CN204679422U - 一种海洋光学溶解氧传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海洋光学溶解氧传感器，包括遮光罩、壳体和水密接插件，所述遮光罩、水密接插件分别设置在壳体的两端，所述壳体内部设置有通过光电转化板连接的光学探测单元和通信控制单元，所述遮光罩设置为封闭结构，其圆周表面设置有凸起，所述凸起内侧设置有滤网，所述光学探测单元包括对应设置的光源和光路腔，所述光源包括设置角度不同的一只蓝绿光二极管和一只红光二极管，所述光路腔的内壁设置有遮光片，本实用新型具有自动化程度高、测量迅速且精准、适用范围广的特点。

Description

一种海洋光学溶解氧传感器

技术领域

本实用新型属于光学传感器技术领域，具体地说涉及一种海洋光学溶解氧传感器。

背景技术

海底观测网络作为一种可以实现对海底进行长期、实时观测的一种新型平台，是国家安全、环境保护、资源开发和减灾防灾所不可缺少的基础技术和信息获取手段。

在海底观测过程中，溶解氧质量浓度是衡量海水水质的一个重要标准，也是研究水的自净能力的依据之一。溶解氧质量浓度的大小与空气中氧分压、大气压、水温及水质有密切的关系。基于荧光猝灭原理的溶氧传感器，是近二十年出现的一种新型溶氧测量方法。一般选用对溶氧敏感的荧光材料作为传感器膜，通过电路中的光电探测器测量猝灭的荧光信号，以计算出溶氧浓度。

目前，国内一些单位和研究机构已经研制出一些小型溶解氧检测仪，一般都基于电流测定法，在使用的可靠性、稳定性以及测量速度和精度方面，仍存在一定的误差，因此，急需要研制出自动化程度高、测量迅速且精准的溶解氧测量检测仪器。

实用新型内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种自动化程度高、测量迅速且精准、适用范围广的海洋光学溶解氧传感器。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种海洋光学溶解氧传感器，包括遮光罩、壳体和水密接插件，所述遮光罩、水密接插件分别设置在壳体的两端，所述壳体内部设置有通过光电转化板连接的光学探测单元和通信控制单元；

所述遮光罩设置为封闭结构，其圆周表面设置有凸起，所述凸起内侧设置有滤网，所述光学探测单元包括对应设置的光源和光路腔，所述光源包括设置角度不同的一只蓝绿光二极管和一只红光二极管，所述光路腔的内壁设置有遮光片。

进一步，所述凸起的底部设置有进水孔一，所述遮光罩的表面位于凸起内侧设置有进水孔二。

进一步，所述壳体与遮光罩连接处设置有视窗，所述视窗的外表面设置有氧敏感膜。

进一步，所述蓝绿光二极管和红光二极管分别设置在光路腔的两侧，所述蓝绿光二极管的中轴线与视窗长度平分线的夹角为10-12°，所述红光二极管的中轴线与视窗长度平分线的夹角为9-10°。

进一步，所述壳体内部还设置有温度传感器，所述温度传感器的顶部与遮光罩连接，其底部与光电转换板连接。

进一步，所述光路腔包括由紧固件依次固定的窄带滤光片、透镜和光电探测器，所述窄带滤光片、透镜和光电探测器设置为同光轴结构，并且所述光轴与所述视窗长度的平分线重合。

进一步，所述水密接插件的底部设置有吊挂环。

进一步，所述通信控制单元表面设置有通信控制系统，所述通信控制系统通过水密接插件与数据终端连接。

进一步，所述进水孔二的孔径小于进水孔一的孔径。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型设置有不同角度的蓝绿光二极管和红光二极管，可以有效减少系统误差，具有测量迅速且精准的特点。

2、本实用新型通过设置遮光罩、在光路腔内壁设置遮光片，可以有效减少外界杂散光的影响，提高测量精度。

3、本实用新型可以实现实时、全程检测，具有自动化程度高的特点。

4、本实用新型在深海、浅海领域均可以使用，具有适用范围广的特点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的光路腔结构示意图；

