CN210269629U - 一种水面浮游生物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种水面浮游生物检测装置。检测装置包括取样系统和检测系统；取样系统包括取水头、自吸水泵和转移器；取水头包括漂浮管和取水管；漂浮管和取水管均为环形空心软管，取水管固定粘在所述漂浮管外侧；取水管外侧设置有若干个进水孔和一个接口；接口与自吸水泵的进水管连接；转移器与自吸水泵的出水管连接；转移器与检测系统连接。通过设置取水头，在自吸水泵的控制下，通过进水孔直接吸取水面的水样，输送至转移器内，再由转移器输送至检测系统进行检测，确保水样不受破坏，减少对水样中浮游生物的损坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及浮游生物检测技术领域，特别是涉及一种水面浮游生物检测装置。
背景技术
目前，在水面浮游生物检测中使用的水下摄像机只适用于大型的水生生物进行成像，对于体形大小在微米到毫米量级的浮游生物，一般需要显微放大才能对其进行成像检测，但显微镜的镜深很小，不适合用于对在水体3维空间游动的浮游生物进行成像检测。
在国外，已有利用数字全息技术对水体中浮游生物进行检测的报道。由于数字全息具有数字聚焦特性，拍摄记录一幅全息图，即可通过在再现时设置不同的再现距离，得到与图像传感器距离不同的平面内的物体的再现像，特别适合用于对在水体3维空间游动的浮游生进行成像检测。
但是，在自然条件下水面存在较大的波动，而水面的波动会使光束通过水面时出现很强的不规则的折射现象，造成不能直接进行数字全息成像检测。所以现有的在进行水面浮游生物检测时采用的方法是先利用采样网收集浮游生物，再带回实验室进行检测，而这种做法不可避免会对浮游生物造成一定的损伤，影响检测结果的真实性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种水面浮游生物检测装置，减少对浮游生物的损伤。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种水面浮游生物检测装置，所述检测装置包括取样系统和检测系统；
所述取样系统包括取水头、自吸水泵和转移器；
所述取水头包括漂浮管和取水管；
所述漂浮管和所述取水管均为环形空心软管，所述取水管固定粘在所述漂浮管外侧；所述漂浮管用于在浮力的作用下使所述取水头漂浮在水面上；
所述取水管外侧设置有若干个进水孔和一个接口；
所述接口与所述自吸水泵的进水管连接；
所述转移器与所述自吸水泵的出水管连接；所述自吸水泵用于控制所述取水头通过所述进水孔吸取水面的水样，并将所述水样输送至所述转移器内；
所述转移器与所述检测系统连接，用于分离所述水样中的气泡，并将分离后的水样输送至所述检测装置进行检测。
可选的，所述进水孔直径为2～3mm。
可选的，所述转移器上设置有进水口、排气口和出水口；
所述进水口和所述排气口均设置在所述转移器的顶部；
所述出水口设置在所述转移器的底部；
所述进水口与所述自吸水泵的出水管相连；
所述排气口与第一回流管相连，用于排出所述水样中的气泡和排出所述转移器内的水样；
所述出水口与所述检测系统通过软管相连。
可选的，所述检测系统包括检测池和蠕动泵；
所述检测池为封闭的方形体结构；
所述检测池侧面设置有进样口和出样口；
所述进样口与所述出水口相连；
所述出样口与所述蠕动泵的输入端相连；
所述蠕动泵的输出端与第二回流管相连；
所述蠕动泵用于控制将所述转移器内的水样转移到所述检测池中进行检测，并将所述检测池中的水样经所述第二回流管循环流入水中。
可选的，所示检测池的上、下底面均为平整的光学透光材料。
可选的，所述检测系统还包括数码相机和光纤耦合输出激光器；
所述数码相机和所述光纤耦合输出激光器相对设置，使所述光纤耦合输出激光器发出的激光束透过检测池正入射到所述数码相机的图像传感器上；
所述数码相机，用于拍摄记录数字全息图。
可选的，所述光纤耦合输出激光器为半导体激光器。
可选的，所述检测装置还包供电系统和开关电路；
所述供电系统包括电池、第一调压模块和第二调压模块；
所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；
所述电池分别与所述第一开关电路的一端、所述第二开关电路的一端和所述第三开关电路的一端连接；
所述第一开关电路的另一端通过所述第一调压模块与所述光纤耦合输出激光器连接，通过所述第二调压模块与所述数码相机连接；所述第一调压模块用于将所述电池电压转换为所述光纤耦合输出激光器所需的电压；所述第二调压模块用于将所述电池电压转换为所述数码相机所需的电压；
