CN215447958U - 一种用于传感器的防生物附着装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于传感器的防生物附着装置，包括样品室、水样泵、纯水罐、纯水泵、风机和干燥器；样品室内放置传感器，其上设置有水样口、纯水口和空气口；水样泵用于抽取被测水样，为样品室内的传感器提供被测水样用于检测；纯水泵连通纯水罐，抽取纯水罐中存储的纯水，向样品室内注入，以冲洗样品室内的传感器；干燥器连通风机，用于对风机吹出的风进行干燥后，输送至样品室的空气口，对样品室内的传感器进行干燥处理。本实用新型通过将被测水样周期性地注入和排出样品室，使得传感器只能在测量时段内短时间地浸入到被测水样中，测量完成后通过及时地清洗和干燥处理，达到了理想的防生物附着效果，解决了传感器的长期在线监测问题。

Description

一种用于传感器的防生物附着装置

技术领域

本实用新型属于海洋测量仪器技术领域，具体地说，是涉及一种用于传感器上的防生物附着装置。

背景技术

浮标是用于海洋监测的重要平台，可以搭载多种传感器，共同完成海洋气象、水文、水质等物理、生化参数的获取任务，并能在恶劣的海洋环境中长期独立工作，全天候稳定可靠地收集海洋环境资料。

浮标搭载传感器长期置于海水中，不可避免的会发生生物附着，导致传感器的测量出现偏差，可靠性下降，严重时还会导致传感器失效。目前已开展的抑制生物附着问题的研究与应用，主要包括物理擦除和消杀灭活两种方式。其中，物理擦除方式是在传感器的测量探头上安装毛刷等旋转机构，定时对探头进行擦拭，以去除探头上附着的生物。该方法对仪器安装工艺要求较高，不适于形状复杂的探头，长期使用后可能会出现刷毛变形、间隙变大等问题，导致擦除效果变差。消杀灭活方式是在测量探头的周围放置发射源，通过释放药剂、氯气、金属离子等方法抑制或杀死周边水中的生物，以达到防止生物附着的目的。但是，该方法需要对消杀剂量或消杀能量进行精准控制，更关键的是释放的药剂或金属离子会导致被测样品受到污染，影响测量的准确度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于传感器的防生物附着装置，解决了用于检测水下参数的传感器由于受到生物附着影响而无法长期稳定应用的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种用于传感器的防生物附着装置，包括样品室、水样泵、纯水罐、纯水泵、风机和干燥器；其中，所述样品室为中空结构，空腔内用于放置传感器，其上设置有连通所述空腔的水样口、纯水口和空气口；所述水样泵用于抽取被测水样，并通过水样管路连通所述样品室的水样口，为样品室内的传感器提供被测水样用于检测；所述纯水罐用于存储纯水；所述纯水泵连通所述纯水罐，用于抽取所述纯水，并通过纯水管路连通所述样品室的纯水口，用于向样品室内注入纯水，以冲洗样品室内的传感器；所述风机用于送风；所述干燥器连通所述风机，用于对风机吹出的风进行干燥后，输送至所述样品室的空气口，对样品室内的传感器进行干燥处理。

在本申请的一些实施例中，可以进一步在所述水样管路中设置减压阀和气泡溢出装置；其中，所述减压阀用于对所述水样泵泵送的被测水样进行稳压；所述气泡溢出装置用于将被测水样中的气泡溢出，以提高传感器对被测水样检测的准确度。

在本申请的一些实施例中，为了对取样、排空和清洗过程实现自动控制，优选在所述水样管路中设置两个三通管和多个电磁阀，其中，第一三通管的第一端口通过第一电磁阀连通所述气泡溢出装置，第二端口通过第二电磁阀连通出水管，第三端口通过第三电磁阀连通第二三通管的第一端口；所述第二三通管的第二端口连通所述样品室的水样口，第三端口通过第四电磁阀连通所述纯水罐。

在本申请的一些实施例中，为了保证排空彻底，优选将所述第一三通管的安装位置设置得低于所述第二三通管和气泡溢出装置的安装位置。

在本申请的一些实施例中，优选在所述纯水罐的顶部设置回水口，所述第二三通管的第三端口通过第四电磁阀连通所述纯水罐的所述回水口；优选在所述纯水罐的侧壁的底部设置出水口，所述纯水泵连通所述出水口，以确保纯水罐中存储的纯水可以得到充分利用。