图3是本实用新型的遮光罩结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，一种海洋光学溶解氧传感器，包括遮光罩1、壳体2、水密接插件3、光学探测单元4、通信控制单元5、光电转化板6、蓝绿光二极管7、红光二极管8、光路腔9、光电探测器10、通信控制系统11、视窗12、氧敏感膜13、吊挂环14、凸起15、窄带滤光片16、透镜17、遮光片18、紧固件19、进水孔一20、进水孔二21、温度传感器22、滤网23。

实施例一：

如图1所示，所述壳体2的一端设置有遮光罩1，其另一端设置有水密接插件3，其内部设置有通过光电转化板6连接的光学探测单元4和通信控制单元5，所述通信控制单元5表面设置有通信控制系统11，所述通信控制系统11通过水密接插件3与数据终端连接，所述光学探测单元4将荧光信号传递到光电转化板6，所述光电转化板6将荧光信号转换成电信号，所述电信号传输到所述通信控制单元5，经过通信处理后，依次通过通信控制系统11、水密接插件3，传递到数据终端，完成信号读取过程，自动化程度高。

通过通信控制系统11设定检测的时间时隔，可以实现实时、全程检测，所述水密接插件3的底部设置有吊挂环14，用于吊挂配重物，方便测量，所述壳体2与遮光罩1连接处设置有视窗12，所述视窗12设置为抗压型蓝宝石玻璃片，其外表面设置有氧敏感膜13，所述氧敏感膜13直接与外界水体接触，进行溶解氧测定，所述壳体2的外壁采用钛合金材料制成，具有质量轻、抗压能力强的特点，可以适用于水深为3000米左右的深海领域，适用范围广，所述壳体2的内壁选用吸光材质制成，可以有效排除其他杂散光的影响，提高测量精度。

实施例二：

如图1、图2所示，所述壳体2内部还设置有温度传感器22，所述温度传感器22的顶部与遮光罩1连接，其底部与光电转换板6连接，便于及时检测水环境的温度变化，并将水环境的实时温度传输到数据终端，所述温度传感器22设置为热敏电阻AD590，所述窄带滤光片16、透镜17和光电探测器10设置为同光轴结构，并且所述光轴与所述视窗12长度的平分线重合，所述光电探测器10设置为高灵敏度硅光电二极管，具有光电转换率高、性价比高的特点。

如图1、图3所示，所述遮光罩1设置为封闭结构，其圆周表面设置有凸起15，所述凸起15内侧设置有滤网23，防止所述传感器长期放置水环境中，产生生物附着现象，所述凸起15的底部设置有进水孔一20，所述遮光罩1的表面位于凸起15内侧设置有进水孔二21，外界水可以经过进水孔一20、进水孔二21到达氧敏感膜13处，同时，还可以有效避免杂散光到达氧敏感膜13处，进一步提高测量精度，所述进水孔二21的孔径小于进水孔一20的孔径，防止水环境中的杂物到达氧敏感膜13处，影响测量结果。

实施例三：

如图1、图2所示，所述光学探测单元4包括光源和光路腔9，所述光源包括一只蓝绿光二极管7和一只红光二极管8，所述蓝绿光二极管7和红光二极管8的设置角度不同，并且两者分别设置在光路腔9的两侧。

实际测量过程中，首先所述蓝绿光二极管7发出蓝绿光，其中心波长为505nm，所述蓝绿光到达视窗12处，所述蓝绿光二极管7的中轴线与视窗12长度平分线的夹角为10-12°，有效避免所述蓝绿光经视窗12反射后再次入射至光路腔9，形成干扰，在所述蓝绿光的照射作用下，所述氧敏感膜13与水环境中的溶解氧发生反应，并发出红色荧光，所述红色荧光依次经过所述窄带滤光片16、透镜17后，被光电探测器10接收，并传递到光电转化板6，所述光电转化板6将红色荧光信号转换成电信号，所述电信号传输到所述通信控制单元5，经过通信处理后，依次通过通信控制系统11、水密接插件3，传递到数据终端。

