CN111855303B - 主动保压原位海水取样器及其取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动保压原位海水取样器，其包括：取样器本体，取样器本体内设有隔离元件，隔离元件将取样器本体内部空间分隔为取样腔室以及非取样腔室，取样腔室具有液体进出口；以及主动控压系统，其与取样器本体连接，主动控压系统检测取样腔室和/或非取样腔室内的压力，当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于设定值后，主动控压系统向非取样腔室内加压。此外，本发明还公开了一种海水取样方法，其采用上述的主动保压原位海水取样器进行取样。该主动保压原位海水取样器采用设置主动控压系统的结构，从而可以通过主动控压系统向非取样腔室加压，由此解决了现有高压气体被动补偿技术压力变化的精度差问题，提高了保压精度。

Description

主动保压原位海水取样器及其取样方法

技术领域

本发明涉及海洋技术仪器设备领域，具体地，涉及一种保压海水取样装置及其取样方法。尤其是涉及一种主动保压原位海水取样器及其取样方法。

背景技术

在现有技术中，海水保压取样装置包括蓄压筒、蓄压活塞、连接体、样品筒以及样品活塞。上述部件共同构成了三个腔室，即蓄压腔、隔离水腔和样品腔。虽然该海水保压取样装置可以实现保压采样、储存以及提取的功能，但是其存在着几点不足，例如：该海水保压取样装置在进行取样前，由于吸水管和采样阀死区容积内预注的深海水和夹杂的环境海水(即非样品海水)不能预先排除，因此，采样时，上述的深海水以及环境海水会随着需要采样的样品一同进入样品腔内，影响样品纯度；此外，隔离水腔需要加注现场海底水，以防止样品活塞在采样移动时，残留在样品腔壁上的介质进入样品腔内，由此增加操作难度，并同时加剧了成本和采样工艺的复杂性；另外，由于该海水保压取样装置采用的是固定节流孔控制流量，随着采样的进行，蓄压腔氮气压力增高，压差越来越小，由此采样速度越来越慢，进而影响采样效率。

公开号为CN1453567A，公开日为2003年11月5日，名称为“高纯度保压深海热液取样器”的中国专利文献公开了一种高纯度保压深海热液取样器。在该专利文献所公开的技术方案中，高纯度保压深海热液取样器包括：蓄压筒、蓄压腔活塞、连接体、样品筒、阀板、取样阀、吸水管、充气阀、微量阀、微量高压泵。该专利文献所公开的技术方案实现了气体保压、非样品海水预吸并隔离和变阻尼节流控制的功能，但是该高纯度保压深海热液取样器无法对采集的海水进行主动保压，因而，保压精度不高。

又例如；公开号为CN207488005U，公开日为2018年6月12日，名称为“一种利用钛合金薄膜密封保压的扇形深海取样装置”的中国专利文献公开了一种利用钛合金薄膜密封保压的扇形深海取样装置。在该专利文献所公开的技术方案中，所述扇形深海取样装置包括扇形外壳、旋转部件、及密封保压部件；扇形外壳包括上、下底盘，旋转部件位于上、下底盘之间，密封保压部件包括两块钛合金薄膜、两个活塞及液压系统，样品腔随旋转部件转至钛合金薄膜位置时，钛合金薄膜通过内凹形变实现密封，液压系统为钛合金薄膜活塞装置进行压力补偿以达到密封保压的效果。该专利文献所公开的技术方案实现了气体保压、但是其也无法对采集的海水进行主动保压，因而，保压精度不高。

基于此，期望获得一种取样装置，该取样装置可以克服现有技术的不足，实现对待取样的样品进行主动保压，采用该取样装置取样时，保压精度高、安全性好，操作方便，使用灵活。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种主动保压原位海水取样器及其取样方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种主动保压原位海水取样器，其包括：

