CN201876323U - 热流原位探测系统 - Google Patents

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CN201876323U CN201020202774XU CN201020202774U CN201876323U CN 201876323 U CN201876323 U CN 201876323U CN 201020202774X U CN201020202774X U CN 201020202774XU CN 201020202774 U CN201020202774 U CN 201020202774U CN 201876323 U CN201876323 U CN 201876323U
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徐行
吴来杰
罗贤虎
陈光华
万芃
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Guangzhou Marine Geological Survey
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Guangzhou Marine Geological Survey
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Abstract

本实用新型公开了一种热流原位探测系统,主要完成地温梯度测量和海底沉积物热导率原位测量两大任务,设有温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元,温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元采用经微处理器统一控制;所述热脉冲电源及控制电路单元作为进行海底沉积物热导率测试时的恒流源。整个系统采用系统电源模块供电;本实用新型结构简单易操作方便,功能全面,性能优越,具有极高的测量精度,可方便地实现测量数据的采集保存及分析处理,非常适合于海底科学考察、技术试验等。

Description

热流原位探测系统
技术领域
本实用新型涉及一种测量技术,具体的是指地温梯度测量和海底沉积物热导率的原位测量。
背景技术
目前的科学考察中所采用的热流原位探测系统,典型的可分为:
(1)以德国的热流原位探测系统为代表,主要包括电池电量检测、参数设置、读取数据、清除数据、保存数据、实时测量及校准发射热脉冲等功能,但是该设备收放不够方便。
(2)以台湾大学HR-3型热流计为代表,主要包括电池电量检测、参数设置、读取数据、清除数据、保存原始数据、发射热脉冲等功能,但是该设备的测量系统采用命令式界面,操作复杂不直观。
实用新型内容
本实用新型参考现有技术的优势,并针对其不足,提供了一种功能全面、操作方便的热流原位探测系统。
为实现上述技术方案,本实用新型采用了如下技术方案:
热流原位探测系统,主要完成地温梯度测量和海底沉积物热导率原位测量两大任务。设有温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元,温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元采用经微处理器统一控制。所述热脉冲电源及控制电路单元作为进行海底沉积物热导率测试时的恒流源。
该系统的微处理器通过USB接口与PC机进行连接,然后按如下 步骤操作:(1)设定好仪器的时钟和测试的数据采样速率;
(2)仪器下海,进行触底判断、地温梯度测量和热导率原位测量工作;
(3)回收仪器,打开通讯接口,读取数据到PC机。
作为上述技术方案的改进,所述的温度检测与记录单元是一个基于嵌入式系统(单片机)的数据采集与记录部分,设有高精度信号检测电路,该检测电路包括精密参考电压基准、20路测温电桥、高精度信号处理电路、多通道模拟开关电路、24位A/D转换电路、非易失性RAM数据存储电路、实时钟电路,以及微处理器等。微处理器分别与24位A/D转换器、非易失性RAM数据存储器、实时钟电路连接,微处理器还与系统电源模块连接,RAM数据存储器、多通道模拟开关等也分别与系统电源模块连接。整个电路由两个12V串联蓄电池提供电源;多路测温电桥由20路YSI55032热敏电阻与三个高精度和高温度稳定性的金属膜参考电阻组成,其工作电源采用精密参考电压基准,通过多通道模拟开关电路与A/D转换器连接。经多路模拟开关电路切换将不同的热敏电阻分别接入桥路,通过精密参考电压基准将电阻测量值转变为电压测量值,被测量值经信号处理后通过24位A/D转换器单元送入微处理器中进行处理,并将测量结果存储到RAM数据存储器中;实时钟电路为微处理器提供时钟。
作为上述技术方案的改进,所述的温度检测与记录单元设有USB数据通讯接口电路,以实现系统与PC机之间的通讯。其中接口芯片为CP2102,以实现USB2.0到UART的转换。
作为上述技术方案的改进,整个系统由系统电源模块供电,该模块用两个12V蓄电池串联供电,即采用24V电池电压为各部分电路提供工作电源。
基于上述技术方案的构思,本系统可胜任海底地温梯度测量及海底沉积物热导率的原位测量等任务。
和现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
结构简单易操作方便,功能全面,性能优越,具有极高的测量精度,可方便地实现测量数据的采集保存及分析处理,非常适合于海底科学考察、技术试验等。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的温度检测与记录单元的原理图。
图3是本实用新型的热脉冲电源及控制电路单元的原理图。