然后，所述红光二极管8发出红光，其中心波长为645nm，所述红光到达视窗12处，不会引起氧敏感膜13与水环境中的溶解氧发生反应，所述红光二极管8的中轴线与视窗12长度平分线的夹角为9-10°，保证所述红光经视窗12反射后，可以入射至光路腔9，被光电探测器10接收，并传递到光电转化板6，将红色信号转换成电信号，所述电信号传输到所述通信控制单元5，经过通信处理后，依次通过通信控制系统11、水密接插件3，传递到数据终端。

所述光路腔9包括由紧固件19自上而下依次固定的窄带滤光片16、透镜17和光电探测器10，所述红色荧光信号、红色信号依次经过窄带滤光片16，对杂散光进行过滤，再经过透镜17进行汇聚，最终被光电探测器10接收，所述光路腔9的内壁设置有遮光片18，可以有效避免杂散光的影响。

实施例四：

如图1-3所示，具体测量时，首先，将所述传感器置于目标海域，控制所述蓝绿光二极管7发出蓝绿光，所述蓝绿光到达视窗12处，促使所述氧敏感膜13与水环境中的溶解氧发生反应，并发出红色荧光，所述红色荧光依次经过所述窄带滤光片16、透镜17和光电探测器10，传递到光电转化板6，并经光电转化板6转换成电信号，所述电信号传输到所述通信控制单元5，经过通信处理后，经通信控制系统11、水密接插件3传递到数据终端。

其次，切断蓝绿光二极管7，控制红光二极管8发出红光，所述红光经视窗12反射后入射至光路腔9，依次经过所述光电探测器10接收，经过光电转化板6转换成电信号，所述电信号传输到所述通信控制单元5，经过通信处理后，通过通信控制系统11、水密接插件3传递到数据终端。

最后，数据终端对两次电信号进行比较，并结合温度传感器22提供的水温和相关计算方程，得出水体中的溶解氧质量浓度，测量迅速，自动化程度高。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种海洋光学溶解氧传感器，包括遮光罩、壳体和水密接插件，所述遮光罩、水密接插件分别设置在壳体的两端，所述壳体内部设置有通过光电转化板连接的光学探测单元和通信控制单元，其特征在于：

所述遮光罩设置为封闭结构，其圆周表面设置有凸起，所述凸起内侧设置有滤网，所述光学探测单元包括对应设置的光源和光路腔，所述光源包括设置角度不同的一只蓝绿光二极管和一只红光二极管，所述光路腔的内壁设置有遮光片。

2.根据权利要求1所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述凸起的底部设置有进水孔一，所述遮光罩的表面位于凸起内侧设置有进水孔二。

3.根据权利要求2所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述壳体与遮光罩连接处设置有视窗，所述视窗的外表面设置有氧敏感膜。

4.根据权利要求3所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述蓝绿光二极管和红光二极管分别设置在光路腔的两侧，所述蓝绿光二极管的中轴线与视窗长度平分线的夹角为10-12°，所述红光二极管的中轴线与视窗长度平分线的夹角为9-10°。

5.根据权利要求4所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述壳体内部还设置有温度传感器，所述温度传感器的顶部与遮光罩连接，其底部与光电转换板连接。

6.根据权利要求5所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述光路腔包括由紧固件依次固定的窄带滤光片、透镜和光电探测器，所述窄带滤光片、透镜和光电探测器设置为同光轴结构，并且所述光轴与所述视窗长度的平分线重合。

7.根据权利要求6所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述水密接插件的底部设置有吊挂环。

8.根据权利要求7所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述通信控制单元表面设置有通信控制系统，所述通信控制系统通过水密接插件与数据终端连接。

9.根据权利要求8所述的一种海洋光学溶解氧传感器，其特征在于:所述进水孔二的孔径小于进水孔一的孔径。