光线射入探测的窗口,所述采样瓶22的另一端开口设置。

在本发明实施例中,其中,该第一液体阻断机构和第二液体阻断机构的设置,使样品瓶内的液体样品与环境水体进行完全隔离,同时,该第二液体阻断机构设有用于平衡液体样品和环境液体压力的补偿装置,实现液体样品与环境水体温度和压力的完全等同,保证原位标定的准确性。

在本发明中,前端盖3和后端盖4均为截面为T型的圆环结构,所述T 型的圆环结构设有第一级接触面5和第二级接触面6,所述前端盖3中空形成与所述窗口相对应的通孔7;

所述瓶体1的前端和后端均设有分别与所述圆环结构的第一级接触面5、第二级接触面6相适应的第一台阶8、第二台阶9。

在该实施例中,如图3和图5所示,瓶体1设置所述第二台阶9的位置设有环形凹槽10;

第一液体阻断机构还包括玻璃板11和密封圈12,所述密封圈12设置在所述环形凹槽10内,起到密封作用,其中,玻璃板11可以粘接的方式固定在前端盖3和瓶体1之间;

所述玻璃板11的一侧与所述第一级接触面5接触,另一侧与所述第一台阶 8接触,且所述玻璃板11与所述密封圈12之间形成阻断所述液体样品与环境液体混合的阻断面,所述玻璃板11与所述通孔7、所述空腔形成所述窗口。

在本发明中,前端盖3和后端盖4分别与瓶体1固定连接,其固定连接的方式有多种,下述给出其中一种实现方式:

第一液体阻断机构还包括用于固定安装所述前端盖3的第一紧固螺钉13,所述前端盖3上设有与所述第一紧固螺钉13相匹配的第一安装孔(图中未示出),所述瓶体1设置所述第二台阶9的位置设有分别与所述第一紧固螺钉13、安装孔相对应的第一螺纹孔14;

第二液体阻断机构还包括用于固定安装所述后端盖4的第二紧固螺钉15,所述后端盖4上设有与所述第二紧固螺钉15相匹配的第二安装孔,所述瓶体1 设置所述第二台阶9的位置设有分别与所述第二紧固螺钉15、第二安装孔相对应的第二螺纹孔16。

结合图4和图5所示,第一紧固螺钉13和第二紧固螺钉15的数量均为三个,且均匀的设置在前端盖3和后端盖4周边。

在本发明中,如图3和图5所示,补偿装置包括补偿膜片17和连通气孔18;

所述补偿膜片17圆周末端固定在所述瓶体1的第二台阶9表面与所述后端盖4的第二接触面之间,且所述补偿膜片17与所述后端盖4之间设有一定的间隙19,该补偿膜片17为丁腈橡胶材质,质地柔软,受到环境水体压力时向内产生形变,使得液体样品的空气间隙变小,达到内外压力相等的效果;

所述连通气孔18设置在所述后端盖4上,且与所述间隙连通,环境水体压力通过连通孔7作用于补偿膜片17上,压缩液体样品的空气间隙,使液体样品与环境压力相等,该连通气孔18的数量可以是三个。

为了便于理解,下述给出用于水下光谱类传感器原位标定的样品瓶的结构原理:

1)样品瓶体1、密封圈12、玻璃窗口、前端盖3依次配合,通过第一紧固螺钉连接;

2)将样品瓶体1的后端盖4面向上放置;

3)注入液体样品,注液高度至补偿膜片17与样品瓶体1贴合面;

4)盖上补偿膜片17;

5)盖上后端盖4;

6)用紧固螺钉连接,后端盖4压紧补偿膜片17,达到密封效果。

在本发明实施例中,标准样品瓶23固定在样品转盘21上,样品转盘21与充油电机20输出轴固定在一起,充油电机20具有绝对转角位置传感器,能够保证旋转原点的精准性,样品转盘21根据不同需求设置样品瓶的数量,在充油电机20的带动下,分别将不同成分(硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠)和浓度的样品瓶旋转到光学窗口处对系统进行标定。

其中,设置一个采样瓶22,与标准样品瓶23不同的是,采样瓶22不带后端盖,这样可以使环境水体进入其中,便于光谱类传感器24对环境水体的探测。

采样瓶22用于采样探测,其余瓶是标准样品瓶23,由于二者都具有前端透光窗口,因此,无论在标定环节还是在采样探测环节,对信号的影响都是相同的,可以在数据处理时对此影响进行补偿。

标准样品瓶23和充油电机20置于海水中,标准样品瓶23与海水完全隔离,保证成分和浓度的准确性,同时,海水的温度、压力等参数也准确反映在样品上,能够确保标定是原位的。并且外标定装置可移植到其他不同的光谱类传感器系统上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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