取样器本体，取样器本体内设有隔离元件，隔离元件将取样器本体内部空间分隔为取样腔室以及非取样腔室，取样腔室具有液体进出口；

以及主动控压系统，其与取样器本体连接，主动控压系统检测取样腔室和/或非取样腔室内的压力，当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于设定值后，主动控压系统向非取样腔室内加压。

在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，通过设置主动控压系统，使得在主动保压原位海水取样完成后，可以通过主动控压系统对非取样腔室进行主动加压动作，以克服现有技术的缺陷。由于本案采用的是主动加压补充，因此，避免了现有技术由于采用被动补偿技术所导致的压力变化进而影响保压精度的问题，由此使得本案的主动保压原位海水取样器取样时的保压精度。

此外，本发明所述的主动保压原位海水取样器由于采用主动控压系统向非取样腔室内加压，因此可以避免现有技术中采用高压气体被动补偿所导致的高压气引发的安全问题，由此使得采用本案的主动保压原位海水取样器在使用时更为安全。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，主动控压系统包括依次电连接的压力检测件、控制器以及压力生成装置，压力检测件检测取样腔室和/或非取样腔室内的压力，当取样腔室或者非取样腔室内的压力低于设定值后，控制器控制压力生成装置向非取样腔室内加压，以维持取样腔室内的压力不变。

需要说明的是，在本发明所述的技术方案中，压力生成装置可以设为泵。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，隔离元件包括第一隔离元件以及第二隔离元件，其中，第一隔离元件将取样器本体内部空间分隔为取样腔室以及非取样腔室，第二隔离元件设于非取样腔室内，其与第一隔离元件间形成加压腔；

主动保压原位海水取样器还包括：牵引装置，其与第二隔离元件连接，以牵引第二隔离元件相对取样器本体移动；

当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于设定值后，主动控压系统向加压腔内加压，以维持取样腔室内的压力不变。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，非取样腔室内预先充入一定体积的液体，当取样腔室和/或非取样腔室内的压力达到第一设定值时，主动控压系统从非取样腔室抽取液体介质，以使得隔离元件向非取样腔室所在侧移动；

当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于第二设定值时，主动控压系统向非取样腔室充入液体介质，以向非取样腔室加压，以维持取样腔室内的压力不变。

当然可以想到的是，在一些实施方式中，主动控压系统也可以向非取样腔室内充入气体介质，以向非取样腔室内加压，但是考虑到本案的取样环境处于海洋环境，因此，优选地可以采用液体介质。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，非取样腔室内预先充入一定体积的气体，当取样腔室和/或非取样腔室内的压力达到设定值时，主动控压系统向非取样腔室充入液体介质，以向非取样腔室加压，以维持取样腔室内的压力不变。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，非取样腔室内设有节流阻尼器，节流阻尼器将非取样腔室分隔为缓冲液预装区以及缓冲液收集区，其中，缓冲液预装区内预先充入一定体积的液体，缓冲液收集区内预先充入一定体积的气体；当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于设定值时，主动控压系统向缓冲液收集区充入液体介质，以向非取样腔室加压，以维持取样腔室内的压力不变。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，取样器本体包括中空的舱体，舱体一端与连接件连接，另一端与端盖螺纹连接，液体进出口设于端盖上。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，舱体与连接件和/或端盖之间的连接处具有密封结构。

优选地，在本发明所述的主动保压原位海水取样器中，主动保压原位海水取样器还包括阀，所述阀设于与所述取样腔室连接的管路上，以控制待取样样品流入、流出或封闭于取样腔室。

优选地，在本发明所述的牵引取样式主动保压原位海水取样器中，当阀为电动阀，电动阀与主动控压系统电连接，主动控压系统控制电动阀的启闭。

优选地，在本发明所述的牵引取样式主动保压原位海水取样器中，当液体进出口包括取样进口以及排液出口时，与取样进口连接的进样管路上设有单向阀，与排液出口连接的排液管路上设有开关阀。

