CN212083227U

CN212083227U - 海水盐度检测系统

Info

Publication number: CN212083227U
Application number: CN202020280036.0U
Authority: CN
Inventors: 蔡元学; 马天; 明成国; 原凤英; 秦月婷
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2020-12-04
Anticipated expiration: 2030-03-09

Abstract

本实用新型属于海水测量技术领域，具体涉及一种海水盐度检测系统。本实用新型中的海水盐度检测系统包括检测单元、光纤传输单元、光源发生器和计算单元，检测单元包括测量水槽，测量水槽的内部还依次设有第一楔形水槽、激光扩束组件和第二楔形水槽，第一楔形水槽和第二楔形水槽分别位于测量水槽的两端相对设置，光纤传输单元包括第一传输光纤和第二传输光纤，第一传输光纤的一端与第一楔形水槽相连接，第二传输光纤的一端与第二楔形水槽相连接，光源的一端与第一传输光纤相连接。通过使用本技术方案中的海水盐度检测系统，测量单元的内部的测量水槽和楔形水槽为差动式测量，能够在恶劣的条件下对海水盐度进行检测，提高了适用性。

Description

海水盐度检测系统

技术领域

本实用新型属于海水测量技术领域，具体涉及一种海水盐度检测系统。

背景技术

海水盐度是海水的一个重要参数，也是研究海洋中许多过程的一个重要指标，因此海水盐度的检测在海洋学、生产生活和海洋资源的开发利用等诸多领域有着重要的意义。如今盐度检测技术主要有电导率法、折射率法、微波遥感技术和光纤传感检测法。

电导率法是众多盐度检测方法中在理论技术和实际应用发展中较为成熟的一种，该方法在测量海水盐度时，为了排除温度和压力因素的干扰，要求测量盐度时要保持温度恒定，测量的海水量要保持一定，因此在实际应用中也有一定的局限性。折射率法测量盐度时虽具有尺寸小、操作方法简单、抗电测干扰、高可靠性等诸多优点。但使用折射率法测量时，要求仪器的光学表面需要在每次测量时保持清洁，且待测样品不能含有固体杂质。光纤传感检测法需要将裸露的光纤浸泡于水中在深海会受到温度、压强等因素的限制以及基于水凝胶的光纤布拉格光栅传感器的制作过程也较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决海水盐度检测抗干扰能力差和适用性低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种海水盐度检测系统，包括：

检测单元，所述检测单元包括测量水槽，所述测量水槽的内部还依次设有第一楔形水槽、激光扩束组件和第二楔形水槽，所述第一楔形水槽和所述第二楔形水槽分别位于所述测量水槽的两端相对设置；

光纤传输单元，所述光纤传输单元包括第一传输光纤和第二传输光纤，所述第一传输光纤的一端与所述第一楔形水槽相连接，所述第二传输光纤的一端与所述第二楔形水槽相连接；

光源发生器，所述光源发生器的一端与所述第一传输光纤相连接；

计算单元，所述计算单元的一端与所述光源发生器的另一端相连接，所述计算单元的另一端与所述第二传输光纤的另一端相连接。

通过使用本技术方案中的海水盐度检测系统，测量单元的内部的测量水槽和楔形水槽为差动式测量方式，能够在深海环境恶劣的条件下对海水盐度进行检测，还能够对安装在水下的作业对象进行实时检测，提高了抗干扰能力和适用性。

另外，根据本实用新型的海水盐度检测系统，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施方式中，所述第一传输光纤和所述第一楔形水槽通过传感器探头相连接。

在本实用新型的一些实施方式中，所述传感器探头朝向所述第一楔形水槽的方向上还设有自聚焦透镜。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第二传输光纤朝向所述第二楔形水槽的方向设有多模光纤阵列

