CN212539823U - 一种海洋微表层采样装置 - Google Patents

Abstract

一种海洋微表层采样装置，包括外壳，还包括采样系统、升降系统、集液系统，采样系统包括采集板，采集板设于外壳内，升降系统固设于外壳上且能驱动采集板上下运动；该海洋微表层采样装置，采样厚度理想，能够满足科学家需求，自动化程度高，采样效率高，且能够适应恶劣的采样环境，采样真实可靠。

Description

一种海洋微表层采样装置

技术领域

本实用新型涉及微表层采样技术领域，尤其涉及一种海洋微表层采样装置。

背景技术

海洋微表层是介于大气和海洋表层之间一个薄层，厚度大约为 30-200微米，具有独特的物理、化学、生物特征，能够富集多种物质，海洋微表层中各种参数的确定对于物质的通量计算、气候变化预测、环境状况预报、海洋生物监控等方面都具有特殊的重要意义，相关研究在海洋科学领域受到长期关注，高质量的取样是研究海洋微表层的前提条件，也是海洋微表层研究的难点。

目前对微表层的采样方法主要有筛网法、玻璃板法、转鼓法。筛网法是在一个40cm×40cm的不锈钢框架上面固定一张16目的不锈钢丝的筛网，将筛面接触水面，然后匀速提起，一角垂直放在采样瓶口上，让水膜流入采样瓶中，所取的微表层厚度约为(200±10)μm，筛网采样器制作简单、操作方便、能适用恶劣海况，但是采样厚度大，难以满足科学家需求。玻璃板法是把一定规格的平板玻璃垂直浸入水面，再以一定速度将其从水中垂直提起，一定厚度的微表层海水残留在玻璃板上，用刮板把残留物刮到采样瓶中，玻璃板采样器一般的取样厚度为40-100μm，玻璃板采样器采样厚度理想，采样厚度能够满足条件。转鼓法是在滚轮(直径46cm、长61cm)表面涂有亲水玻璃纤维涂层，滚轮接触水面的高度可调节，马达连接减速器调节滚轮转速，滚轮在水中缓慢移动可采集50-100μm厚度的水层，最后利用固定刮刀将水刮到样品瓶中，转鼓采样器采样厚度理想，但不能在恶劣海况下工作。

现有专利，如公开日期为2019.08.23，公开号为CN110160840A 的中国专利公布了一种收集微表层水样的玻璃平板采样器及其采样方法，该装置需要手工操作，操作比较繁杂，采样过程中，采样板的入水角度、出水角度和运行速度都难以保证，稳定性差，采样质量难以保证，自动化程度低，采样效率低，不适合恶劣工况下工作。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，提出了一种采样厚度合理、样品采集稳定、自动化程度高、采样效率高且能适应一定恶劣海况的海洋微表层采样装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种海洋微表层采样装置，包括外壳，还包括采样系统、升降系统、集液系统，采样系统包括采集板，采集板设于外壳内，升降系统固设于外壳上且能驱动采集板上下运动。

作为优选，所述采集板包括玻璃板框架和玻璃板，所述玻璃板固设于玻璃板框架上。

作为优选，所述外壳为盒体结构，外壳底板上设有能够使采集板伸出外壳的采集板伸出孔。

作为优选，所述升降系统为丝杠升降系统，丝杠升降系统包括丝杠，所述外壳内壁上设有导轨，所述采集板设于丝杠上且抵靠在导轨内。

作为优选，所述集液系统设于外壳上，集液系统包括集液器和驱动机构，驱动机构能够驱动集液器相对外壳转动，集液器上设有设于采集板一侧的集液槽。

作为优选，所述集液系统还包括收集瓶，所述集液槽上设有出液孔，集液槽中的液样由出液孔流出经导管流至收集瓶内。

作为优选，所述驱动机构包括磁铁、弹簧、电磁铁，磁铁固设于集液器上，电磁铁固设于外壳内侧壁上且与磁铁对应，磁铁远离电磁铁的一端与弹簧的一端固定连接，弹簧的另一端固设于与所述设置电磁铁的外壳内侧壁相对的外壳内侧壁上。