相应地，本发明还提出了一种海水取样方法，该海水取样方法采用上述的主动保压原位海水取样器进行取样，包括步骤：

当主动保压原位海水取样器取样前，隔离元件受作用力向取样腔室所在端移动，直至取样腔室内气体排空；

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，待取样样品进入取样腔室内时，隔离元件向非取样腔室所在端移动，直至隔离元件不再移动；

当主动保压原位海水取样器进行回收时，主动控压系统检测到取样腔室或者非取样腔室内的压力低于设定值后，主动控压系统向非取样腔室内加压，以维持取样腔室内的压力不变。

需要说明的是，在一些其他的实施方式中，主动控压系统可以采用智能泵系统，将智能泵系统与取样器本体连接，压力检测件以及控制器可以采用智能泵系统中的相应装置以实现对应的功能，而无需额外再设置其他的压力检测件以及控制器。

与现有技术相比，本发明所述的主动保压原位海水取样器及其取样方法具有如下所述的优点以及有益效果：

1、本发明所述的主动保压原位海水取样器由于设置了主动控压系统，使得采用本案的主动保压原位海水取样器在采集原位海水时可以主动保压，避免了由于现有技术所采用的的高压气体被动补偿所带来的缺陷，由此极好地提高了保压精度以及安全性。

2、本发明所述的主动保压原位海水取样器使用时，取样器工作深度不需要在水面预配置，因此，使得其使用方便，灵活性好。

3、本发明所述的主动保压原位海水取样器通过主动控压系统进行加压时，加压腔内的介质与取样腔室内的样品不会混合，因而，保证了作为样品的原位海水不受污染。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的结构示意图。

图2示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的处于初始状态时的结构。

图3示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的取样腔室取样后的结构。

图4示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的主动控压系统加压时的结构。

图5为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的结构示意图。

图6示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的处于初始状态时的结构。

图7示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的取样腔室取样后的结构。

图8示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的主动控压系统加压时的结构。

图9为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的结构示意图。

图10示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的处于初始状态时的结构。

图11示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的取样腔室取样后的结构。

图12示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的主动控压系统加压时的结构。

图13为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的结构示意图。

图14示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的处于初始状态时的结构。

图15示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的取样腔室取样后的结构。

图16示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的主动控压系统加压时的结构。

附图标记：

100-取样器本体；200-隔离元件200；401-取样腔室；402-非取样腔室；500-液体进出口；301-压力检测件；302-控制器；303-压力生成装置；201-第一隔离元件；202-第二隔离元件；600-牵引装置；101-舱体；102-连接件；103-端盖；501-取样进口；502-排液出口；702-单向阀；701-开关阀；403-加压腔；800-节流阻尼器；801-缓冲液预装区；802-缓冲液收集区。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

图1至图4示意了实施例1中的主动保压原位海水取样器的结构以及工作原理。其中，图1为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的结构示意图；图2示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的处于初始状态时的结构；图3示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的取样腔室取样后的结构；图4示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例1中的主动控压系统加压时的结构。

如图1所示，在本实施方式中，主动保压原位海水取样器包括取样器本体100、第一隔离元件201、第二隔离元件202、牵引装置600以及与取样器本体100连接的主动控压系统，其中，主动控压系统包括压力检测件301、控制器302以及压力生成装置303。

需要说明的是，在本实施例中，第一隔离元件201以及第二隔离元件202可以采用活塞件。

进一步参考图1可以看出，取样器本体100包括中空的舱体101，舱体101一端与连接件102连接，另一端与端盖103螺纹连接，使得舱体101内形成封闭的空间。为了提高密封效果，可以在舱体101与连接件102和/或端盖103之间的连接处设置密封结构。第一隔离元件201设于取样器本体100内，将取样器本体内部空间(即舱体101形成的封闭空间)分隔为取样腔室401以及非取样腔室402，取样腔室402具有液体进出口，在本实施方式中，液体进出口包括取样进口501以及排液出口502。

参考图1可以看出，取样进口501以及排液出口502设于端盖103上。与取样进口501连接的进样管路上设有单向阀702，与排液出口502连接的排液管路上设有开关阀701。