图4是本实用新型的电源模块的原理图。
图5是本实用新型的系统工作流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
如图1所示,热流原位探测系统,设有温度检测与记录单元1和热脉冲电源及控制电路单元2,温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元采用经微处理器统一控制;微处理器与计算机4之间可相互通信;整个系统采用系统电源模块3供电。
如图1和图2所示,所述的温度检测与记录单元1包括高精度信号检测电路11、微处理器12及USB数据通讯接口电路13,其中检测电路11包括精密基准参考电压111、20路测温电桥、多通道模拟开关电路113、高精度信号处理电路114、24位A/D转换电路115、实时钟电路116、非易失性RAM数据存储电路117,以及微处理器等12。微处理器12分别与24位A/D转换器115、非易失性RAM数据存储器117、实时钟电路连接116,微处理器15还与系统电源模块3连接,RAM数据存储器117、多通道模拟开关113等也分别与系统电源模块3连接。整个电路由两个12V串联蓄电池提供电源;20路测温电桥由20路YSI55032热敏电阻112与三个高精度和高温度稳定性的金属膜参考电阻组成,经多路模拟开关电路113切换将不同的热敏电阻分别接入桥路,通过精密基准参考电压111将电阻测量值转变为电压测量值,被测量值经信号经高精度信号处理电路114处理后通过24位A/D转换器单元115送入微处理器12中进行处理,并将测量结果存储到RAM数据存储器117中;实时钟电路116为微处理器12提供时钟。
如图1和图2所示,温度检测与记录单元1设有USB数据通讯接口电路13,以实现系统与PC机4之间的通讯。其中接口芯片为CP2102,以实现USB2.0到UART的转换。
如图1和图3所示,所述的热脉冲电源及控制电路单元2,设有热脉冲电源电路总开关21、电热丝加热电流通断控制开关22、调整电路23及电热丝24,采用系统总电源模块3供电。其中,热脉冲电源总开关21,不工作时处于断开状态,需要工作时才接通,可有效 的减小系统电源的消耗。接通后电源电压经过调整负责为电热丝供电。电热丝加热电流通断控制开关22,接通时输出电流,断开时电流则为0,以实现加热电流快速而良好的通断,达到矩形电流脉冲的效果。两个开关21和22分别由微处理器通过三极管来控制其通断。
如图4所示,所述系统电源模块3,设有两个串联的12V蓄电池31,故电池电压为24V。电源模块主要包括两部分:一部分为热脉冲电源及控制电路单元2提供电源,另一部分经各级调整电路调整之后为后续电路、多路模拟开关、微处理器、数据存储器等部分供电。
如图1和图5所示,本实用新型按如下步骤工作:
(1)设定好仪器的时钟和测试的数据采样速率;
(2)仪器下海,进行触底判断、地温梯度测量和热导率原位测量工作;
(3)回收仪器,打开通讯接口,读取数据到PC机。
对于本领域的技术人员来说,可根据本实用新型的所揭示的结构和原理做出其它各种相应的改变以及变形,而所有的这些改变以及变形都属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.热流原位探测系统,其特征在于:设有温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元,温度检测与记录单元和热脉冲电源及控制电路单元采用经微处理器统一控制;所述热脉冲电源及控制电路单元作为进行海底沉积物热导率测试时的恒流源,整个系统采用系统电源模块供电。
2.根据权利要求1所述的热流原位探测系统,其特征在于:所述的温度检测与记录单元是一个基于嵌入式系统的数据采集与记录部分,包括高精度信号检测电路、微处理器和USB数据通讯接口电路。
3.根据权利要求2所述的热流原位探测系统,其特征在于:所述的温度检测与记录单元设有高精度信号检测电路,该检测电路包括精密参考电压基准、20路测温电桥、高精度信号处理电路、多通道模拟开关电路、24位A/D转换电路、非易失性RAM数据存储电路、实时钟电路,以及微处理器,微处理器分别与24位A/D转换器、非易失性RAM数据存储器、实时钟电路连接,微处理器还与系统电源模块连接,RAM数据存储器、多通道模拟开关也分别与系统电源模块连接。
4.根据权利要求3所述的热流原位探测系统,其特征在于:接口芯片为CP2102,以实现USB2.0到UART的转换。
5.根据权利要求3所述的热流原位探测系统,其特征在于:所述的高精度信号检测电路设有20路测温电桥,其工作电源采用精密参考电压基准,通过多通道模拟开关电路与A/D转换器连接。 
6.根据权利要求1或2或3所述的热流原位探测系统,其特征在于:设有系统电源模块,用两个12V蓄电池串联供电,为各部分电路提供工作电源。 
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104062692A (zh) * 2014-07-08 2014-09-24 广州海洋地质调查局 高精度海底地热流探测设备
CN104570157A (zh) * 2015-01-07 2015-04-29 中国科学院南海海洋研究所 一种海底热流长期观测的数据采集方法
CN104713904A (zh) * 2015-03-30 2015-06-17 中国科学院南海海洋研究所 一种海底原位热导率的解算方法及其探测装置
WO2017005003A1 (zh) * 2015-07-09 2017-01-12 中国科学院南海海洋研究所 一种可与海底热流测量单元实现数据通信的设备及通信方法

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