CN209460126U - 用于光学传感器探头的保护和清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置包括电源、驱动系统、保护系统和清洗系统。外保护壳包于内旋转罩外围，外保护壳、内旋转罩上各设有至少一个形状大小相同的窗口。清洗系统位于内旋转罩内。活塞位于注射器筒柱内，螺杆下端穿过活塞，活塞有内螺纹，与螺杆的螺纹相互咬合。电机与数据供电端口及电源相连。电机通过转动装置带动毛刷转动。电机还通过传动装置带动内旋转罩转动，外保护壳保持不动，内旋转罩的窗口与外保护壳的窗口间相对移动，不断重合或被完全封闭。螺杆上端与传动装置相连，电机通过传动装置带动螺杆转动，而活塞并不转动并随螺杆转动自上而下相对清洗剂注射器运动，将清洗剂挤压出清洗剂注射器。

Description

用于光学传感器探头的保护和清洗装置

技术领域

本实用新型属于海水化学原位在线监测领域，适用于波浪较大的湖泊、河流、近海中防止传感器生物附着而设计的保护和清洗装置，具体涉及一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置。

背景技术

光学传感器是高分辨率观测淡水或海水物理化学性质变化的重要工具，现有环境监测和科学研究的大量数据是基于光学传感器获得。而在近海和湖泊，由于水温光照等条件适宜，加上传感器探头部分结构复杂，材料多样，特别适合附着生物的生长。另一方面，在中国近海如长江口海域，浑浊度高，水动力复杂，泥沙等也很容易沉积附着在光学传感器探头上，严重影响参数准确度和精密度，甚至影响设备寿命。因此，设计一种防止光学传感器探头生物附着，定时保护和清洗探头组件，保证数据质量，延长设备使用寿命，是进行高分辨率环境监测和定量科学研究的基础，显得尤为重要。

传统防止生物附着的设计是利用生物毒性涂层如辣素漆、镀铜等手段，但在光学传感器探头等组件部分由于定制或材料的特殊性，生物毒性涂层无法覆盖。此外，传统清洁刷单元单独占较大空间，且功耗较高。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型目的是为克服现有结构和采样技术不足，提供一种适用于光学传感器探头的保护和清洗装置。装置可使探头组件在特定时间点多次与外界水体分隔，形成暂时密封空腔，同时在空腔内注入清洗剂，达到防止传感器探头组件附着生物生长的目的，从而使传感器可长期有效的原位监测运行。

为了达到上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，包括电源、驱动系统、保护系统和清洗系统；所述驱动系统包括数据供电端口、电机和传动装置；电机与数据供电端口及电源相连；电机还与传动装置相连，用于带动传动装置；所述保护系统包括同轴设置的圆柱状外保护壳和圆柱状内旋转罩；外保护壳包于内旋转罩外围且两者之间紧密贴合并可相对运动，内旋转罩与传动装置相连，内旋转罩可绕其轴线转动；外保护壳、内旋转罩上各设有四个形状大小相同的窗口；当电机运转时，通过传动装置带动内旋转罩转动，外保护壳保持不动，内旋转罩的窗口与外保护壳的窗口间相对移动；

所述清洗系统位于内旋转罩内，包括毛刷、清洗剂注射器、活塞及螺杆；毛刷与传动装置相连；毛刷用于刷洗光学传感器探头表面；当电机转动时，通过传动装置带动毛刷转动；所述活塞位于清洗剂注射器筒柱内，螺杆下端与活塞通过螺纹配合连接；螺杆上端与传动装置相连；当电机转动时，通过传动装置带动螺杆转动，从而使活塞运动，清洗剂注射器筒柱内装有清洗剂。

内置电源可从内部持续为电机供电。使用时，注射器内提前加入用于防止生物生长的清洗剂(如次氯酸钠)，由电机触发螺杆带动活塞在注射器内进行推压，进而使得清洗剂被定时定量挤出。

作为本实用新型的优选方案，传动装置为齿轮传动装置，包括至少四个齿轮。电机上设有第一齿轮，毛刷上设有第二齿轮，内旋转罩与第一齿轮间设有第三齿轮，螺杆上设有第四齿轮，第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮啮合。内旋转罩上靠近第一齿轮一端内表面为连续多齿设计，且与第三齿轮啮合。当电机驱动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮转动，从而带动内旋转罩、毛刷及螺杆转动。上述电机上设有第一齿轮是指电机转动轴与第一齿轮轴向相连。