需要说明的是，在本实施方式中，进样管路与排液管路不相连，但是可以想到的是，在一些其他的实施方式中，进样管路与排液管路可以连通，因此，可以在进样管路与排液管路连通的管路上设置阀，该管路与取样腔室401连接，因此，通过控制阀的方式，以控制待取样样品流入、流出或封闭于取样腔室401内。在一些进一步优选的实施方式中，阀可以采用电动阀，电动阀与控制器302电连接，通过控制控制器302控制电动阀的启闭。

第二隔离元件202设于非取样腔室402内，第二隔离元件202与第一隔离元件201间形成加压腔403。

牵引装置600包括绞盘和绞绳，绞绳一端与第二隔离元件202连接，以牵引第二隔离元件202相对取样器本体100移动。

在本实施方式中，压力检测件301检测取样腔室402内的压力，当取样腔室401内的压力低于预设值后，控制器302控制压力生成装置303向加压腔403内加压，以维持取样腔室401内的压力不变。在本实施方式中，压力生成装置303为高压注液泵，其在压力作用下，将液体介质输送至加压腔403内，以增加加压腔403内的压力，维持取样腔室401内的压力不变。控制器302可以根据上位机指令或提前预设的程序完成各项数据采集以及指令输出。

需要说明的是，液体介质可以为海水，也可以为预设置在泵吸口的其他液体。

此外，在一些其他的实施方式中，主动控压系统可以采用智能泵系统，将智能泵系统与取样器本体连接，压力检测件以及控制器可以采用智能泵系统中的相应装置以实现对应的功能，而无需额外再设置其他的压力检测件以及控制器。

结合图2至图4对所述的主动保压原位海水取样器进行取样的工作原理进行进一步说明。

如图2所示，当主动保压原位海水取样器取样前，打开开关阀701保持打开，通过从排液出口502抽吸气体，从而使得至第一隔离元件201以及第二隔离元件202沿着第一方向(即图2中F1所示方向)移动，直至取样腔室401内气体排空；

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，牵引装置600牵引第二隔离元件202沿与第一方向相反的第二方向移动，以使得第一隔离元件201沿第二方向移动，待取样样品进入取样腔室401内。

第一隔离元件201以及第二隔离元件202处于初始状态，此时，第一隔离元件201以及第二隔离元件202贴合位于舱体靠近端盖103的位置，取样腔室401与非取样腔室402内清空，开关阀701保持关闭。

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，控制器302控制牵引装置600牵引第二隔离元件202沿第二方向移动，此时，由于第二隔离元件202的移动，使得第二隔离元件202与第一隔离元件201之间的压力下降，第一隔离元件201两侧压力不同(右侧压力大于左侧压力)，因此，第一隔离元件201在压差驱动下也沿第一方向移动。由此，在取样腔室401内的压力也下降，原位海水通过单向阀702进入取样腔室401内。

随后，第二隔离元件202和第一隔离元件201移动至如图3所示的状态，此时，原位海水充盈整个取样腔室401内，取样腔室401体积达到最大。

考虑到当主动保压原位海水取样器进行回收时，随着所处深度的变浅，取样器本体100内压力开始衰减，压力检测件301测量到取样腔室401内的压力变化后上传至控制器302，控制器302驱动压力生成装置303向加压腔403内加压，加压腔403内的压力通过第一隔离元件201传递到取样腔室401，但因为第一隔离元件201的隔离，因此，加压腔403内的液体介质并不会与取样腔室401内的待取样的原位海水混合，直至收回。

实施例2

图5至图8示意了实施例2中的主动保压原位海水取样器的结构以及工作原理。其中，图5为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的结构示意图；图6示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的处于初始状态时的结构；图7示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的取样腔室取样后的结构；图8示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例2中的主动控压系统加压时的结构。

如图5所示，在本实施例中，主动保压原位海水取样器包括取样器本体100、隔离元件200以及与取样器本体100连接的主动控压系统，其中，主动控压系统包括压力检测件301、控制器302以及压力生成装置303。在本实施例中，隔离元件200采用活塞件。

