CN120820364A - 一种可以测量水深的水质采样器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可以测量水深的水质采样器，包括：采样桶、桶盖、拉绳、滤筒、活动底盖和深度探测模块，其中，桶盖可拆卸设置在采样桶的顶部开口处，桶盖上开设有上水流端口；拉绳设置在桶盖上；滤筒可拆卸设置在采样桶内；采样桶底部开设有下水流端口，活动底盖可开合设置在下水流端口处；活动底盖被配置为打开状态：活动底盖受外部水样挤压向采样桶内打开，采样液体由下水流端口进入至采样桶内；闭合状态；活动底盖受自身重力和采样桶内水样的重力作用抵接在下水流端口处，以封闭下水流端口；深度探测模块可拆卸设置在采样桶外。本申请不仅能够减少取样后的二次处理，还能够稳定取样，并实现水深深度的实时反馈。

Description

一种可以测量水深的水质采样器

技术领域

本申请涉及采样技术领域，特别涉及一种可以测量水深的水质采样器。

背景技术

水质采样是水环境监测、污染溯源、生态研究的重要手段，水质采样器作为野外水环境监测、应急污染溯源的核心工具，其操作便捷性、深度准确性及环境适应性直接决定采样效率与数据可靠性。

相关技术中，水质采样器仅通过采样桶直接采集水体原水，采集过程中，水中的悬浮颗粒（如泥沙、藻类、有机碎屑）会随水样一同进入采样桶，通常需要进行二次处理，才能够用于水质检测，且现有的水质采样器采用顶部开口的固定底结构，采集水样时需先将采样桶倒置下放，到达目标深度后再翻转正置取水，操作过程中易因翻转动作扰动水体，导致不同深度的水样混层，破坏分层采样的代表性。

另外，现有的水质采样器下放采水器时，仅能通过拉绳下放长度间接判断深度，无法实时知晓采水器在水下的具体位置，若需采集特定深度的分层水样，需反复下放、提升水质采样器进行试探，延长操作时间，在应急监测场景中，缺乏实时反馈更易错过最佳采样时机，影响污染溯源效率。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

为达到上述目的，本申请第一方面提出了一种可以测量水深的水质采样器，包括：采样桶、桶盖、拉绳、滤筒、活动底盖和深度探测模块，其中，所述桶盖可拆卸设置在所述采样桶的顶部开口处，所述桶盖上开设有上水流端口；所述拉绳设置在所述桶盖上；所述滤筒可拆卸设置在所述采样桶内；所述采样桶底部开设有下水流端口，所述活动底盖可开合设置在所述下水流端口处；所述活动底盖被配置为打开状态：所述活动底盖受外部水样挤压向所述采样桶内打开，采样液体由所述下水流端口进入至所述采样桶内；闭合状态；所述活动底盖受自身重力和所述采样桶内水样的重力作用抵接在所述下水流端口处，以封闭所述下水流端口；所述深度探测模块可拆卸设置在所述采样桶外。

另外，根据本申请上述提出的可以测量水深的水质采样器还可以具有如下附加的技术特征：

作为上述技术方案的进一步描述：所述采样桶底部内设置有安装部，所述安装部上开设有螺纹槽，所述滤筒螺纹连接于所述安装部上。

作为上述技术方案的进一步描述：所述活动底盖包括转动臂、盖板和配重块，其中，所述转动臂可转动设置在所述采样桶内；所述盖板设置在所述转动臂上，其中，闭合状态下，所述盖板抵接在所述下水流端口上；所述配重块设置在所述盖板底部。

作为上述技术方案的进一步描述：所述转动臂的枢转端上设置有用于复位的弹簧。

作为上述技术方案的进一步描述：所述深度探测模块包括导气管、控制器和压力接收器，其中，所述控制器设置在所述导气管上；所述压力接收器连通设置在所述导气管的底部；所述压力接收器与所述控制器电性相连；其中，所述导气管的顶部通过固定结构固定于所述桶盖上。

作为上述技术方案的进一步描述：所述控制器上设有显示屏和功能按键，所述控制器内集成有数据存储模块、锂电池和无线通信模块，其中，所述数据存储模块用于存储所述压力接收器采集的压力数据及换算后的深度数据；所述锂电池为控制器和压力接收器供电；所述无线通信模块用于将数据无线传输至外部终端设备。

