基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置的制作方法

1.本发明属于海洋监测设备领域，尤其是涉及一种基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置。


背景技术：

2.海洋环境监测中，传感器和探头等一放入水中，就会受到生物附着的影响，大量生物附着物的生长势必影响科学探测传感器的探测精度，造成传感器寿命缩短、需要频繁维护更换，极大地增加了海洋监测成本。为了保证传感器探测精度的持续稳定，有必要抑制防止生物附着物在关键部位的生长。针对海洋监测传感器的生物附着问题，一直是技术难题。现有技术中通常所采取的措施常有机械刷、涂覆涂层及紫外光等方式，这些方式都有其局限性，遇到生物附着生长旺盛的环境往往不能很好的起到抑制生物附着的效果。
3.现有技术中，机械刷在水下寿命有限，常常因海水的腐蚀以及其它恶劣条件导致活动部件损坏致使不能正常工作；另外机械刷还要求被保护传感器的形状为平面，这也限制了其应用。涂覆涂层通常含有生物毒性，会污染环境，而且对于水下摄像机镜头、水下光源等需要保持透明的部件不适用。紫外光受限于其发光功率和发光效率，可保护区域一般较小，而且紫外灯本身抗压强度有限，在深水大压力环境下容易发生海水渗漏导致保护损坏。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置，以解决传感器寿命缩短、需要频繁维护更换、数据监测成本高的问题。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置，包括阳极防污网、阴极内环和阳极隔离环，阳极防污网内部用于安装传感器，上方安装端盖，底部子内向外一次固定套接阳极隔离环和阴极内环，阳极防污网和阴极内环分别通过一根引线连接至水密插头，引线密封在水密电缆内部，水密插头连接至电池仓。
7.进一步的，所述阳极防污网为镀铂钛圆柱型阳极防污网，阴极内环为纯钛阴极内环；阳极隔离环为聚甲醛阴极阳极隔离环。
8.进一步的，所述位于中间的阳极隔离环上有内、外螺纹，分别连接阴极内环和阳极防污网，形成一环套一环的结构。
9.进一步的，所述阴极内环、阳极隔离环、阳极防污网内部侧面接线位置均设置有一段径向通孔，两根引线的一端穿过通孔分别连接阴极内环和阳极防污网，引线的另一端通过水密电缆、水密插头连接至电池仓。
10.进一步的，所述防污网通孔、引线处采用3m硫化胶方式完成整体密封并行成密封包。
11.进一步的，所述电池仓一端与电池仓端盖压紧密封。
12.进一步的，所述端盖为圆形镀铂钛端盖，采用镂空设计，端盖与阳极防污网的圆柱采用螺纹方式固定连接，形成整体笼式阳极防护区域。
13.相对于现有技术，本发明所述的基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置具有以下优势：
14.(1)本发明所述的基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置，体积小、安装方便、防生物附着效果好，适用于保护水下长期布放、外形不规则的海洋传感器、探头和水下镜头，在海洋环境监测、水下视频监控和水下照明等诸多领域具有良好的应用前景。
附图说明
15.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为本发明实施例所述的基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置的示意图；
17.图2为本发明实施例所述的阳极防污网的示意图。
18.附图标记说明：
19.1-阳极防污网；2-密封包；3-阴极内环；4-阳极隔离环；5-端盖；6-水密电缆；7-水密插头；8-电池仓；9-电池仓端盖。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