在本申请的一些实施例中，优选在所述纯水管路中安装过滤器，以用于对通过所述纯水泵泵送的纯水进行过滤，实现纯水的回收再利用；同时，在所述样品室内安装喷洒头，连通所述样品室的纯水口，以用于将纯水喷洒在样品室内的传感器上，提高对传感器的清洗效果。

在本申请的一些实施例中，所述干燥器优选包括外壳、干燥剂和加热板；其中，在所述外壳相对的两个侧壁上对应设置有进气口和出气口，所述进气口通过气管连通所述风机，所述出气口通过气管连通所述样品室的空气口；所述干燥剂填充在所述外壳所形成的腔体中；所述加热板包括两块，设置在所述外壳所形成的腔体中，两块加热板平行错位布设，在腔体内形成S形气流通道。通过尽可能地延长气流在干燥器中流通的路径长度，使气流尽可能多地接触干燥剂，由此可以使得吹入到样品室内的空气更加干燥，继而有助于缩短传感器的干燥时间，提高干燥效率。

在本申请的一些实施例中，为了使干燥剂在使用一段时间后能够自动恢复性能，继续投入使用，优选在所述干燥器的外壳上设置排湿口，将所述排湿口通过第七电磁阀连通外界。在装置处于非干燥流程期间，可以开启风机、两个加热板和第七电磁阀，对干燥剂进行加热、烘干、排出湿气，以使干燥剂恢复其干燥性能。

在本申请的一些实施例中，为了在样品室内的水体过多时，能够自动溢出多余水体，同时保证在水体或干燥空气进入样品室内时，样品室内的压力能够与外界气压保持一致，本申请在所述样品室上还设置了连通所述空腔的溢出口，实现气液溢流。优选将所述样品室成圆筒状，底面设置所述水样口，侧壁的底端设置所述空气口，侧壁的上半部分设置所述纯水口和溢出口，且纯水口的位置高于所述溢出口的位置，以避免样品室内的水体回流纯水管路。

在本申请的一些实施例中，为了实现装置的自动控制和长期运行，优选在所述防生物附着装置中设置控制模块和太阳能电池板；其中，所述控制模块用于对所述水样泵、纯水泵和风机进行启停控制；所述太阳能电池板用于将太阳能转换成电能，为所述控制模块以及水样泵、纯水泵、风机等供电。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的防生物附着装置配置样品室放置用于检测水体参数的传感器，通过将被测水样周期性地注入和排出样品室，使得传感器只能在测量时段内短时间地浸入到被测水样中，测量完成后，利用纯水罐中储存的纯水及时清洗样品室，由此可以在初始阶段破坏生物在传感器上形成附着的条件。同时，本实用新型设置干燥装置对样品室进行干燥处理，由此可以进一步消除生物附着的形成条件，达到理想的防生物附着效果，继而解决了传感器的长期在线监测问题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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是本实用新型所提出的用于传感器的防生物附着装置的一种实施例的整体结构示意图；

图2是图1中样品室的一种实施例的结构剖视图；

图3是图1中干燥器的一种实施例的结构剖视图。

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进行详细地描述。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实施例的防生物附着装置主要设置有样品室10、取样管线20、清洗管线30、干燥装置40等组成部分。现有技术中需要水下作业采集水体参数的传感器被放置在本实施例的样品室10中，通过控制取样管线20和清洗管线30中的电磁阀和水泵的启停时序，让不同的流体分时进入样品室10，使得传感器短时浸入被测水样，完成对被测水样参数的采集工作；测量后，排空被测水样，并利用纯水及时对样品室10和管路进行清洗，利用干燥装置40对样品室10进行烘干，由此可以破坏生物附着的形成条件，实现传感器长期在线稳定运行，并能保证参数测量的准确性。