作为优选，所述外壳上设有两个集液器限位槽，所述集液器设于集液器限位槽中，且能在集液器限位槽中转动。

作为优选，还包括控制系统，所述控制系统包括控制舱，控制舱与所述升降系统和集液系统电信连接。

作为优选，还包括悬吊系统，所述悬吊系统包括吊环，所述吊环设于所述外壳的顶部并与外壳固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.一种海洋微表层采样装置，通过设置采样系统、升降系统、集液系统，采样系统包括采集板，升降系统能驱动采集板上下运动，采样厚度理想，能够满足科学家需求，自动化程度高，采样效率高，且能够适应恶劣的采样环境，采样真实可靠。

2.在采集板上设置璃板框架和玻璃板，通过在玻璃板上设置玻璃板框架，用于保护玻璃板。

3.将外壳设计成盒体结构，用于保护采样系统与集液系统，防止海浪污染采集样品，在外壳底板上设置采集板伸出孔，便于采集板伸出外壳进行采集工作。

4.将升降系统设置为丝杠升降系统，在外壳内壁上设置导轨，采集板抵靠在导轨内，用于限制采集板的运动，使其在丝杠的带动下只能沿导轨方向上下运动。

5.在集液系统上设置集液器和驱动机构，驱动机构能够驱动集液器相对外壳转动，集液器上设有集液槽，使得集液工作自动进行，自动化程度高，采集效率高。

6.在集液系统上设置收集瓶，集液槽上设置出液孔，使得集液槽中的液样由出液孔流出经导管流至收集瓶内，使得样品安全。

7.驱动机构包括磁铁、弹簧、电磁铁，利用电磁铁与磁铁，磁铁与弹簧的连接关系，实现驱动机构的自动化进行，结构简单，易操作。

8.设置控制系统，控制系统包括控制舱，控制舱与升降系统和集液系统电信连接，能够利用控制舱对升降系统和集液系统进行控制，自动化程度高，集成性好。

9.设置悬吊系统，悬吊系统包括吊环，吊环设于所述外壳的顶部并与外壳固定连接，采样装置能够由悬吊装置吊至海面进行采样，能适应多种采样环境。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本实用新型所述一种海洋微表层采样装置的一个实施例的内部装配图；

图2为本实用新型所述一种海洋微表层采样装置的另一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型所述采集板的一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型所述外壳的一个实施例的内部结构示意图；

图5为本实用新型所述外壳的另一个实施例的内部正视图；

图6为本实用新型所述集液器的一个实施例的结构示意图；

图7为本实用新型所述集液器的另一个实施例的仰视图。

以上图中，1、外壳；2、吊环；3、采集板；4、控制舱；5、集液器；6、收集瓶；7、丝杠；8、导轨；9、采集板伸出孔；10、电磁铁；11、集液器限位槽；12、玻璃板框架；13、玻璃板；14、磁铁；15、弹簧；16、集液槽；17、出液孔。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参考图1-7，一种海洋微表层采样装置，包括外壳1、采样系统、升降系统、集液系统、控制系统和悬吊系统。

外壳1为盒体结构，用于保护采样系统与集液系统，防止海浪污染采集样品。

采样系统包括采集板3，采集板3设于外壳1内，采集板3包括玻璃板框架12和玻璃板13，玻璃板13固设于玻璃板框架12上，玻璃板框架12包裹玻璃板13的边缘，用以保护玻璃板13。

升降系统固设于外壳1上，采集板3通过玻璃板框架12设于升降系统上，升降系统工作能驱动采集板3上下运动。外壳1底板上设有采集板伸出孔9，采集板伸出孔为矩形通孔，采集板3的最大宽度和最大厚度均小于采集板伸出孔9的长度与宽度，便于采集板 3通过采集板伸出孔9移动到外壳1外部，进行样品采集工作。