进一步参考图5可以看出，取样器本体100包括中空的舱体101，舱体101一端与连接件102连接，另一端与端盖103螺纹连接，使得舱体101内形成封闭的空间。为了提高密封效果，可以在舱体101与连接件102和/或端盖103之间的连接处设置密封结构。隔离元件200设于取样器本体100内，将取样器本体内部空间(即舱体101形成的封闭空间)分隔为取样腔室401以及非取样腔室402，取样腔室401具有取样进口501以及排液出口502。参考图5可以看出，取样进口501以及排液出口502设于端盖103上。与取样进口501连接的进样管路上设有单向阀702，与排液出口502连接的排液管路上设有开关阀701。

压力检测件301检测取样腔室401内的压力，当取样腔室401内的压力低于预设值后，控制器302控制压力生成装置303向非取样腔室402内充入或抽取液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

在本实施例中，压力生成装置303为双向工作泵，因而，通过控制双向工作泵的正向转动或是反向转动实现液体介质不同流动方向，进而实现向非取样腔室402充入或是抽取液体介质。

此外，在本实施例中，控制器302可以根据上位机指令或提前预设的程序完成各项数据采集以及指令输出。

需要说明的是，液体介质可以为海水，也可以为其他液体，例如预设置在泵吸口的非海水液体。

结合图6至图8对所述的主动保压原位海水取样器进行取样的工作原理进行进一步说明。

如图6所示，取样前，在非取样腔室402内预充一定体积的液体介质，隔离元件200位于舱体靠近端盖103的位置，排液出口502处于关闭状态。

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，压力检测件301检测到在目标深度时的压力值低于预设值，并将第一信号传输给控制器302，控制器302收到第一信号后发送抽取指令至压力生成装置303。压力生成装置303收到抽取指令后，开始抽取非取样腔室402内的液体介质。此时，非取样腔室402内的压力下降，使得取样腔室401内的压力大于非取样腔室402内的压力，形成压差。隔离元件200在该压差驱动下向非取样腔室402方向移动，待取样样品(即原位海水)由此通过单向阀702从取样进口501流入取样腔室401内，直至待取样样品充满取样腔室401。

随后，隔离元件200移动至如图7所示的状态，此时，原位海水充盈整个取样腔室401内，取样腔室401体积达到最大，压力生成装置303不再抽取液体介质。

取样完成后，回收主动保压原位海水取样器，此时，主动保压原位海水取样器的结构可以参考图8。回收过程中，随着主动保压原位海水取样器所处位置的深度变浅，取样腔室401内的压力开始衰减，此时压力检测件301检测到压力变化值后，发送第二信号至控制器302，控制器302收到第二信号后发送充入指令至压力生成装置303。压力生成装置303收到充入指令后，开始向非取样腔室402充入液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

回收结束后，待取样样品可以从排液出口502处获得。

在上述过程中，由于隔离元件200的存在，因此，非取样腔室402内的液体介质与取样腔室401内的待取样样品不会互相混合，因而，本案的主动保压原位海水取样器在进行取样时可以保证待取样样品不受污染。

在一些其他的实施方式中，压力生成装置303可以包括两个单向压力调节装置，例如可以设置为包括两个泵，其中一个泵用于抽取液体介质，另一个泵用于充入液体介质。

实施例3

图9至图12示意了实施例3中的主动保压原位海水取样器的结构以及工作原理。其中，图9为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的结构示意图；图10示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的处于初始状态时的结构；图11示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的取样腔室取样后的结构；图12示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例3中的主动控压系统加压时的结构。

如图9所示，在本实施例中，主动保压原位海水取样器包括取样器本体100、隔离元件200以及与取样器本体100连接的主动控压系统，其中，主动控压系统包括压力检测件301、控制器302以及压力生成装置303。在本实施例中，隔离元件200采用活塞件。

