CN2874474Y - 自容式海水浊度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及的自容式海水浊度传感器的圆柱形密封壳体内设置光学测量系统、玻璃窗清洁系统和控制系统。光学测量系统的光发射器和光电接收器固定在传感器密封壳体前端的压盖内，玻璃窗设置在压盖上面形成透明窗口。玻璃窗清洁系统包括置于传感器前端的密封壳体外侧、由电机轴轴套带动扫刷传感器密封壳体前端压盖上面玻璃窗的雨刮器。控制系统包括设置有单片机、存储芯片、时钟芯片的电路板。单片机通过时钟芯片控制光学测量系统和玻璃窗清洁系统的运作，通过存储芯片对光电接收器的测量数据进行存储。本实用新型所涉及的自容式海水浊度传感器可以实现长期定点、无人值守地进行海水浊度的测量和记录。

Description

自容式海水浊度传感器

技术领域

本实用新型涉及海洋测量仪器，特别是涉及测量海水浑浊度的光学仪器。

背景技术

海水的浊度值是海洋环境监测的重要参数。海水中存在着泥沙、悬浮物等物质，使得海水呈现一种不透明状态，浊度测量就是测量海水的浑浊程度。

海水浊度传感器是根据国际ISO 7027浊度测量标准而设计的。当一束入射光射进海水中，由于海水中悬浮物的存在，悬浮物上出现光学散射现象，依据海水中散射光的强度大小来确定浊度的值，这就是浊度测量的原理。

目前，对海水浊度的测量主要利用现场海水浊度测量仪进行。现场海水浊度测量仪由水下传感器和水上显示装置组成，水下传感器测量的海水浊度值通过电缆传递到水上显示装置进行显示。

现场海水浊度测量仪的水下传感器呈圆柱状，由电缆放于水中，圆柱壳体内设置光发射器(LED)和光电接收器。光发射器发出的脉冲光通过壳体的光发射器窗口进入海水中，海水中存在的悬浮物使光产生散射，一部分散射光通过壳体的光接收器窗口并穿过透镜和滤光片进入光电接收器。光电接收器将光信号转换成电信号输出，通过电缆传递到水上显示装置进行数据处理和显示。水下传感器光发射器和光电接收器由水上显示装置的微电脑控制。

现场海水浊度测量仪需要人工操作、费时费力，不能实现长期定点、无人值守测量，而且，测量数据少，不能自动存储数据，在长期连续进行海洋环境监测中的应用受到一定限制。

发明内容

针对现场海水浊度测量仪所存在的问题，本实用新型推出了用于自动测量和记录数据的新型海水浊度传感器。其特征在于，通过传感器内部设置的连接有存储芯片和时钟芯片的单片机，实现海水浊度传感器的自容式测量和记录。

本实用新型所涉及的自容式海水浊度传感器呈圆柱体结构，由钢缆放于水下，在水下独立进行海水浊度的测量和记录。

自容式海水浊度传感器的圆柱形密封壳体内设置光学测量系统、玻璃窗清洁系统和控制系统。

光学测量系统包括光发射器(LED)、光电接收器和玻璃窗。光发射器和光电接收器分别固定在传感器密封壳体前端的方形压盖中的圆柱孔内，压盖内设置光发射器和光电接收器的圆柱孔呈交叉状，使光发射器和光电接收器的光轴形成60°夹角。密封壳体前端面上设置玻璃窗，玻璃窗罩住压盖圆柱孔，形成透明窗口。光电接收器与玻璃窗之间设置滤光片。

玻璃窗清洁系统包括雨刮器、电机、光电耦合器。光电耦合器与光发射器连接。电机轴的上部设置电机轴套，电机轴套的一端从传感器前端的密封壳体穿出，连接雨刮器。雨刮器固定在传感器前端的密封壳体外侧的电机轴套上端，置于传感器前端的密封壳体外侧。雨刮器在电机轴带动下转动，以扫刷安装在传感器密封壳体前端压盖上面的玻璃窗。

控制系统包括电路板和电池。电路板固定在连接压盖后部的支架上，电池安装在电路板的背面。光发射器和光电接收器与电路板电路连接。

电路板上设置有单片机、存储芯片、时钟芯片。光发射器、光电接收器、光电耦合器、电机控制电路分别与单片机连接。单片机通过时钟芯片控制光学测量系统和玻璃窗清洁系统的运作。单片机控制电源转换功能，为存储芯片提供3.3V工作电压，为光电耦合器、电机和光发射器提供5V工作电压。单片机控制存储芯片对光电接收器接收的测量数据进行存储。