升降系统为丝杠升降系统，丝杠升降系统包括丝杠7，丝杠7 固设于外壳1内侧壁的凹槽中，丝杠7沿外壳1高度方向设置，外壳1内侧壁上固设有导轨8，导轨8沿外壳1高度方向设置，玻璃板框架12设于丝杠7上，且抵靠在导轨8内，电机工作驱动丝杠7 转动，丝杠7转动驱动采集板沿导轨8上下运动，在外壳1上设置导轨8能够限制采集板3的运动方向，控制电机的正反转可以控制丝杠7的转动方向，进一步控制采集板3的上升与下降。

集液系统设于外壳1上，集液系统包括驱动机构、集液器5、收集瓶6，外壳1上设有两集液器限位槽11，对称设于外壳1上，集液器5设于集液器限位槽11中，且能够在集液器限位槽11中相对外壳1转动，集液器5上设有集液槽16，集液槽设于外壳1内，集液槽16设于采集板3的一侧，集液槽16沿采集板3宽度方向设置，驱动机构工作驱动集液器5相对外壳1转动。采集样品时，升降系统驱动采集板3伸入海水中，然后从海水中抽出并运动至最高处，此时集液槽16与采集板3不接触，驱动机构驱动集液器5转动使集液槽16顶部靠近玻璃板13的一侧贴紧玻璃板13，升降系统驱动玻璃板13下降，集液槽16顶部贴紧玻璃板13的一侧刮取玻璃板 13表面液体进行液体收集，将液体收集至集液槽16内，当采集板3 垂直深入海水，然后匀速从海水中抽出时，能够更高质量取样。收集瓶6设于外壳1上，集液槽16上设有出液孔17，用以排出集液槽16收集的液体，出液孔17可以设于集液槽16的底部，集液槽 16中的液样经出液孔17流入收集瓶中，出液孔17通过导管与收集瓶6连接，集液槽16的深度由出液孔17处向远离出液孔17方向递减，使得出液孔处为集液槽16的最低点，便于海水样本快速流入收集瓶6中。

驱动机构包括磁铁14、弹簧15和电磁铁10，磁铁14固设于集液器5上，电磁铁10固设于外壳1内侧壁上且与磁铁14对应，磁铁14远离电磁铁10的一端与弹簧15的一端固定连接，弹簧15的另一端固设于与设置电磁铁10的外壳内侧壁相对的外壳1内侧壁上，弹簧15与外壳1和磁铁14为可拆卸固定连接，方便更换弹簧，可以是弹簧15挂在外壳1和磁铁14上，当电磁铁10通电时，电磁铁10产生磁力吸附磁铁14朝电磁铁10移动，磁铁14移动带动集液器5转动，使集液槽16顶部靠近玻璃板13的一侧贴紧玻璃板13，当电磁铁10断电时，电磁铁10失去磁力，磁铁14在弹簧15弹力拉动下远离电磁铁10，磁铁14移动带动集液器5转动，使集液槽 16顶部靠近玻璃板13的一侧远离玻璃板13，使得集液槽16顶部靠近玻璃板的一侧与玻璃板13不接触，防止玻璃板13上升过程中给玻璃板产生阻力，电磁铁10、磁铁14和弹簧15均至少一个，可以为两个，两个电磁铁10对称设于采集板3两侧，两个磁铁14对称设于集液器5两端，两弹簧15对称设于采集板3两侧。

控制系统包括控制舱4，控制舱4与升降系统电信连接，控制舱4发出信号控制升降系统工作，控制舱可以控制驱动丝杠7转动的电机正转与反转，来控制丝杠的转动方向，进一步控制采集板3 的上升与下降，控制舱4能够控制采集板运行的最低位置和最高位置，且能够根据实际海况智能化确定采集板的上升和下降速度，从而采集一定厚度的微表层海水样品。控制舱4与电磁铁10电信连接，控制舱能够控制电磁铁10的通电与断电。

悬吊系统包括吊环2，吊环2设于外壳1的顶部并与外壳1固定连接，该海洋微表层采样装置通过悬吊系统的吊环2与外界的吊杆、折臂等起吊装置相连，便于将该海洋微表层采样装置悬吊至距离海面10-20厘米的工作位置进行取样工作，工作位置根据海况进行确定，使得采样装置能够尽可能接近海面，又避免采样过程中样品被海浪污染。