在本实用新型的一些实施方式中，所述第一楔形水槽的右端设有第一玻璃板，所述第一玻璃板与水平方向的夹角为45°。

在本实用新型的一些实施方式中，所述第二楔形水槽的左端设有第二玻璃板，所述第二玻璃板与水平方向的夹角为135°。

在本实用新型的一些实施方式中，所述激光扩束组件包括短焦距平凸透镜和长焦距平凸透镜，所述短焦距平凸透镜靠近所述第一楔形水槽设置，所述长焦距平凸透镜远离所述第一楔形水槽设置。

在本实用新型的一些实施方式中，所述短焦距平凸透镜和所述长焦距平凸透镜的焦点、所述第一传输光纤的入射口和所述第二传输光纤的出射口均位于同一直线上。

在本实用新型的一些实施方式中，所述测量水槽的外壁设有过滤网和吸附膜。

在本实用新型的一些实施方式中，所述计算单元包括CCD数据采集模块和处理电路，所述CCD数据采集模块用于数据采集，所述处理电路用于与外界设备进行数据交换。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的海水盐度检测系统的整体结构示意图；

图2为图1中海水盐度检测系统的部分结构放大示意图。

11：测量水槽、12：第一楔形水槽、121：第一玻璃板、13：激光扩束组件、131：短焦距平凸透镜、132：长焦距平凸透镜、14：第二楔形水槽、141：第二玻璃板、15：传感器探头、16：自聚焦透镜、17：多模光纤阵列；

21：第一传输光纤、22：第二传输光纤；

30：光源发生器；

40：计算单元、41：CCD数据采集模块、42：处理电路；

50：外界设备；

100：待测液光线；

200：蒸馏水光线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的海水盐度检测系统的整体结构示意图。如图1所示，本实用新型提出了一种海水盐度检测系统。本实用新型中的海水检测系统包括检测单元、光纤传输单元、光源发生器30和计算单元40，检测单元包括测量水槽11，测量水槽11的内部还依次设有第一楔形水槽12、激光扩束组件13和第二楔形水槽14，第一楔形水槽12和第二楔形水槽14分别位于测量水槽11的两端相对设置，光纤传输单元包括第一传输光纤21和第二传输光纤22，第一传输光纤21的一端与第一楔形水槽12相连接，第二传输光纤22的一端与第二楔形水槽14相连接，光源的一端与第一传输光纤21相连接，计算单元40的一端与光源发生器30的另一端相连接，计算单元40的另一端与第二传输光纤22的另一端相连接。

通过使用本技术方案中的海水盐度检测系统，测量单元的内部的测量水槽11和楔形水槽为差动式测量方式，能够在深海环境恶劣的条件下对海水盐度进行检测，还能够对安装在水下的作业对象进行实时检测，提高了抗干扰能力和适用性。

进一步地，在本实施方式中，光源发生器30为红光激光器，红光激光器采用波长为650nm-750nm的全固态红外激光器。红光激光器发出的光束具有低损耗、低噪音和较高耐腐蚀性等优点，提升了整体测量过程的准确性。

具体地，在本实施方式中，测量水槽11的内部为海水，楔形水槽的内部为标准液，本实施方式优选为蒸馏水。

进一步地，在本实施方式中，第一传输光纤21和第一楔形水槽12通过传感器探头15相连接，传感器探头15用于将第一传输光纤21的光源进行发射。其中，本实施方式中的第一传输光纤21为单模光纤，第二传输光纤22为多模光纤。

具体地，在本实施方式中，传感器探头15朝向第一楔形水槽12的方向上还设有自聚焦透镜16，通过自聚焦透镜16能够使沿轴向传输的光源产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点，从而达到聚焦的目的。