所述第二开关电路的另一端与所述蠕动泵连接；
所述第三开关电路的另一端与所述自吸水泵连接。
可选的，所述第一开关电路的开关为点动开关；
所述第二开关电路和所述第三开关电路的开关均为延时开关。
可选的，所述检测装置还包括遥控信号接收模块和遥控器；
所述遥控信号接收模块分别与所述第一开关电路的控制端、所述第二开关电路的控制端、所述第三开关电路的控制端和所述数码相机的快门开关连接；
所述遥控器用于向所述遥控信号接收模块发出遥控信号；
所述遥控信号接收模块用于根据所述遥控信号控制相应的电路动作。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
通过设置取水头，并具体设置所述取水头包括漂浮管和取水管；所述漂浮管和所述取水管均为环形空心软管，所述取水管固定粘在所述漂浮管外侧；并在所述取水管外侧设置有若干个进水孔和一个接口；所述接口与所述自吸水泵的进水管连接；能够在自吸水泵的控制下，通过进水孔直接吸取水面的水样，输送至转移器内，再由转移器输送至检测系统进行检测，确保水样不受破坏，减少对水样中浮游生物的损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的水面浮游生物检测装置结构图；
图2为本实用新型实施例提供的取水头结构图；
附图标记说明：
1-电池，2-第一开关电路，3-第一调压模块，4-第二调压模块，5-光纤耦合输出激光器，6-第二开关电路，7-遥控信号接收模块，8-排气口，9-第三开关电路，10-取水头，11-自吸水泵，12-进水管，13-出水口，14-检测池，15-数码相机，16-蠕动泵，17-第二回流管，18-转移器，19-进水口，20-第一回流管，21-进水孔，22-漂浮管，23-取水管，24-接口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种水面浮游生物检测装置，减少对浮游生物的损伤。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型实施例提供的水面浮游生物检测装置结构图，如图1所示，一种水面浮游生物检测装置，所述检测装置包括取样系统和检测系统；
所述取样系统包括取水头10、自吸水泵11和转移器18；
图2为本实用新型实施例提供的取水头结构图，如图2所示，所述取水头10包括漂浮管22和取水管23；
所述漂浮管22和所述取水管23均为环形空心软管，所述取水管23固定粘在所述漂浮管22外侧；所述漂浮管22用于在浮力的作用下使所述取水头10漂浮在水面上；
所述取水管23外侧设置有若干个进水孔21和一个接口24；
所述接口24与所述自吸水泵11的进水管12连接。
本实施例中，漂浮管22和取水管23采用直径均为1cm的软管，进水孔21直径设置为2～3mm。由于漂浮管22和取水管23比较柔软，取水头10置于水面上时，能随水面波浪起伏，使取水管23外侧的进水孔21刚好处于水表面位置，抽水时保证只抽取水表面的水样。
所述转移器18与所述自吸水泵11的出水管连接；所述自吸水泵11用于控制所述取水头10通过所述进水孔21吸取水面的水样，并将所述水样输送至所述转移器18内；
所述转移器18与所述检测系统连接，用于分离所述水样中的气泡，并将分离后的水样输送至所述检测装置进行检测。
所述转移器18上设置有进水口19、排气口8和出水口13；
所述进水口19和所述排气口8均设置在所述转移器18的顶部；
所述出水口13设置在所述转移器18的底部；
所述进水口19与所述自吸水泵11的出水管相连；
所述排气口8与第一回流管20相连，用于排出所述水样中的气泡和排出所述转移器18内的水样；
所述出水口13与所述检测系统通过软管相连。
本实施例中，转移器18为一密封容器，容积为200～500mL。通过转移器18将取水头10抽水过程中产生的气泡排出，之后再对水样进行检测，能够有效提升检测的真实性和检测精度。
所述检测系统包括检测池14和蠕动泵16；
所述检测池14为封闭的方形体结构；
所述检测池14侧面设置有进样口和出样口；
所述进样口与所述出水口13相连；
所述出样口与所述蠕动泵16的输入端相连；
所述蠕动泵16的输出端与第二回流管17相连；
所述蠕动泵16用于控制将所述转移器18内的水样转移到所述检测池14中进行检测，并将所述检测池14中的水样经所述第二回流管17循环流入水中。
所述检测系统还包括数码相机15和光纤耦合输出激光器5；
