时精确检测海洋溢油传感器，包括电源模块、可以探测pw级（10 12瓦）荧 光信号的超低噪声跨阻抗放大器、电磁屏蔽电路、多级模拟信号处理电路、数模转换电路、 具有SD卡的存储电路、具有蓝牙单元及RS232\485接口单元的通讯模块和控制模块；所述 多级模拟信号处理电路包括高通滤波器、两级Sallen-Key滤波器和可调增益放大器；所述 电源模块包括1700mAh可充电电池单元和电缆供电单元；控制模块包括单片机MSP430,单 片机MSP430设有A/D接口和USB接口。
[0020] 本实施例的工作过程：电源模块为本实用新型实时精确检测海洋溢油传感器提供 工作电源，独立的可执行文件智能终端控制软件GUI通过USB与传感器连接。启动传感器 后单片机MSP430控制软件GUI的控制指令，控制光学探测模块工作，超低噪声跨阻抗放大 器检测到荧光信号后输出模拟信号，经过多级模拟信号处理电路的处理以及可调增益放大 器（VGA)放大以达到最优的电压水平，然后经过模数转换，变为数字数据给到控制模块，控 制模块通过通讯模块给控制终端发送数据并接收执行下一步的控制指令，实现海洋溢油实 时精确检测。
[0021] 实验，实验选取了具有代表性的7个油样，其中包括渤海油样4个（绥中油田 36-1CEP平台、赵东油田ZD-I平台、埕岛油田中心1号和锦州9-3平台西区）、南海油样1 个（涠洲岛NH08-125原油）、燃料油1个（油柜油样）以及非洲油样1个（Hungo油样）， 进行了 6 个不同浓度（0· lmg/L、0. 5mg/L、l. 0mg/L、2. 5mg/L、5. 0mg/L、10.0 mg/L)的溢油海 水模拟样品进行分析，实验结果列在下表。
[0022] 七种油样分析结果对比
[0025] 从大量测试结果可以看出，本实施例实时精确检测海洋溢油传感器可以准确测量 0· lmg/L(即 0· Ippm)至 10. 0mg/L(10ppm)浓度范围的含油海水；且在 0· lmg/L 至 10.0 mg/ L浓度范围内，R2值均大于0. 99,线性良好；相对标准偏差均小于7%，精度是高的；七种不 同油样的线性拟合斜率在〇. 04至0. 12范围内各有不同，这表明油组分差异对浓度测量有 一定影响，测量之前进行校正是必要的。
[0026] 研发的传感器经系统测试，传感器检测灵敏度达到0.05ppm，工作范围为0· 1 - lOOppm。该检测传感器具有功耗低，灵敏度高，在线处理和存储等功能。实时检测的结果可 通过不同通讯方式传输到手机、平板电脑、笔记本电脑和其它装置，也可以通过这些装置遥 控检测传感器。
[0027] 本实施例实时精确检测海洋溢油传感器达到的主要技术指标：
[0028] ?海水中石油烃浓度检测灵敏度：0· Ippm ;
[0029] ?海水中石油烃浓度检测范围：0· 1~IOOppm ;
[0030] ?海水中石油烃浓度检测准确度：0. 3ppm ;
[0031] ?检测响应时间：彡50毫秒。
【主权项】
1. 一种实时精确检测海洋溢油传感器，包括电源模块、光学探测模块、多级模拟信号 处理电路、数模转换电路、通讯模块和控制模块，其特征在于：所述光学探测模块包括可以 探测PW级10 12瓦荧光信号的超低噪声跨阻抗放大器，所述多级模拟信号处理电路包括高 通滤波器、两级Sallen-Key滤波器和可调增益放大器；所述电源模块提供工作电源，控制 模块控制光学探测模块工作，检测到信号后输出模拟信号，模拟信号通过高通滤波器和两 级Sallen-Key滤波器滤波，进一步通过可调增益放大器（VGA)放大以达到最优的电压水 平，通过数模转换电路转换为数字数据给控制模块，控制模块通过通讯模块给控制终端发 送数据并接收执行控制指令。2. 根据权利要求1所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：所述光学探测 模块还包括屏蔽SNR 10到104信号的电磁屏蔽电路。3. 根据权利要求1或2所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：还包括相 位锁定模块，所述相位锁定模块采用晶体振荡器分频后控制紫外LED的相位和荧光探测电 流的相位相互锁定。4. 根据权利要求3所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：所述电源模块 包括可充电电池单元和电缆供电单元。5. 根据权利要求3所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：控制模块设有 A/D接口和USB接口。6. 根据权利要求3所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：还包括具有SD 卡的存储电路，系统能在SD卡上以EXCEL格式存储时间、增益、荧光信号、温度和压力五类 数据，数据采样频率可设置为0. 1HZ到10HZ。7. 根据权利要求3所述的实时精确检测海洋溢油传感器，其特征在于：通讯模块包括 蓝牙单元和RS232\485接口单元。
【专利摘要】本实用新型公开了一种实时精确检测海洋溢油传感器，包括电源模块、光学探测模块、多级模拟信号处理电路、数模转换电路、通讯模块和控制模块，所述光学探测模块包括可以探测pw级(10-12瓦)荧光信号的超低噪声跨阻抗放大器，所述多级模拟信号处理电路包括高通滤波器、两级Sallen-Key滤波器和可调增益放大器；所述电源模块提供工作电源，控制模块控制光学探测模块工作，检测到信号后输出模拟信号，模拟信号通过高通滤波器和两级Sallen-Key滤波器滤波，进一步通过可调增益放大器(VGA)放大以达到最优的电压水平，通过数模转换电路转换为数字数据给控制模块，控制模块通过通讯模块给控制终端发送数据并接收执行控制指令。本实用新型采用先进的光电技技术，具有最佳灵敏度/成本比的海洋溢油污染精确检测传感器，同时将传感器单元和通讯、信号传输合为一体,以实现实时检测海洋中溢油。
【IPC分类】G01N21/64
【公开号】CN204964390
【申请号】CN201520371577
【发明人】陈永奇
【申请人】广州神和光电科技有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年6月2日