CN108254424A - 一种海水pH走航测量装置 - Google Patents

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宋金明
袁华茂
李宁
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Abstract

本发明属于海洋监测技术领域，特别涉及一种海水pH走航测量装置。包括控制系统、数据采集器、测量池、pH电极、温度电极、进水管、排水管及溢流管，其中测量池的一侧与进水管连通，另一侧与排水管和溢流管连通，pH电极和温度电极均插入测量池内、且与数据采集器连接，数据采集器与控制系统连接。本发明可以对调查海域进行走航测量，根据pH复合电极的响应速度，可以在一分钟之内完成多次测量，这样就可以使海水pH的测量密度大大增加，获得的海水pH值数据也会成几何级数增加，将会极大地提高调查效率。

Description

一种海水pH走航测量装置
技术领域
本发明属于海洋监测技术领域，特别涉及一种海水pH走航测量装置。
背景技术
众所周知，由于人类活动使大气CO2浓度不断升高，大气CO2浓度从工业革命前的280ppm上升到当前超过400ppm。由此引发了两大全球变化问题，一个是我们熟知的全球变暖，另一个就是海洋酸化。海洋酸化指的是由于海洋吸收大气中过量二氧化碳(CO2)所导致的海水pH值降低的现象。工业革命以来，大洋海水pH值已下降了0.1。海水酸性的增加，将改变海水化学的种种平衡，使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。因而，海洋酸化是当前海洋学研究的焦点之一。海水pH值作为表征海洋酸化的最基本参数，是海洋酸化研究的必测参数。
海水pH值的测量已有比较成熟的方法，最常用的就是pH计法。海洋调查时海水pH的测量主要是定点测量，即在每一个设定的调查站位用采水器采集海水，将海水采集到实验室后用pH计测量。由于海洋调查所设计的站位有限，所调查的站位相对于广阔的大洋来讲是极为稀疏的。而当前进行的全球海洋酸化研究中需要大量的海洋调查数据，目前采用的定点测量方式远远不能满足科研的需要。所以当前急需解决的不仅仅是如何将海水pH值测得更准确，更要解决的是如何在有限的调查海域和调查时间内获得更多的数据。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种海水pH走航测量装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种海水pH走航测量装置，包括控制系统、数据采集器、测量池、pH电极、温度电极、进水管、排水管及溢流管，其中测量池的一侧与进水管连通，另一侧与排水管和溢流管连通，所述pH电极和温度电极均插入所述测量池内、且与所述数据采集器连接，所述数据采集器与控制系统连接。
所述溢流管位于所述排水管的上方。
所述进水管上设有过滤装置。
所述过滤装置包括密封螺旋接头和滤网，其中密封螺旋接头包括螺纹连接的左接头和右接头，所述滤网夹在所述左接头和右接头之间。
所述滤网包括滤网边圈及固定在所述滤网边圈上的筛绢，所述筛绢为孔径为60目的尼龙筛绢。
所述pH电极和温度电极与所述测量池之间通过密封圈密封。
所述的海水pH走航测量装置，还包括与所述控制系统连接的触屏显示器和GPS定位器。
所述的海水pH走航测量装置，还包括机箱，所述控制系统、数据采集器、测量池、pH电极及温度电极均设置于所述机箱内。
所述进水管的进水口由所述机箱的一侧伸出、且通过阀门l控制。所述排水管的排水口由所述机箱的另一侧伸出、且通过阀门II控制；所述溢流管的溢流口由所述机箱的另一侧伸出、且通过阀门III控制。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明可用于海洋调查时走航测定表层海水的pH值，可以解决海洋调查站位过稀，调查数据过少的问题。
2.本发明可以对调查海域进行走航测量，根据pH复合电极的响应速度，可以在一分钟之内完成多次测量，这样就可以使海水pH的测量密度大大增加，获得的海水pH值数据也会成几何级数增加，将会极大地提高调查效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中滤网的结构示意图；
图3是本发明走航测量的测站点密度示意图；
图4是站位调查的测站点密度示意图。
图中：1为控制系统；2为触屏显示器；3为GPS定位器；4为数据采集器；5为测量池；6为pH电极；7为温度电极；8为滤网；9为密封螺旋接头；10为密封圈；11为进水口；12为排水口；13为溢流口；14为阀门l；15为阀门II；16为阀门III；17为机箱；18为进水管；19为排水管，20为溢流管，21为滤网边圈；22为筛绢。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种海水pH走航测量装置，包括控制系统1、数据采集器4、测量池5、pH电极6、温度电极7、进水管18、排水管19及溢流管20，其中测量池5的一侧与进水管18连通，另一侧与排水管19和溢流管20连通，pH电极6和温度电极7均插入测量池5内、且与数据采集器4连接，数据采集器4与控制系统1连接。
进一步地，测量池5的上端相对两侧分别设有进水口和溢流口，下端设有出水口，出水口与溢流口位于测量池5的同侧。进水口与进水管18连通，溢流口与溢流管20连通，出水口与排水管19连通，溢流管20位于排水管19的上方。
进一步地，所述海水pH走航测量装置还包括机箱17，控制系统1、数据采集器4、测量池5、pH电极6及温度电极7均设置于机箱17内。
进水管18的进水口11由机箱17的一侧伸出、且通过阀门I14控制；排水管19的排水口12由机箱17的另一侧伸出、且通过阀门II15控制；溢流管20的溢流口13由机箱17的另一侧伸出、且通过阀门III16控制。