所述数码相机15和所述光纤耦合输出激光器5相对设置，使所述光纤耦合输出激光器5发出的激光束透过检测池14正入射到所述数码相机15的图像传感器上；
所述数码相机15，用于拍摄记录数字全息图。
本实施例中，设置如图1所示的光纤耦合输出激光器5和数码相机15的相对位置，即将所述光纤耦合输出激光器5设置在所述检测池14正上方，用于发射激光照射所述检测池14内的水样；所述数码相机15设置在所述检测池14的正下方，用于记录数字全息图。
本实施例中，数码相机15采用不带成像镜头的数码相机，光纤耦合输出激光器5发出的发散激光束必须透过检测池14照射到数码相机的图像传感器上，检测池14上下两面采用平整的光学透光材料，不会对激光束产生影响，保证检测精度。在安装时，使检测池14贴近数码相机15，使数码相机15拍摄到的数字全息图更加准确。
本实施例中，还设置检测池14上下两底面的透光部位大小与数码相机15的大小相同。数码相机15上记录的图像称为数字全息图，再利用同轴数字全息再现算法可得到处于检测池14中不同位置的浮游生物的图像。
本实施例中，设置检测池14的厚度为d，设置光纤耦合输出激光器5通过一根光纤发射出激光束，光纤到数码相机15的图像传感器的距离L远大于检测池14的厚度d，从中得到单张数字全息图对应的检测水样的体积为S×d。比如，以APS画幅的图像传感器(宽1.5cm，长2.5cm)为例，设检测池14厚度d＝5cm，则单张全息图检测水样的体积为1.5cm×2.5cm×5cm。
所述检测装置还包供电系统和开关电路；
所述供电系统包括电池1、第一调压模块3和第二调压模块4；
所述开关电路包括第一开关电路2、第二开关电路6和第三开关电路9；
所述电池1分别与所述第一开关电路2的一端、所述第二开关电路6的一端和所述第三开关电路9的一端连接；
所述第一开关电路2的另一端通过所述第一调压模块3与所述光纤耦合输出激光器5连接，通过所述第二调压模块4与所述数码相机15连接；所述第一调压模块3用于将所述电池1电压转换为所述光纤耦合输出激光器5所需的电压；所述第二调压模块4用于将所述电池1电压转换为所述数码相机15所需的电压；
所述第二开关电路6的另一端与所述蠕动泵16连接；
所述第三开关电路9的另一端与所述自吸水泵11连接。
本实施例中，设置电池1供电电压为自吸水泵11和蠕动泵16所需电压为12V，光纤耦合输出激光器5采用半导体激光器其所需电压通常为3V，通过第一调压模块3将电池1的电压转换成光纤耦合输出激光器5所需的电压；同时本实用新型中的数码相机15所需电压为7.8V，通过第二调压模块4将电池1的电压转换成数码相机15所需的电压。
所述第一开关电路2的开关为点动开关；
所述第二开关电路6和所述第三开关电路9的开关均为延时开关。
本实施例中，设置所述第三开关电路9接通后自动关闭的延时时间为所述转移器18的容积与所述自吸水泵11的流速的比值；设置所述第二开关电路6接通后自动关闭的延时时间为所述检测池14的容积与所述蠕动泵16的流速的比值。
所述检测装置还包括遥控信号接收模块7和遥控器；本实施例中采用的遥控信号接收模块7和遥控器采用普通能够实现遥控的装置均可实现，遥控器通过无线控制方式向遥控信号接收模块7发送控制信息。
所述遥控信号接收模块7分别与所述第一开关电路2的控制端、所述第二开关电路6的控制端、所述第三开关电路9的控制端和所述数码相机15的快门开关连接。
所述遥控器用于向所述遥控信号接收模块7发出遥控信号；
所述遥控信号接收模块7用于根据所述遥控信号控制相应的电路动作。
本实施中的水面浮游生物检测装置，以遥控无人船为载体，用于对水域不同位置进行检测。检测人员通过遥控器向遥控信号接收模块7发送指令，分别对第一开关电路2、第二开关电路6、第三开关电路9和数码相机15进行遥控，控制各开关电路的打开与关闭，控制数码相机15进行拍摄。
本生物装置在应用时，先由自吸水泵11，将检测水域的表面水抽到转移器18中，并在转移器18中使产生的汽泡上浮，通过转移器18顶部的排气口8排出，同时，汽泡不能到达出水口13位置因此不会进入检测池14，从而达到去除汽泡的目的。转移器18水满后多余的水也能够通过排气口8经第一回流管20排出。蠕动泵16工作时，将转移器18中的水样抽到检测池14中。再由数码相机15拍摄得到数字全息图后，将数字全息输入计算机进行数字全息再现，可得到检测池14中不同位置的浮游生物的图像，实现对检测水域水表面的浮游生物的检测。
针对本实用新型提出的一种水面浮游生物检测装置的控制过程为：
检测人员先通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第三开关电路9的指令，第三开关电路9接通，通过自吸水泵11控制取水头10吸取水面的水样，并将所述水样输送至转移器18内；