结合图1、图2所示，本实施例的样品室10为中空结构，所形成的空腔16用于放置传感器。作为一种优选实施例，可以将样品室10设计成圆筒状，且筒顶封闭，筒底设计成锥尖朝下的圆锥状。在样品室10的筒体上设置与内腔16连通的水样口11、纯水口12、空气口13和溢出口14。其中，水样口11优选开设在筒底的锥尖处，一方面用于将被测水样引入样品室10，供传感器测量；另一方面，可以将样品室10中的被测水样或纯水完全排出样品室10，便于后续的烘干操作。空气口13优选开设在筒体侧壁的底端，用于将干燥装置40产生的干燥气流引入样品室10，对传感器进行干燥处理。纯水口12优选开设在筒体的侧壁上且靠近顶部的位置处，用于将纯水引入样品室10，对传感器进行清洗。为了提高清洗效果，优选在样品室10的内腔16中设置喷洒头15，连通所述纯水口12，以向样品室10中的传感器均匀喷洒纯水，实现对传感器的全方位清洗。溢出口14优选开设在筒体侧壁的上半部分，与外界大气相通，一方面可以在样品室10内注入水体过多时，溢出多余水体；另一方面能够在水体或干燥空气进入样品室10时，排出空腔16内的部分空气，使空腔内气压与外界大气压一致。作为一种优选实施例，所述溢出口14的开设高度最好低于纯水口12的开设高度，以避免样品室10内的水体通过纯水口12倒流至清洗管线30。

参见图1，本实施例的取样管线20用于将被测水样注入样品室10，主要包括水样泵22、减压阀23、气泡溢出装置24、若干个电磁阀和三通管等。其中，若被测水样中含有杂质，例如被测水样为现场抽取的海水时，为了避免水样泵22发生阻塞故障，优选在取样管线20中设置过滤器21，以用于对被测水样进行杂质滤除处理后，再进入水样泵22。过滤器21中，过滤网的目数最好选择在200左右。水样泵22的流量可以设置在10L/min，通过水样管路17向样品室10的水样口11泵入被测水样。

减压阀23安装在水样管路17中，用于对水样泵22泵送的被测水样进行降压处理，使被测水样能够平稳地注入到样品室10中，以避免对传感器的准确测量造成影响。

气泡溢出装置24也安装在水样管路17中，接收减压阀23稳压输出的被测水样，并将被测水样中的气泡排出后，向样品室10的方向输送。

本实施例配置气泡溢出装置24通过第一电磁阀25连通第一三通管26的第一端口，并将第一三通管26的第二端口通过第二电磁阀27连通出水管19，将第一三通管26的第三端口通过第三电磁阀28连通第二三通管29的第一端口，将第二三通管29的第二端口连接至样品室10的水样口11，将第二三通管29的第三端口通过第四电磁阀35连通清洗管线30中的纯水罐31。

为了确保传感器测量完毕后，被测水样能够自动排空，优选设置第一三通管26的安装位置低于第二三通管29和气泡溢出装置24的安装位置。所述第一三通管26和第二三通管29优选采用Y型三通管。

在清洗管线30中配置有纯水罐31、纯水泵32、过滤器33和第五电磁阀34等主要部分。其中，纯水罐31用于储存纯水，其顶部开设有回水口36，所述回水口36通过第四电磁阀35连通第二三通管29的第三端口，接收从样品室10中排出的纯水。在纯水罐31的侧壁的底部设置有出水口37，连通纯水泵32，以用于向样品室10泵送纯水，对样品室10中的传感器进行清洗。通过纯水泵32泵出的纯水经由纯水管路18输送至样品室10的纯水口12，通过喷洒头15对样品室10中的传感器进行喷淋清洗。

为了实现纯水的循环利用，在纯水管路18中设置过滤器33，过滤精度可设置在5μm，以滤除纯水中的杂质。纯水罐31中的纯水通过过滤反复使用，每个测量周期内仅有少量损耗，因此装置可一次性携带纯水长时间应用而无需外源补充。