进一步参考图9可以看出，取样器本体100包括中空的舱体101，舱体101一端与连接件102连接，另一端与端盖103螺纹连接，使得舱体101内形成封闭的空间。为了提高密封效果，可以在舱体101与连接件102和/或端盖103之间的连接处设置密封结构。隔离元件200设于取样器本体100内，将取样器本体内部空间(即舱体101形成的封闭空间)分隔为取样腔室401以及非取样腔室402，取样腔室401具有液体进出口500，液体进出口500设于端盖103上，并且与液体进出口500连接的管路上设有开关阀701。

压力检测件301检测取样腔室401内的压力，当取样腔室401内的压力低于预设值后，控制器302控制压力生成装置303向非取样腔室402内充入液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

在本实施例中，压力生成装置303为主动控压泵，主动控压泵通过泵入液体，从而起到保压的作用。

此外，在本实施例中，控制器302可以根据上位机指令或提前预设的程序完成各项数据采集以及指令输出。

需要说明的是，液体介质可以为海水，也可以为其他液体，例如预设置在泵吸口的非海水液体。

结合图10至图12对所述的主动保压原位海水取样器进行取样的工作原理进行进一步说明。

如图10所示，取样前，在非取样腔室402内预充一定体积的气体介质，该气体介质可以为压力低于1bar的空，也可以为氮气，还可以为其他惰性气体，并且与此同时，取样腔室401内抽真空，隔离元件200位于舱体靠近端盖103的位置，液体进出口500处于关闭状态。

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，打开液体进出口500所在的开关阀701，待取样样品通过自身的压力进入取样腔室401内，而非取样腔室内402内的气体由于被压缩而变成体积可以忽略的极小区域，此时隔离元件200移动至如图11所示位置。此时，原位海水充盈整个取样腔室401内，取样腔室401体积达到最大。

取样完成后，回收主动保压原位海水取样器，此时，主动保压原位海水取样器的结构可以参考图12。回收过程中，随着主动保压原位海水取样器所处位置的深度变浅，取样腔室401内的压力开始衰减，此时压力检测件301检测到压力变化值后，发送信号至控制器302，控制器302收到信号后发送加压指令至压力生成装置303。压力生成装置303收到加压指令后，开始向非取样腔室402充入液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

回收结束后，待取样样品可以从液体进出口500处获得。

在上述过程中，由于隔离元件200的存在，因此，非取样腔室402内的液体介质与取样腔室401内的待取样样品不会互相混合，因而，本案的主动保压原位海水取样器在进行取样时可以保证待取样样品不受污染。

实施例4

图13至图16示意了实施例4中的主动保压原位海水取样器的结构以及工作原理。图13为本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的结构示意图；图14示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的处于初始状态时的结构；图15示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的取样腔室取样后的结构；图16示意性地显示了本发明所述的主动保压原位海水取样器在实施例4中的主动控压系统加压时的结构。

如图13所示，在本实施例中，主动保压原位海水取样器包括取样器本体100、隔离元件200以及与取样器本体100连接的主动控压系统，其中，主动控压系统包括压力检测件301、控制器302以及压力生成装置303。在本实施例中，隔离元件200采用活塞件。

进一步参考图13可以看出，取样器本体100包括中空的舱体101，舱体101一端与连接件102连接，另一端与端盖103螺纹连接，使得舱体101内形成封闭的空间。为了提高密封效果，可以在舱体101与连接件102和/或端盖103之间的连接处设置密封结构。隔离元件200设于取样器本体100内，将取样器本体内部空间(即舱体101形成的封闭空间)分隔为取样腔室401以及非取样腔室，取样腔室401具有液体进出口500，液体进出口500设于端盖103上，并且与液体进出口500连接的管路上设有开关阀701。并且在本实施方式中，非取样腔室内设有节流阻尼器800，节流阻尼器800将非取样腔室分隔为缓冲液预装区801以及缓冲液收集区802，其中，缓冲液预装区802内预先充入一定体积的液体，缓冲液收集区801内预先充入一定体积的气体，该气体可以为压力低于1bar的空气，也可以为氮气，或者也可以为其他惰性气体。当取样腔室和/或非取样腔室内的压力低于设定值时，主动控压系统向缓冲液收集区801充入液体介质，以向非取样腔室加压，以维持取样腔室401内的压力不变。