检测人员再通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第一开关电路2的指令，第一开关电路2接通，使数码相机15和光纤耦合输出激光器5开机；
检测人员再通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第二开关电路6的指令，第二开关电路6接通，通过蠕动泵16控制将所述转移器18内的水样转移到检测池14中，并将所述检测池14内的水样循环排出；
检测人员再通过遥控器向遥控信号接收模块7发送控制所述数码相机15拍摄的指令，数码相机15拍摄记录一幅数字全息图；
检测人员重复操作步骤“通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第二开关电路6的指令，第二开关电路6接通，通过蠕动泵16控制将所述转移器18内的水样转移到检测池14中，并将所述检测池14内的水样循环排出”至步骤“通过遥控器向遥控信号接收模块7发送控制所述数码相机15拍摄的指令，数码相机15拍摄记录一幅数字全息图”，至所述转移器18内的水样全部检测完成；
最后，检测人员通过遥控器向遥控信号接收模块7发出关闭所述第一开关电路2的指令，第一开关电路2关闭，使数码相机15和光纤耦合输出激光器5关机。
所述检测人员先通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第三开关电路9的指令，第三开关电路9接通，通过自吸水泵11控制取水头10吸取水面的水样，并将所述水样输送至转移器18内，具体包括：
检测人员先设置所述第三开关电路9接通后自动关闭的延时时间为所述转移器18的容积与所述自吸水泵11的流速的比值；
再通过遥控器向遥控信号接收模块7发出接通所述第三开关电路9的控制指令。
所述检测人员再通过遥控器向遥控信号接收模块7发送接通第二开关电路6的指令，第二开关电路6接通，通过蠕动泵16控制将所述转移器18内的水样转移到检测池14中，并将所述检测池14内的水样循环排出，具体包括：
检测人员先设置所述第二开关电路6接通后自动关闭的延时时间为所述检测池14的容积与所述蠕动泵16的流速的比值；
再通过遥控器向遥控信号接收模块7发出接通所述第二开关电路6的控制指令。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开的水面浮游生物检测装置具有以下技术效果：
本实用新型设置的取水头10部分为环形结构设计，内侧为密封的漂浮管22，外侧为取水管23。取水管23的外侧有一排进水孔21和一个取水接口24。由于漂浮管22和取水管23均使用柔软材质，使取水头10置于水面上时，随水面波浪起伏，使取水管23外侧的进水孔21刚好处于水表面位置，抽水时保证只抽取水表面的水样。对生活在水表面的浮游生具有较高的检测效率。
本实用新型还设置有转移器18，用于去除自吸水泵11抽取表面水时产生的汽泡。转移器18上设置有进水品、排气口8和出水口13，其中进水口19和排气口8在容器顶部，出水口13在容器底部，排气口8用于排出气泡和多余的水样。去除了汽泡的水样从转移器18的出水口13通过水管进入检测池14中进行数字全息成像检测，成像过程没有过滤网的干扰，有利于后续图像识别，提高检测准确率。
本实用新型将同轴数字全息成像技术与遥控技术相结合，利用遥控信号控制取样系统中自吸水泵11、蠕动泵16的开关，抽取水样后，再利用遥控信号控制数字全息成像系统中激光器和数码相机的开关，同时遥控数码相机的快门记录数字全息图，在野外现场取样后直接记录数字全息图，只需将记录的数字全息图输出计算机进行数字全息再现，就可实现对水面浮游生物的检测。无取将水样带回实验室，使整个水样检测过程更加智能化，降低了检测劳动强度。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述检测装置包括取样系统和检测系统；
所述取样系统包括取水头、自吸水泵和转移器；
所述取水头包括漂浮管和取水管；
所述漂浮管和所述取水管均为环形空心软管，所述取水管固定粘在所述漂浮管外侧；所述漂浮管用于在浮力的作用下使所述取水头漂浮在水面上；
所述取水管外侧设置有若干个进水孔和一个接口；
所述接口与所述自吸水泵的进水管连接；
所述转移器与所述自吸水泵的出水管连接；所述自吸水泵用于控制所述取水头通过所述进水孔吸取水面的水样，并将所述水样输送至所述转移器内；