进一步地，进水管18上设有过滤装置。过滤装置包括密封螺旋接头9和滤网8，其中密封螺旋接头9包括螺纹连接的左接头和右接头，滤网8包括滤网边圈21及固定在滤网边圈21上的筛绢22，筛绢22为孔径为60目的尼龙筛绢，滤网8夹在左接头和右接头之间，更换方便。
pH电极6和温度电极7与测量池5之间通过密封圈密封，使其不漏水，这种结构有利于pH电极6的校正与维护。
所述海水pH走航测量装置还包括与控制系统1连接的触屏显示器2和GPS定位器3。触屏显示器2主要由一块触摸显示屏组成，通过它可以实现对测量参数的设定和调整；GPS定位器3可确定测样时刻的经度和纬度，并将其传递给控制系统1。
数据采集器4可实时采集pH电极6和温度电极7的信号，并将其传递给控制系统1；pH电极6是一个测量精度达0.002的pH复合电极；温度电极7是一个温度传感器，精度为0.1℃；控制系统1由微电脑组成，并可将测量结果存储到内部存储器或输出到计算机等外部存储设备。控制系统1、触屏显示器2、GPS定位器3、数据采集器4、测量池5、pH电极6和温度电极7等一起整合进一个不锈钢材质的机箱17内，而进水口11、排水口12和溢流口13在机箱17外留有接头。
测量池5由有机玻璃制成，测量池5具有一个进水口11、一个排水口12和一个溢流口13，进水口11的最大进水量大于排水口12的最大排水量，但小于排水口12的最大排水量和溢流口13的最大排水量之和；测量池5的进水口11与外部供水管相连，在连接处装有阀门I14，在阀门I14后部装有滤网8，该滤网8可更换；测量池5的排水口12和溢流口13与外部下水系统相连，在连接处装有阀门，该阀门可控制水量的大小。
在正常工作时，将外部供水管和进水口11连接，将排水口12和溢流口13与外部下水系统连接。开始测量时，先打开阀门II15和阀门III16，为排水做好准备；再打开阀门I14将待测海水引入测量池；在待测海水进入测量池前需要经过滤网8过去大颗粒物质；当测量海水的进水量和排水量达到平衡后开始测量，pH电极6和温度电极7产生的信号先被数据采集器4采集后被输送到控制系统1，在那里信号被加工处理后还原为海水的pH值，同时GPS定位器3获得的测样时刻的经度和纬度也被输送到控制系统1，并与测定的pH值相匹配，然后将测量结果储存到内部的存储器内，也可通过电缆线输出到外部计算机等存储设备。
本发明可用于表层海水pH的走航测量。相较于传统的站位调查方式(如图4所示)，使用走航测量方式将会在相同的调查时间和调查区域内获得更多的数据，如图3所示。本发明可以对调查海域进行走航测量，根据pH复合电极的响应速度，可以在一分钟之内完成多次测量，这样就可以使海水pH的测量密度大大增加，获得的海水pH值数据也会成几何级数增加，将会极大地提高调查效率。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海水pH走航测量装置，其特征在于，包括控制系统(1)、数据采集器(4)、测量池(5)、pH电极(6)、温度电极(7)、进水管(18)、排水管(19)及溢流管(20)，其中测量池(5)的一侧与进水管(18)连通，另一侧与排水管(19)和溢流管(20)连通，所述pH电极(6)和温度电极(7)均插入所述测量池(5)内、且与所述数据采集器(4)连接，所述数据采集器(4)与控制系统(1)连接。
2.根据权利要求1所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述溢流管(20)位于所述排水管(19)的上方。
3.根据权利要求1所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述进水管(18)上设有过滤装置。
4.根据权利要求3所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述过滤装置包括密封螺旋接头(9)和滤网(8)，其中密封螺旋接头(9)包括螺纹连接的左接头和右接头，所述滤网(8)夹在所述左接头和右接头之间。
5.根据权利要求4所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述滤网(8)包括滤网边圈(21)及固定在所述滤网边圈(21)上的筛绢(22)，所述筛绢(22)为孔径为60目的尼龙筛绢。
6.根据权利要求1所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述pH电极(6)和温度电极(7)与所述测量池(5)之间通过密封圈密封。
7.根据权利要求1所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，还包括与所述控制系统(1)连接的触屏显示器(2)和GPS定位器(3)。
8.根据权利要求2-7任一项所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，还包括机箱(17)，所述控制系统(1)、数据采集器(4)、测量池(5)、pH电极(6)及温度电极(7)均设置于所述机箱(17)内。
9.根据权利要求8所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述进水管(18)的进水口(11)由所述机箱(17)的一侧伸出、且通过阀门I(14)控制。
10.根据权利要求9所述的海水pH走航测量装置，其特征在于，所述排水管(19)的排水口(12)由所述机箱(17)的另一侧伸出、且通过阀门II(15)控制；所述溢流管(20)的溢流口(13)由所述机箱(17)的另一侧伸出、且通过阀门III(16)控制。
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