作为本实用新型的优选方案，毛刷还包括连接杆及毛刷本体，连接杆连于传动装置，末端与毛刷本体相连；根据光学传感器探头的光学组件角度以调节毛刷本体与连接杆的角度，通过传动装置驱动连接杆，从而带动毛刷转动。

作为本实用新型的优选方案，电机为步进电机。

作为本实用新型的优选方案，外保护壳及内旋转罩均由全铜制作。

作为本实用新型的优选方案，外保护壳、内旋转罩上各设有4个形状大小相同的窗口。

作为本实用新型的优选方案，外保护壳底部外表面设有连接螺纹，以用于和传感器主体连接。可根据需要在传感器主体加装转接适配器以便螺纹连接。

作为本实用新型的优选方案，电源及驱动系统位于外保护壳的上端，且通过镀铜的防水耐压外壳保护。

作为本实用新型的优选方案，数据供电端口用于控制电机的转动，并且可从外部电源给电机供电。数据供电端口用于上传或下载步进电机转动控制指令。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用了镀铜的电源和驱动装置外壳、外保护壳和内旋转罩，可以防止附着生物生长；通过驱动装置的命令实现定时对传感器探头组件的清洗；装置的电源和驱动装置外壳可根据实际需要采用不同材料密封(如PVC或钛合金)，满足近海或深远海全水深各种光学传感器的防生物附着和清洗工作。装置仅包含一个小型步进电机，功耗低，仅需几节电池即可满足长时间工作。设备体积小巧，可长期原位在线使用。

附图说明

图1为本实用新型的装置的主视图；

图2是本实用新型的装置的俯视工作图，左图为t₀时刻，右图为t₁时刻；

图3是本实用新型的装置中注射器工作图，左图为t₀时刻，右图为t₁时刻。

图中：1、数据连接线；2、数据供电端口；3、电池；4、步进电机；5、电机齿轮；5a、注射器齿轮；5b、驱动齿轮；5c、毛刷齿轮；6、内旋转罩锯齿；7、防水耐压外壳；8、外保护壳；9、外保护壳窗口；10、内旋转罩；11、内旋转罩窗口；12、光学传感器探头；13、连接螺纹；14、毛刷；15、连接杆；16、清洗剂注射器；17、清洗剂；18、螺杆；19、活塞。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示，在本实用新型的一个具体实施案例中，提供一种防止传感器生物附着的保护和清洗装置，包括电源、驱动装置、保护系统和清洗系统。

本实施例中，驱动装置包括数据连接线1、数据供电端口2、电池3、步进电机4、电机齿轮5、注射器齿轮5a、驱动齿轮5b、毛刷齿轮5c、防水耐压外壳7。电池3为整个装置提供电力，亦可采取外置电源供电。电脑通过数据供电端口2进行上传和下载参数设置，包括唤醒、定时运行及休眠等命令。步进电机4根据设置定时转动，同时带动电机齿轮5转动，从而带动注射器齿轮5a、驱动齿轮5b、毛刷齿轮5c同时转动。防水耐压外壳7为耐压防腐蚀外壳，根据深度要求选择合适材料。同时可镀铜防止生物附着。

保护系统包括外保护壳8、外保护壳窗口9、内旋转罩10、内旋转罩窗口11、连接螺纹13。外保护壳8和内旋转罩10在圆柱体各均匀分布四个矩形窗口，大小一致(如图1)。外保护壳7有一定的厚度耐受一定水深。内旋转罩10顶端内侧有锯齿6，与驱动齿轮5b咬合。当驱动齿轮5b转动时，可驱动内旋转罩10转动。内旋转罩窗口11和外保护壳窗口9相对位置变化，可造成保护系统内部空腔的封闭或开放，使得外部水体被隔离或通过。水体被隔离时清洗系统工作，水体通过时传感器可连续测定。连接螺纹13可通过不同适配器与不同类型光学传感器主体连接。

所述清洗系统包括毛刷14、连接杆15、清洗剂注射器16、清洗剂17、螺杆18、活塞19。根据传感器探头光学组件的角度，毛刷14和连接杆15呈一定角度相连。当毛刷齿轮5c转动时，带动毛刷14和连接杆15绕轴运动，毛刷可扫过光学组件达到清理泥沙的作用。清洗剂17置于清洗剂注射器16中。活塞19有内螺纹，与螺杆18的螺纹相互咬合。当注射器齿轮5a转动时，带动螺杆18，从而活塞19自上而下相对注射器16运动，挤压清洗剂17(如次氯酸钠)进入封闭空腔内，防止附着生物生长。