所述转移器与所述检测系统连接，用于分离所述水样中的气泡，并将分离后的水样输送至所述检测装置进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述进水孔直径为2～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述转移器上设置有进水口、排气口和出水口；
所述进水口和所述排气口均设置在所述转移器的顶部；
所述出水口设置在所述转移器的底部；
所述进水口与所述自吸水泵的出水管相连；
所述排气口与第一回流管相连，用于排出所述水样中的气泡和排出所述转移器内的水样；
所述出水口与所述检测系统通过软管相连。
4.根据权利要求3所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述检测系统包括检测池和蠕动泵；
所述检测池为封闭的方形体结构；
所述检测池侧面设置有进样口和出样口；
所述进样口与所述出水口相连；
所述出样口与所述蠕动泵的输入端相连；
所述蠕动泵的输出端与第二回流管相连；
所述蠕动泵用于控制将所述转移器内的水样转移到所述检测池中进行检测，并将所述检测池中的水样经所述第二回流管循环流入水中。
5.根据权利要求4所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所示检测池的上、下底面均为平整的光学透光材料。
6.根据权利要求4所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述检测系统还包括数码相机和光纤耦合输出激光器；
所述数码相机和所述光纤耦合输出激光器相对设置，使所述光纤耦合输出激光器发出的激光束透过检测池正入射到所述数码相机的图像传感器上；
所述数码相机，用于拍摄记录数字全息图。
7.根据权利要求6所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述光纤耦合输出激光器为半导体激光器。
8.根据权利要求6所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述检测装置还包供电系统和开关电路；
所述供电系统包括电池、第一调压模块和第二调压模块；
所述开关电路包括第一开关电路、第二开关电路和第三开关电路；
所述电池分别与所述第一开关电路的一端、所述第二开关电路的一端和所述第三开关电路的一端连接；
所述第一开关电路的另一端通过所述第一调压模块与所述光纤耦合输出激光器连接，通过所述第二调压模块与所述数码相机连接；所述第一调压模块用于将所述电池电压转换为所述光纤耦合输出激光器所需的电压；所述第二调压模块用于将所述电池电压转换为所述数码相机所需的电压；
所述第二开关电路的另一端与所述蠕动泵连接；
所述第三开关电路的另一端与所述自吸水泵连接。
9.根据权利要求8所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述第一开关电路的开关为点动开关；
所述第二开关电路和所述第三开关电路的开关均为延时开关。
10.根据权利要求8所述的一种水面浮游生物检测装置，其特征在于，
所述检测装置还包括遥控信号接收模块和遥控器；
所述遥控信号接收模块分别与所述第一开关电路的控制端、所述第二开关电路的控制端、所述第三开关电路的控制端和所述数码相机的快门开关连接；
所述遥控器用于向所述遥控信号接收模块发出遥控信号；
所述遥控信号接收模块用于根据所述遥控信号控制相应的电路动作。
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|---|---|---|---|---|
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| CN111610175A (zh) * | 2020-07-10 | 2020-09-01 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种流通式浮游植物种类及细胞密度检测装置和检测方法 |
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| CN110118774B (zh) * | 2019-06-25 | 2024-02-20 | 赣南师范大学 | 一种水面浮游生物检测装置及方法 |
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