作为上述技术方案的进一步描述：所述深度探测模块还包括压缩装置，其中，所述压缩装置通过连通头与所述导气管和所述压力接收器相互相通，以对所述导气管内增加空气压力。

作为上述技术方案的进一步描述：所述采样桶底部设置有防护支架。

作为上述技术方案的进一步描述：所述采样桶与所述深度探测模块通过快拆卡箍相连，其中，所述采样桶底部外壁上设置有环形的肩部，所述快拆卡箍抵接在肩部上。

根据本申请的可以测量水深的水质采样器，通过在采样桶内设置有滤筒，水样采集过程中可直接拦截水中泥沙、藻类、有机碎屑等悬浮颗粒，无需在采样后对水样进行二次过滤处理，单批次采样时间更短，同时确保采集的水样可直接用于水质成分分析，保障检测数据的准确性；本采样器采用活动底盖的方式，能够在取样桶下沉时，通过水流压力即可自动开启，无需人工翻转采样桶；上提时自动实现紧密密封，全程无需改变采样桶姿态，有效防止不同深度水体因翻转扰动而混层；另外，本申请设置有深度探测模块，通过水深压力可实时显示 水深数据，操作人员下放采样器时，无需通过拉绳长度估算深度，可通过深度探测模块实时读数精准定位目标深度。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请一个实施例的可以测量水深的水质采样器的结构示意图；

图2是根据本申请一个实施例的采样桶与桶盖的连接结构示意图；

图3是根据本申请一个实施例的采样桶的内部结构示意图；

图4是根据本申请一个实施例的局部A放大结构示意图；

图5是根据本申请一个实施例的深度探测模块的结构示意图；

如图所示：

100、采样桶；101、下水流端口；102、安装部；103、肩部；200、桶盖；201、上水流端口；300、拉绳；400、滤筒；500、活动底盖；510、转动臂；520、盖板；530、配重块；600、深度探测模块；601、连通头；602、快拆卡箍；610、导气管；620、控制器；630、压力接收器；640、压缩装置。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面结合附图来描述本申请实施例的可以测量水深的水质采样器。

如图1至图4所示，本申请实施例的可以测量水深的水质采样器，可包括采样桶100、桶盖200、拉绳300、滤筒400、活动底盖500和深度探测模块600。

其中，桶盖200可拆卸设置在采样桶100的顶部开口处，桶盖200上开设有上水流端口201。

需要说明的是，桶盖200与采样桶100的顶部开口处螺纹相连，相关工作人员可通过旋转桶盖200，使得桶盖200与采样桶100脱离，以便于清洗采样桶100内部。

拉绳300设置在桶盖200上，滤筒400可拆卸设置在采样桶100内，采样桶100底部开设有下水流端口101，活动底盖500可开合设置在下水流端口101处。

需要说明的是，滤筒400上开设有多个滤孔，以截悬浮物，进行过滤，且滤筒400的安装位置靠近采样桶100的中心轴线，水样通过滤筒400存在于采样器100内，以保证水样能够经过滤网400的多个滤孔过滤后，暂存在采样器100内。

作为一种可能的情况，采样桶100底部内设置有安装部102，安装部102上开设有螺纹槽，滤筒400螺纹连接于安装部102上。

可以理解的是，相关工作人员可将桶盖200拆卸后，通过转动滤筒400的方式，将滤筒400与采样桶100分离，便于进行清洁。

活动底盖500被配置为打开状态：活动底盖500受外部水样挤压向采样桶100内打开，水样由下水流端口101进入至采样桶100内。

闭合状态；活动底盖500受自身重力和采样桶100内水样的重力作用抵接在下水流端口101处，以封闭下水流端口101。

为清楚说明活动底盖500，在本申请的一个实施例中，如图4所示，活动底盖500包括转动臂510、盖板520和配重块530。

其中，转动臂510可转动设置在采样桶100内，盖板520设置在转动臂510上，其中，闭合状态下，盖板520抵接在下水流端口101上，配重块530设置在盖板520底部，为进一步提高盖板520对下水流端口101的密封性，盖板520底部的周圈设置有密封圈。

作为一种可能的情况，转动臂510的枢转端上设置有用于复位的弹簧。

深度探测模块600可拆卸设置在采样桶100外。

具体而言，在进行水质采样前，相关工作人员手持拉绳300，将装置抛入采样点。

采样桶100沉入水中，在采样过程中，深度探测模块600实时显示水深数据，操作人员可通过水深数据判断下放进度。

随着采样桶100下沉，水下压力逐渐增大，当压力达到阈值（如 0.5bar），盖板520被推动向采样桶100内转动，此时转动臂510带动弹簧蓄力，下水流端口101打开后，外部水样通过下水流端口101进入，首先流经滤筒400，水中泥沙、藻类等悬浮颗粒被滤筒400拦截，洁净水样继续向上填充采样桶100内部，桶内原有空气通过桶盖200的上水流端口201缓慢排出。