外壳材料可以为316L不锈钢，玻璃板框架、收集瓶、集液器可以采用不粘性、抗湿性强的聚四氟乙烯。

一种海洋微表层采样装置的工作原理为：

采样装置由悬吊机构吊至距离海面10-20厘米的工作位置进行取样工作；

控制舱4发出信号驱动丝杠7转动，丝杠7驱动采集板沿导轨 8向下运动至最低位置，采集板3从外壳下方的采集板伸出孔9中伸出，垂直伸入海水中，采集板3运动至最低位置时，采集板3大部分浸没于海水中；

控制舱4发出信号驱动丝杠7反向转动，丝杠7驱动采集板3 沿导轨8向上运动至最高位置，采集板垂直从水中抽出，当采集板运动至最高位置时，控制舱4给电磁铁10通电，电磁铁10通电后产生磁力吸住集液器5的磁铁14带动集液器转动，使集液槽16靠近玻璃板的一侧贴紧玻璃板；

控制舱4发出信号驱动丝杠7转动，丝杠7驱动采集板沿导轨 8向下运动至最低位置，在下降过程中玻璃板上的海水被集液槽16 顶部贴紧玻璃板13的一侧刮入到集液器的集液槽中，集液槽通过出液孔17及导管流到收集瓶6中，当采集板运动至最低位置时，控制舱4给电磁铁10断电，电磁铁失去磁力，集液器的在弹簧15的拉动下，使集液槽靠近玻璃板一侧的远离玻璃板；

判断收集瓶是否集满，当收集瓶未集满时，控制舱4发出信号驱动丝杠7反向转动，驱动采集板3向上运动至最高位置，重复之前操作过程进行液样收集工作，如果收集瓶集满时，控制舱4发出信号驱动丝杠7反向转动，驱动采集板3向上运动至最高位置，然后停止收集工作。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种海洋微表层采样装置，包括外壳(1)，其特征在于，还包括采样系统、升降系统、集液系统，采样系统包括采集板(3)，采集板(3)设于外壳(1)内，升降系统固设于外壳(1)上且能驱动采集板(3)上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述采集板(3)包括玻璃板框架(12)和玻璃板(13)，所述玻璃板(13)固设于玻璃板框架(12)上。

3.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述外壳(1)为盒体结构，外壳(1)底板上设有能够使采集板(3)伸出外壳(1)的采集板伸出孔(9)。

4.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述升降系统为丝杠升降系统，丝杠升降系统包括丝杠(7)，所述外壳(1)内壁上设有导轨(8)，所述采集板(3)设于丝杠(7)上且抵靠在导轨(8)内。

5.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述集液系统设于外壳(1)上，集液系统包括集液器(5)和驱动机构，驱动机构能够驱动集液器(5)相对外壳(1)转动，集液器(5)上设有设于采集板(3)一侧的集液槽(16)。

6.根据权利要求5所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述集液系统还包括收集瓶(6)，所述集液槽(16)上设有出液孔(17)，集液槽(16)中的液样由出液孔(17)流出经导管流至收集瓶(6)内。

7.根据权利要求5所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述驱动机构包括磁铁(14)、弹簧(15)、电磁铁(10)，磁铁(14)固设于集液器(5)上，电磁铁(10)固设于外壳(1)内侧壁上且与磁铁(14)对应，磁铁(14)远离电磁铁(10)的一端与弹簧(15)的一端固定连接，弹簧(15)的另一端固设于与所述设置电磁铁(10)的外壳内侧壁相对的外壳(1)内侧壁上。

8.根据权利要求5所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，所述外壳(1)上设有两个集液器限位槽(11)，所述集液器(5)设于集液器限位槽(11)中，且能在集液器限位槽(11)中转动。

9.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括控制舱(4)，控制舱(4)与所述升降系统和集液系统电信连接。

10.根据权利要求1所述的一种海洋微表层采样装置，其特征在于，还包括悬吊系统，所述悬吊系统包括吊环(2)，所述吊环(2)设于所述外壳(1)的顶部并与外壳(1)固定连接。

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