在纯水管路18中设置第五电磁阀34，可以实现清洗流程的自动控制。

结合图1、图3所示，本实施例的干燥装置40主要由风机41、干燥器42、第六电磁阀43等部分组成。

其中，干燥器42包括外壳51，优选采用透明玻璃或者聚丙烯等透明材质制成。可以将外壳51设计成横置的圆柱形，并在其两个相对的圆形侧壁上对应开设进气口52和出气口53。其中，进气口52连通风机41，出气口53通过第六电磁阀43连通样品室10的空气口13。在干燥器42的外壳51内填充有干燥剂57，优选采用硅胶颗粒作为所述干燥剂57并填满外壳51所围成的整个腔体。在外壳51所围成的腔体内设置加热板，例如PTC加热板，以用于对干燥剂57进行加热烘干处理。在本实施例中，所述加热板优选设置两块，分别为第一加热板55和第二加热板56。将第一加热板55的一端固定在干燥器42的外壳51的其中一个圆形侧壁上，例如开设进气口52的圆形侧壁上；将第二加热板56的一端固定在干燥器42的外壳51的另外一个圆形侧壁上，例如开设出气口53的圆形侧壁上，两个加热板55、56平行布设且部分错开，以在外壳51所围成的腔体中形成S型气流通道。通过延长气流在腔体内的流通路径，使得通过风机41吹出的气流能够尽可能多地接触到干燥剂57，由此可以提高风干效果，加快传感器的干燥速度。

考虑到干燥剂57在使用一段时间后会变得潮湿，丧失干燥性能，本实施例除了在外壳51所围成的腔体中设置加热板55、56外，还在外壳51上开设有排湿口54，例如开设在外壳51的其中一个圆形侧壁，优选开设在出气口53所在的圆形侧壁上，并在排湿口54处加装第七电磁阀58，由此可以采用加热烘干的方式对干燥剂57进行干燥处理，并通过排湿口54排出湿气，使干燥剂57恢复性能，实现长期应用。

此外，本实施例还在防生物附着装置中配置有控制模块，用于对装置中的水样泵22、纯水泵32、风机41、干燥器42以及七个电磁阀进行启停或开关控制，实现装置的全自动运行。

作为一种优选实施例，所述控制模块可以采用MCU配合继电器进行电路设计。具体而言，可以利用多路继电器构成多条开关通路分别连接在水样泵22、纯水泵32、风机41、干燥器42和七个电磁阀的供电线路中，利用MCU输出的多路开关量信号对多路继电器进行开关控制，继而实现对水样泵22、纯水泵32、风机41、干燥器42的启停控制以及对七个电磁阀的开关控制。

为了满足防生物附着装置的长时间海上作业需求，本实施例在装置上布设太阳能电池板，通过将太阳能转换成电能，为装置中的各用电负载供电，以使装置可以长时间连续作业，实现对海洋环境的长期在线监测。

下面结合图1，对本实施例的防生物附着装置的具体工作过程进行详细说明。

本实施例的防生物附着装置通过控制电磁阀开闭以及水样泵22、纯水泵32、风机41、干燥器42内加热板55、56的启停，可以形成不同通路，完成取样、排空、清洗、干燥等流程。各流程的具体过程如下：

（1）取样流程

打开第一电磁阀25、第三电磁阀28，其余电磁阀保持关闭状态；启动水样泵22，将被测水样通过过滤器21滤除掉其中的固体杂质后，泵入水样管路17。被测水样在水样管路17中流动的过程中，首先流经减压阀23，使其流动会变得平稳；然后流经气泡溢出装置24，将被测水样中混杂的气泡溢出；之后经由第一电磁阀25、第一三通管26、第三电磁阀28和第二三通管29，通过水样口11流入样品室10。根据设定时间或者采用液位检测的方式，在样品室10内的液位达到设定高度后，关闭第一电磁阀25、第三电磁阀28和水样泵22，样品室10内的传感器开始对被测水样进行检测。

（2）排空流程

待传感器测量完毕后，打开第二电磁阀27和第三电磁阀28，其余电磁阀保持关闭状态，被测水样通过样品室10的水样口11，经由第二三通管29、第三电磁阀28、第一三通管26和第二电磁阀27，通过出水管19排出。

（3）清洗流程

待样品室10内的被测水样排空后，关闭第二电磁阀27和第三电磁阀28，打开纯水泵32、第四电磁阀35和第五电磁阀34。可以配置纯水泵32以8L/min的流量从纯水罐31中抽取纯水，泵入纯水管路18，流经过滤器33滤除掉其中的杂质后，通过第五电磁阀34、纯水口12进入样品室10，然后通过喷洒头15将纯水喷淋在样品室10和传感器上，实现对样品室10和传感器的清洗。清洗后的液体经由样品室10的水样口11、第二三通管29、第四电磁阀35流回纯水罐31，实现纯水的回收。在这个过程中，纯水中的杂质在经过过滤器33时被滤除，由此可以实现纯水的循环利用。