当深度探测模块600显示的水深达到目标值，操作人员停止释放拉绳300，保持采样器在该深度稳定停留，停留期间，水样持续通过下水流端口101进入采样桶100，直至桶内完全充满，相关工作人员可通过拉绳300张力判断，水样充满后采样器重量增加，拉绳300张力明显变大，操作人员手部可感；此过程中，滤筒400持续拦截杂质，确保采样桶100内水样纯净，无需后续过滤。

然后操作人员匀速向上提拉绳300，速度控制在 0.5m/s 以内，避免采样桶100快速上升导致桶内水样晃动冲击活动底盖500，随着采样桶100上升，在配重块530重力和采样桶100内水样的共同作用下，弹簧释放蓄力，转动臂510反向转动，带动盖板520向下降落，直至盖板520紧密抵接下水流端口101的边缘，防止水样泄漏或上层水体混入桶内，确保水样仅为目标深度的水体。

采样器上岸后，操作人员旋转桶盖200，打开采样桶100顶部开口，将水样倒出，由于滤筒400的拦截，水样可直接用于水质成分分析、微生物检测等。

在本申请的一个实施例中，如图5所示，深度探测模块600包括导气管610、控制器620和压力接收器630。

其中，控制器620设置在导气管610上，压力接收器630连通设置在导气管610的底部，压力接收器630与控制器620电性相连，其中，导气管610的顶部通过固定结构固定于桶盖200上。

需要说明的是，随着水深增加时，水下压力挤压导气管610，使导气管610内压力升高，通过压力传感器实时采集导气管610内的气压变化量，反向推算入水深度，实现管内压力变化向水深深度的转化。

可以理解的是，压力接收器630内置的压力传感器接收气体压力的变化，并不与外接水分接触，从而降低了部分电子式设备在潮湿环境中稳定性不足的问题。

作为一种可能的情况，控制器620上设有显示屏和功能按键，控制器620内集成有数据存储模块、锂电池和无线通信模块。

其中，数据存储模块用于存储压力接收器630采集的压力数据及换算后的深度数据，锂电池为控制器620和压力接收器630供电，无线通信模块用于将数据无线传输至外部终端设备（例如手机或手持设备）。

可以理解的是，相关工作人员可通过外部终端设备在岸上看到采样下沉的具体深度。

为清楚说明上一实施例，在本申请的一个实施例中，深度探测模块600还包括压缩装置640，其中，压缩装置640通过连通头601与导气管610和压力接收器630相互相通，以对导气管610内增加空气压力。

作为一种可能的情况，压缩装置640包括腔体、活塞头和转动杆，其中，腔体的一端与连通头601相连通，另一端与转动杆螺纹相连，活塞头密封滑动设置在腔体内，且转动杆的端部与活塞头可转动相连，相关工作人员可通过对转动杆的转动，使得转动杆向腔体内推动，从而带动活塞头挤压腔体内的空气，从而使得导气管610内的空气压力增加。

举例而言，常压导气管610（初始 1atm）在30m水深时，管内压力需从1atm升至4atm，压力跨度达 3atm，且需覆盖常压、低压、高压的全区间，压力传感器若要适配这种大跨度，需兼顾低量程（1atm 附近）与高量程（4atm 附近）的测量精度，但传感器的量程覆盖越宽，对细微压力变化的分辨能力越弱。

例如，30m 水深对应的压力变化是 3atm，若要识别 0.1m 分层采样所需的0.01atm 细微压力变化（0.1m 水深对应压力差），在1-4atm大跨度中，该细微变化仅占总跨度的3.3%，易被传感器的固有误差或环境干扰掩盖。

而预增压至1.5-2.5atm 后，30m水深时管内压力仍从初始值升高，压力跨度不变，但测量区间从宽幅全量程缩小为窄幅中高量程，传感器无需处理常压到高压的量程切换，可预先校准窄区间的测量精度，则对0.01atm的细微压力变化的分辨能力显著提升。

另外，通过对导气管610内增压，降低导气管610形变量，能够减少管壁弹性形变带来的机械误差。

由此，针对现有深度探测中导气管610压力变化跨度大、形变量高导致精度偏差的问题，本采样器在深度探测模块600中集成压缩装置640，可预先向导气管610内增压预设初始压力，能显著降低下潜过程中导气管610的形变量：相较于常压导气管610在水深时压力跨度，预增压后压力跨度更小，且变形量也更小，无需处理常压到高压的大跨度压力数据，压力接收器630可在预设的窄区间内聚焦深度对应的细微压力变化，减少气体热胀冷缩、水流冲击对压力数据的干扰，使0-30m 水深的探测精度达到0.1米，为高精度分层采样提供更可靠的深度数据支撑。