具体地，在本实施方式中，第二传输光纤22朝向第二楔形水槽14的方向设有多模光纤阵列17，多模光纤阵列17用于传输转换经过激光扩束组件13的已扩束的光源信息。

进一步地，在本实施方式中，第一楔形水槽12的右端设有第一玻璃板121，第一玻璃板121与水平方向的夹角为45°。

具体地，在本实施方式中，第二楔形水槽14的左端设有第二玻璃板141，第二玻璃板141与水平方向的夹角为135°。

进一步地，在本实施方式中，激光扩束组件13可以对微小光线偏移量进行初步扩束，从而达到提高测量精度的目的，激光扩束组件13包括短焦距平凸透镜131和长焦距平凸透镜132，短焦距平凸透镜131靠近第一楔形水槽12设置，长焦距平凸透镜132远离第一楔形水槽12设置。两透镜的相对位置遵循短焦距平凸透镜131在靠近单模光纤一端，长焦距平凸透镜132在靠近多模光纤一端，这样可以准确的进行对入射光源的扩束操作。其中，优选的，短焦距平凸透镜131的焦距在2-3cm，长焦距平凸透镜132的焦距在5-6cm。本实施方式中的激光扩束组件13可以根据不同焦距的平凸透镜和CCD数据采集模块41中CCD的像素的选择进行调整，提高了适用性。

具体地，在本实施方式中，短焦距平凸透镜131和长焦距平凸透镜132的焦点、第一传输光纤21的入射口和第二传输光纤22的出射口均位于同一直线上，这样可以提升海水盐度检测过程中光源的整体准确性，提升了精度。

进一步地，在本实施方式中，测量水槽11的外壁设有过滤网和吸附膜，可以对海水中的泥沙和其它可吸附性杂质进行过滤和吸附，提高系统的可行性。其中，过滤网部分采用120目双目不锈钢丝网0.2mm孔，具有很强的抗腐蚀性能，增加了过滤网的寿命。

进一步地，在本实施方式中，计算单元40包括CCD数据采集模块41和处理电路42，CCD数据采集模块41用于数据采集，处理电路42用于与外界设备50进行数据交换。其中，本实施方式中的CCD数据采集模块41的分辨率不低于1024*1024。

具体地，在本实施方式中，单模光纤和多模光纤与两楔形水槽耦合端的孔隙均用树脂灌满，防止待测液体通过空隙渗入参考室，进而影响系统测量的精度。

进一步地，如图2所示，本实施方式测量过程中激光束通过单模光纤入射到第一玻璃板121，折射后进入折射率为n的待测液体，再依次进入平凸透镜组成的激光扩束组件13将光线偏移的微小量进行扩束，并通过多模光纤阵列17传送至输出口，最后CCD数据采集模块41所测得的当被测液分别是海水和蒸馏水时的光线偏移量(如图2中的待测液光线100和蒸馏水光线200)，这样液体的盐度就可以通过事先对已知盐度偏移量的标定曲线得到。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种海水盐度检测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述第一传输光纤和所述第一楔形水槽通过传感器探头相连接。

3.根据权利要求2所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述传感器探头朝向所述第一楔形水槽的方向上还设有自聚焦透镜。

4.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述第二传输光纤朝向所述第二楔形水槽的方向设有多模光纤阵列。

5.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述第一楔形水槽的右端设有第一玻璃板，所述第一玻璃板与水平方向的夹角为45°。

6.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述第二楔形水槽的左端设有第二玻璃板，所述第二玻璃板与水平线的夹角为135°。

7.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述激光扩束组件包括短焦距平凸透镜和长焦距平凸透镜，所述短焦距平凸透镜靠近所述第一楔形水槽设置，所述长焦距平凸透镜远离所述第一楔形水槽设置。

8.根据权利要求7所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述短焦距平凸透镜和所述长焦距平凸透镜的焦点、所述第一传输光纤的入射口和所述第二传输光纤的出射口均位于同一直线上。

9.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述测量水槽的外壁设有过滤网和吸附膜。

10.根据权利要求1所述的海水盐度检测系统，其特征在于，所述计算单元包括CCD数据采集模块和处理电路，所述CCD数据采集模块用于数据采集，所述处理电路用于与外界设备进行数据交换。