24.基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置，如图1和图2所示，包括阳极防污网1、密封包2、阴极内环3、阳极隔离环4、端盖5、水密电缆6、水密插头7、电池仓8和电池仓端盖9，阳极防污网1内部用于安装传感器，上方安装端盖5，底部子内向外一次固定套接阳极隔离环4和阴极内环3，阳极防污网1和阴极内环3分别通过一根引线连接至水密插头7，引线
密封在水密电缆6内部，水密插头7连接至电池仓8。电池仓8的一侧安装电池仓端盖9。
25.阳极防污网1为镀铂钛圆柱型阳极防污网，阴极内环3为纯钛阴极内环；阳极隔离环4为聚甲醛阴极阳极隔离环；电池仓8为耐压电池仓。位于中间的聚甲醛阴极阳极隔离环上有内、外螺纹，分别连接纯钛阴极内环和镀铂钛圆柱型阳极防污网，形成一环套一环的结构。
26.纯钛阴极内环、聚甲醛阴极阳极隔离环、镀铂钛圆柱型阳极防污网内部侧面接线位置设置有一段径向通孔，两根引线的一端穿过通孔分别连接纯钛阴极内环和镀铂钛圆柱型阳极防污网，引线的另一端通过水密电缆6、seacon微小型水密插头7连接至耐压电池仓8。防污网通孔、引线处采用3m硫化胶方式完成整体密封并行成密封包2，实现耐高压和耐海水腐蚀。电池仓8采用4*2＝8节通用型aa锂离子电池提供电源，装入电池后电池仓8用电池仓端盖9压紧实现密封。
27.镀铂钛圆柱型阳极防污网1的顶部设置有圆形镀铂钛端盖5，阳极防污网1和顶部端盖5均采用镂空设计，便于海水交换，顶部端盖5与圆柱采用螺纹方式固定连接，形成整体笼式阳极防护区域，可用于保护非光学原理的传感器、探头等。当被保护对象为水下镜头、摄像头、照明光源等需要透射光线的设备时，可以拆除顶部镂空端盖，只保留圆柱体阳极，形成半开放式阳极防护区域，便于光线透射。
28.海水中含有大量氯化钠为主的盐类，其中氯化钠含量最高为2.7％，其次是氯化镁为0.38％，海水中氯离子含量最高，氯浓度达到19％。通过特制的网状电极直接套住传感器或者探头外部，在网状电极上接通低压小电流直流电将附近区域的海水电解，产生少量的次氯酸钠naclo、次氯酸hclo和氯气cl2，这些有效氯是强氧化剂，可以杀死或击晕海生物的幼虫和孢子，频率达到防生物附着的目的。可以通过控制电氯化装置的电流来控制电解反应的启动频次、持续时间，产生相应的氯离子浓度以应对不同季节、海况条件下的生物生长规律。
29.使用时，将防生物附着装置通过纯钛阴极内环的内螺纹安装到被保护传感器底座上，镀铂钛圆柱型阳极防污网整体套住传感器。将低压小电流直流电通过水密插头和水密电缆接入，镀铂钛圆柱型阳极防污网接正电源，纯钛阴极内环接负电源。在海水中发生的电解反应：
30.阳极反应：2cl-‑
2e
→
cl231.阴极反应：2h
+
+2e
→
h232.溶液中反应：
[0033][0034]
根据以下公式计算电解反应产生的氯离子浓度：
[0035][0036]
上式中，
[0037]
ppm为氯离子浓度；
[0038]
1.323为每安培小时产生氯气量；
[0039]
i为电解电流；
[0040]
0.8为电解效率；
[0041]
y为通过电极的海水流量；
[0042]
1.025为海水密度。
[0043]
在电解效率一定的情况下，可通过控制电氯化装置的电流来控制电解反应的启动频次、持续时间，产生相应的氯离子浓度以应对不同季节、海况条件下的生物生长规律。一般而言，仅要求低浓度(0.1～0.3ppm)的naclo溶液即可有效防止海洋生物生长附着，在这种浓度下，残余氯对环境不会造成危害。
[0044]
本发明所涉及的基于电氯化原理的海洋传感器防生物附着装置体积小、安装方便、防生物附着效果好，适用于保护水下长期布放、外形不规则的海洋传感器、探头和水下镜头，在海洋环境监测、水下视频监控和水下照明等诸多领域具有良好的应用前景。
[0045]
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。