实际操作时，可设置特定工作时间和步进电机转动角度。假设起始状态是外保护壳窗口9和内旋转罩窗口11完全重合，外部水体可自由通过保护系统，传感器探头12连续测定。清洗工作开始时，时刻记为t₀，此时步进电机4带动电机齿轮5，驱动齿轮5b驱动内旋转罩锯齿6使内旋转罩10转动一定角度3π/16，时刻记为t₁，此时外保护壳窗口9和内旋转罩窗口11完全不重合，保护系统内部形成封闭空间。同时步进电机4进入休眠状态，直至时刻t₂被唤醒。

如图2所示，左图为t₀时刻，右图为t₁时刻。t₀时刻时，步进电机齿轮5带动注射器齿轮5c，通过连接杆使毛刷转动3π/4，毛刷扫过传感器探头12，清洗上面的细小浮泥，保证数据质量。

如图3所示，左图为t₀时刻，右图为t₁时刻。t₀时刻时，步进电机齿轮5带动注射器齿轮5a，通过螺杆18的转动使活塞19向下移动，将清洗剂17推入至封闭空腔内，随着潮汐作用和波浪运动，清洗剂17在封闭空腔内混匀，可在t₁至t₂时刻间作用于封闭空腔内海水，杀死其中浮游植物等微生物细胞及胞囊，防止传感器探头附近各组件生长和聚集。

t₂时刻步进电机4被唤醒，继续转动π/16，使外保护壳窗口9和内旋转罩窗口11再次完全重合，外部水体可自由通过保护系统，稀释和排出清洗剂17，传感器探头12继续连续测定，获得可靠数据。至此，完成一个清洗过程。可根据水质实际情况设置清洗时刻和间隔时间。

需要强调的是：以上仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，包括电源、驱动系统、保护系统和清洗系统；

所述驱动系统包括数据供电端口、电机和传动装置；电机与数据供电端口及电源相连；电机还与传动装置相连，用于带动传动装置；

所述保护系统包括同轴设置的圆柱状外保护壳和圆柱状内旋转罩；外保护壳包于内旋转罩外围且两者之间紧密贴合并可相对运动，内旋转罩与传动装置相连，内旋转罩可绕其轴线转动；外保护壳、内旋转罩上各设有四个形状大小相同的窗口；当电机运转时，通过传动装置带动内旋转罩转动，外保护壳保持不动，内旋转罩的窗口与外保护壳的窗口间相对移动；

所述清洗系统位于内旋转罩内，包括毛刷、清洗剂注射器、活塞及螺杆；毛刷与传动装置相连；毛刷用于刷洗光学传感器探头表面；当电机转动时，通过传动装置带动毛刷转动；所述活塞位于清洗剂注射器筒柱内，螺杆下端与活塞通过螺纹配合连接；螺杆上端与传动装置相连；当电机转动时，通过传动装置带动螺杆转动，从而使活塞运动，清洗剂注射器筒柱内装有清洗剂。

2.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的传动装置为齿轮传动装置，包括至少四个齿轮；电机上设有第一齿轮，毛刷上设有第二齿轮，内旋转罩与第一齿轮间设有第三齿轮，螺杆上设有第四齿轮，第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮啮合；所述的内旋转罩内表面上设有与第三齿轮啮合的齿圈，当电机驱动第一齿轮转动时，第一齿轮带动第二齿轮、第三齿轮及第四齿轮转动，从而带动内旋转罩、毛刷及螺杆转动。

3.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的毛刷还包括连接杆及毛刷本体，连接杆连于传动装置，末端与毛刷本体相连；根据光学传感器探头的光学组件角度以调节毛刷本体与连接杆的角度，通过传动装置驱动连接杆，从而带动毛刷本体转动。

4.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的电机为步进电机。

5.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的外保护壳及内旋转罩均由全铜制作。

6.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的外保护壳、内旋转罩上各均匀设有4个形状大小相同的窗口。

7.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的外保护壳底部外表面设有连接螺纹，以用于和传感器主体连接。

8.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的电源及驱动系统位于外保护壳的上端内部，且通过镀铜的防水耐压外壳保护。

9.如权利要求1所述的一种用于光学传感器探头的保护和清洗装置，其特征在于，所述的数据供电端口用于控制电机的转动，并且可从外部电源给电机供电。