达到设定的清洗时间后，关闭纯水泵32和第五电磁阀34，待样品室10中的纯水完全回流至纯水罐31后，关闭第四电磁阀35。

（4）干燥流程

待清洗流程结束后，打开风机41和第六电磁阀43，利用风机41将外界空气吹入干燥器42，利用干燥器42内的干燥剂57对空气进行干燥处理后，经由第六电磁阀43和空气口13进入样品室10，对样品室10和传感器进行干燥处理后，通过样品室10上的溢出口14排回外界。在达到设定的干燥时间后，关闭风机41和第六电磁阀43，完成一次测量周期。

在干燥器42使用一段时间后，干燥剂57的干燥性能会慢慢下降。在装置不需要干燥器42工作的期间，可以打开第七电磁阀58，并开启第一加热板55和第二加热板56，对干燥器42内的干燥剂57进行加热烘干。烘干过程中产生的水汽可以由干燥器42上的排湿口、第七电磁阀58排出，使干燥剂57恢复性能，从而满足装置长期在线作业的需求。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，包括：

样品室，其为中空结构，空腔内用于放置传感器，其上设置有连通所述空腔的水样口、纯水口和空气口；

水样泵，其用于抽取被测水样，并通过水样管路连通所述样品室的水样口，为样品室内的传感器提供被测水样用于检测；

纯水罐，其用于存储纯水；

纯水泵，其连通所述纯水罐，用于抽取所述纯水，并通过纯水管路连通所述样品室的纯水口，用于向样品室内注入纯水，以冲洗样品室内的传感器；

风机，其用于送风；

干燥器，其连通所述风机，用于对风机吹出的风进行干燥后，输送至所述样品室的空气口，对样品室内的传感器进行干燥处理。

2.根据权利要求1所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，在所述水样管路中设置有：

减压阀，其用于对所述水样泵泵送的被测水样进行稳压；

气泡溢出装置，其用于将被测水样中的气泡溢出。

3.根据权利要求2所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，在所述水样管路中还设置有：

第一三通管，其第一端口通过第一电磁阀连通所述气泡溢出装置，其第二端口通过第二电磁阀连通出水管；

第二三通管，其第一端口通过第三电磁阀连通所述第一三通管的第三端口，其第二端口连通所述样品室的水样口，其第三端口通过第四电磁阀连通所述纯水罐。

4.根据权利要求3所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，所述第一三通管的安装位置低于所述第二三通管和气泡溢出装置的安装位置。

5.根据权利要求3所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，

在所述纯水罐的顶部设置有回水口，所述第二三通管的第三端口通过第四电磁阀连通所述纯水罐的所述回水口；

在所述纯水罐的侧壁的底部设置有出水口，所述纯水泵连通所述出水口。

6.根据权利要求1所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，还包括：

过滤器，其安装在所述纯水管路中，用于对通过所述纯水泵泵送的纯水进行过滤；

喷洒头，其安装在所述样品室内，连通所述样品室的纯水口，用于将纯水喷洒在样品室内的传感器上。

7.根据权利要求1所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，所述干燥器包括：

外壳，其相对的两个侧壁上对应设置有进气口和出气口，所述进气口通过气管连通所述风机，所述出气口通过气管连通所述样品室的空气口；

干燥剂，其填充在所述外壳所形成的腔体中；

加热板，其包括两块，设置在所述外壳所形成的腔体中，两块加热板平行错位布设，在腔体内形成S形气流通道。

8.根据权利要求7所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，在所述干燥器的外壳上还设置有排湿口，所述排湿口通过第七电磁阀连通外界。

9.根据权利要求1所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，在所述样品室上还设置有连通所述空腔的溢出口；所述样品室呈圆筒状，底面设置所述水样口，侧壁的底端设置所述空气口，侧壁的上半部分设置所述纯水口和溢出口，且纯水口的位置高于所述溢出口的位置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于传感器的防生物附着装置，其特征在于，还包括：

控制模块，其用于对所述水样泵、纯水泵和风机进行启停控制；

太阳能电池板，其用于将太阳能转换成电能，为所述控制模块以及水样泵、纯水泵、风机供电。

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