压力检测件301检测取样腔室401内的压力，当取样腔室401内的压力低于预设值后，控制器302控制压力生成装置303向非取样腔室402内充入液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

在本实施例中，在本实施例中，压力生成装置303为主动控压泵，主动控压泵通过泵入液体，从而起到保压的作用。此外，在本实施例中，控制器302可以根据上位机指令或提前预设的程序完成各项数据采集以及指令输出。

需要说明的是，液体介质可以为海水，也可以为其他液体，例如预设置在泵吸口的非海水液体。

结合图14至图16对所述的主动保压原位海水取样器进行取样的工作原理进行进一步说明。

如图14所示，缓冲液预装区801注满液体，缓冲液收集区802充满压力低于1bar的空气或氮气或其他惰性气体，压力差使得隔离元件200位于舱体靠近端盖103的位置，且取样腔室401内抽真空，液体进出口500处于关闭状态。

当主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，打开液体进出口500所在的开关阀701，待取样样品通过自身的压力进入取样腔室401内，在取样腔室401的待取样样品的压力作用下，缓冲液预装区801内的液体向缓冲液收集区802流动，因节流阻尼器800的作用，其流速慢，使得待取样样品(即原位海水)进入取样腔室401内的速度也较慢，较慢的流速使得原位海水中的分子不会因阀口的剪切而被破坏。当缓冲液收集区802饱和后，取样结束。隔离元件200可以将非取样腔室的压力传递到取样腔室401，但隔离元200件使得取样腔室与非取样腔室间的液体不能混合。

取样完成后，回收主动保压原位海水取样器，此时，主动保压原位海水取样器的结构可以参考图15。回收过程中，随着主动保压原位海水取样器所处位置的深度变浅，取样腔室401内的压力开始衰减，此时压力检测件301检测到压力变化值后，发送信号至控制器302，控制器302收到信号后发送加压指令至压力生成装置303。压力生成装置303收到加压指令后，开始向非取样腔室402充入液体介质，以维持取样腔室401内的压力不变。

回收结束后，待取样样品可以从液体进出口500处获得。

在上述过程中，由于隔离元件200的存在，因此，非取样腔室402内的液体介质与取样腔室401内的待取样样品不会互相混合，因而，本案的主动保压原位海水取样器在进行取样时可以保证待取样样品不受污染。

实施例5

实施例5中的主动保压原位海水取样器，其结构与实施例1中的主动保压原位海水取样器的结构基本一致，其区别在于，主动控压系统可以采用智能泵系统，也就是说，在实施例5中，将智能泵系统与取样器本体1连接，因此，在实施例5中，无需额外再设置其他的压力检测件以及控制器，而是可以采用智能泵系统中的相应装置以实现对应的功能。

实施例6

实施例6中的主动保压原位海水取样器，其结构与实施例1中的主动保压原位海水取样器的结构基本一致，其区别在于，实施例1中的进样管路与排液管路不相连，但是在实施例6中，进样管路与排液管路可以连通，因此，实施例6中的主动保压原位海水取样器仅在进样管路与排液管路连通的管路上设置阀。由于该进样管路与排液管路连通的管路与取样腔室连接，因此，可以通过控制该阀的方式，实现改变流入或流出取样腔室的待取样样品的流动路径。

在一些进一步优选的实施例中，该阀可以采用电动阀。并且，尤其是，电动阀可以与主动控压系统的控制器电连接，由此可以通过控制控制器，以控制电动阀的启闭。

需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。

此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种主动保压原位海水取样器，其特征在于，包括：

取样器本体（100），所述取样器本体（100）内设有隔离元件（200），所述隔离元件（200）将取样器本体（100）内部空间分隔为取样腔室（401）以及非取样腔室（402），所述取样腔室（401）具有液体进出口（500）；