在本申请的一个实施例中，采样桶100底部设置有防护支架。

需要说明的是，防护支架采用316L不锈钢材质，防止水底泥沙堵塞。

在本申请的一个实施例中，采样桶100与深度探测模块600通过快拆卡箍602相连，其中，采样桶100底部外壁上设置有环形的肩部103，快拆卡箍602抵接在肩部103上。

可以理解的是，深度探测模块600的压力采集端（即压力接收器630）可偏移设置在采样桶100的下方，以避免深度探测模块600影响取样。

需要说明的是，深度探测模块600固定在快拆卡箍602上，通过对快拆卡箍602的快速拆卸，能够快速安装深度探测模块600，以便于在进行运输分离存放。

综上，根据本申请实施例的可以测量水深的水质采样器，通过在采样桶100内设置有滤筒400，水样采集过程中可直接拦截水中泥沙、藻类、有机碎屑等悬浮颗粒，无需在采样后对水样进行二次过滤处理，单批次采样时间更短，同时确保采集的水样可直接用于水质成分分析，保障检测数据的准确性；本采样器采用活动底盖500的方式，能够在取样桶下沉时，通过水流压力即可自动开启，无需人工翻转采样桶100；上提时自动实现紧密密封，全程无需改变采样桶100姿态，有效防止不同深度水体因翻转扰动而混层；另外，本申请设置有深度探测模块600，通过水深压力可实时显示 水深数据，操作人员下放采样器时，无需通过拉绳300长度估算深度，可通过深度探测模块600实时读数精准定位目标深度。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，包括：采样桶（100）、桶盖（200）、拉绳（300）、滤筒（400）、活动底盖（500）和深度探测模块（600），其中，

所述桶盖（200）可拆卸设置在所述采样桶（100）的顶部开口处，所述桶盖（200）上开设有上水流端口（201）；

所述拉绳（300）设置在所述桶盖（200）上；

所述滤筒（400）可拆卸设置在所述采样桶（100）内；

所述采样桶（100）底部开设有下水流端口（101），所述活动底盖（500）可开合设置在所述下水流端口（101）处；

所述活动底盖（500）被配置为

打开状态：所述活动底盖（500）受外部水样挤压向所述采样桶（100）内打开，水样由所述下水流端口（101）进入至所述采样桶（100）内；

闭合状态；所述活动底盖（500）受自身重力和所述采样桶（100）内水样的重力作用抵接在所述下水流端口（101）处，以封闭所述下水流端口（101）；

所述深度探测模块（600）可拆卸设置在所述采样桶（100）外。

2.根据权利要求1中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述采样桶（100）底部内设置有安装部（102），所述安装部（102）上开设有螺纹槽，所述滤筒（400）螺纹连接于所述安装部（102）上。

3.根据权利要求1中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述活动底盖（500）包括转动臂（510）、盖板（520）和配重块（530），其中，

所述转动臂（510）可转动设置在所述采样桶（100）内；

所述盖板（520）设置在所述转动臂（510）上，其中，闭合状态下，所述盖板（520）抵接在所述下水流端口（101）上；

所述配重块（530）设置在所述盖板（520）底部。

4.根据权利要求3中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述转动臂（510）的枢转端上设置有用于复位的弹簧。

5.根据权利要求1中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述深度探测模块（600）包括导气管（610）、控制器（620）和压力接收器（630），其中，

所述控制器（620）设置在所述导气管（610）上；

所述压力接收器（630）连通设置在所述导气管（610）的底部；

所述压力接收器（630）与所述控制器（620）电性相连；

其中，所述导气管（610）的顶部通过固定结构固定于所述桶盖（200）上。

6.根据权利要求5中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述控制器（620）上设有显示屏和功能按键，所述控制器内集成有数据存储模块、锂电池和无线通信模块，其中，

所述数据存储模块用于存储所述压力接收器（630）采集的压力数据及换算后的深度数据；

所述锂电池为控制器和压力接收器供电；

所述无线通信模块用于将数据无线传输至外部终端设备。

7.根据权利要求5中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述深度探测模块（600）还包括压缩装置（640），其中，所述压缩装置（640）通过连通头（601）与所述导气管（610）和所述压力接收器（630）相互相通，以对所述导气管（610）内增加空气压力。

8.根据权利要求1中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述采样桶（100）底部设置有防护支架。

9.根据权利要求1中所述的一种可以测量水深的水质采样器，其特征在于，所述采样桶（100）与所述深度探测模块（600）通过快拆卡箍（602）相连，其中，所述采样桶（100）底部外壁上设置有环形的肩部（103），所述快拆卡箍（602）抵接在肩部（103）上。