以及主动控压系统，其与所述取样器本体（100）连接，所述主动控压系统检测所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力，当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力低于设定值后，所述主动控压系统向非取样腔室（402）内加压；

所述主动控压系统包括依次电连接的压力检测件（301）、控制器（302）以及压力生成装置（303），所述压力检测件（301）检测所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力，当所述取样腔室（401）或者非取样腔室（402）内的压力低于设定值后，所述控制器（302）控制所述压力生成装置（303）向非取样腔室（402）内加压，以维持取样腔室（401）内的压力不变。

2.根据权利要求1所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述隔离元件（200）包括第一隔离元件（201）以及第二隔离元件（202），其中，第一隔离元件（201）将取样器本体（100）内部空间分隔为取样腔室（401）以及非取样腔室（402），第二隔离元件（200）设于所述非取样腔室（402）内，其与第一隔离元件（201）间形成加压腔（403）；

所述主动保压原位海水取样器还包括：牵引装置（600），其与第二隔离元件（202）连接，以牵引所述第二隔离元件（200）相对所述取样器本体（100）移动；

当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力达到设定值后，所述主动控压系统向加压腔（403）内加压，以维持取样腔室（401）内的压力不变。

3.根据权利要求1所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述非取样腔室（402）内预先充入一定体积的液体，当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力达到第一设定值时，所述主动控压系统从非取样腔室（402）抽取液体介质，以使得隔离元件（200）向非取样腔室（402）所在侧移动；

当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力低于第二设定值时，所述主动控压系统向非取样腔室（402）充入液体介质，以向非取样腔室（402）加压，以维持取样腔室（401）内的压力不变。

4.根据权利要求1所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述非取样腔室（402）内预先充入一定体积的气体，当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力低于设定值时，主动控压系统向非取样腔室（402）充入液体介质，以向非取样腔室（402）加压，以维持取样腔室（401）内的压力不变。

5.根据权利要求1所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述非取样腔室内设有节流阻尼器（800），所述节流阻尼器（800）将非取样腔室（402）分隔为缓冲液预装区(801)以及缓冲液收集区(802)，其中，所述缓冲液预装区(801)内预先充入一定体积的液体，所述缓冲液收集区(802)内预先充入一定体积的气体；当所述取样腔室（401）和/或非取样腔室（402）内的压力低于设定值时，所述主动控压系统向缓冲液收集区(802)充入液体介质，以向非取样腔室(402)加压，以维持取样腔室(401)内的压力不变。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述取样器本体(100)包括中空的舱体(101)，所述舱体(101)一端与连接件(102)连接，另一端与端盖(103)螺纹连接，所述液体进出口(500)设于所述端盖(102)上。

7.根据权利要求6所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述舱体(101)与所述连接件(102)和/或所述端盖(103)之间的连接处具有密封结构。

8.根据权利要求6所述的主动保压原位海水取样器，其特征在于，所述主动保压原位海水取样器还包括阀，所述阀设于与所述取样腔室(401)连接的管路上，以控制待取样样品流入、流出或封闭于取样腔室(401)。

9.一种海水取样方法，其特征在于，所述海水取样方法采用如权利要求1-8中任意一项所述的主动保压原位海水取样器进行取样，包括步骤：

当所述主动保压原位海水取样器取样前，隔离元件(200)受作用力向取样腔室(401)所在端移动，直至取样腔室(401)内气体排空；

当所述主动保压原位海水取样器下潜到取水目标深度时，待取样样品进入取样腔室内(401)时，隔离元件(200)向非取样腔室(402)所在端移动，直至隔离元件(200)不再移动；

当所述主动保压原位海水取样器进行回收时，所述主动控压系统检测到所述取样腔室(401)或者非取样腔室(402)内的压力低于设定值后，所述主动控压系统向非取样腔室(402)内加压，以维持所述取样腔室(402)内的压力不变。