自容式海水浊度传感器的单片机内部具有时钟、控制和存储功能，传感器内部自带的电池为光发射器和接收器供电，同时也为单片机供电，因此单片机将控制传感器完成控制时钟、量程选择、电机转动等工作，使传感器连续进行海水浊度的自动测量和记录。

自容式海水浊度传感器由钢缆放于水下使用。仪器工作时，单片机控制电机转动，电机带动雨刮器转动2圈，清除玻璃窗上的污迹和气泡，并使雨刮器停在玻璃窗一侧，为开始测量做准备。接着，程序控制光发射器发出脉冲光，光线通过玻璃窗口进入海水中，悬浮物产生的部分散射光经过玻璃窗、滤光片，到达光电接收器。光电接收器将光信号放大并转换成电信号输出，并转换成海水浊度数据由存储芯片自动存储起来。自容式海水浊度传感器完成水下测量工作取到水上后，可以通过壳体后端的水密接插件与计算机连接，以查看和转存测量的数据。

本实用新型所涉及的自容式海水浊度传感器可以实现长期定点、无人值守地进行海水浊度的测量和记录，测量数据少，在长期连续进行海洋环境监测中发挥重要作用。

附图说明

图1为自容式海水浊度传感器内部结构示意图。

图2为自容式海水浊度传感器端部外观示意图。

图3为压盖内部结构示意图。

图中标记说明：

1、雨刮器             2、电机轴套

3、电机轴             4、光电耦合器

5、电机               6、玻璃窗

7、压盖               8、支架

9、电路板             10、单片机

11、时钟芯片          12、存储芯片

13、电池              14、壳体

15、水密接插件        16、光发射器

16′、光发射器窗口    17、滤光片

18、光电接收器        18′、光电接收器窗口

具体实施方式

图1为自容式海水浊度传感器内部结构示意图，图2为自容式海水浊度传感器端部外观示意图，图3为压盖内部结构示意图。

如图所示，自容式海水浊度传感器的圆柱形密封壳体14内设置光学测量系统、玻璃窗清洁系统和控制系统。

光学测量系统包括光发射器16、光电接收器18和玻璃窗6。光发射器16和光电接收器18分别固定在传感器密封壳体14前端方形压盖7中的圆柱孔内，压盖7与壳体14的顶端固定连接。压盖7内设置光发射器16和光电接收器18的圆柱孔呈交叉状，使光发射器16和光电接收器18的光轴形成60°夹角。

玻璃窗6设置在传感器密封壳体14的前端面上，玻璃窗6压紧压盖7并罩住压盖7的圆柱孔，形成透明窗口。对应光发射器16的透明窗口为光发射器窗口16′，对应光电接收器18的透明窗口为光电接收器窗口18′。光发射器16和光电接收器18斜向对着玻璃窗6。

光电接收器18与玻璃窗6之间设置滤光片17，滤光片17和光电接收器18平行安装。光发射器16、滤光片17、光电接收器18、玻璃窗6的中心设置在同一剖面上。

玻璃窗清洁系统包括雨刮器1、电机5、光电耦合器4。电机轴3置入电机轴套2的下部。电机轴套2的一端从传感器前端的密封壳体穿出，连接雨刮器1。雨刮器1固定在传感器前端的密封壳体外侧的电机轴套2上端，在电机轴3带动下转动，以扫刷安装在传感器密封壳体前端的玻璃窗6。

控制系统包括电路板9和电池13。电路板9用螺钉固定在支架8上，支架8与压盖7固定连接。电池13安装在电路板9的背面。

电路板9上设置有单片机10(MSP430F149)、存储芯片11(24C256)、时钟芯片12(X1226)。光发射器16、光电接收器18、光电耦合器4、电机5的控制电路分别与单片机10连接。单片机10通过时钟芯片11控制光学测量系统和玻璃窗清洁系统的运作。

Claims (8)

1、一种自容式海水浊度传感器，具有圆柱形密封壳体，壳体内包括有光发射器和光电接收器，其特征在于，壳体内还包括有设置单片机、存储芯片、时钟芯片的电路板，电路板固定在与传感器密封壳体前端的压盖固定连接的支架上，压盖与壳体的顶端固定连接，光发射器和光电接收器固定在压盖内，光发射器、光电接收器与单片机连接。

2、根据权利要求1所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，光发射器和光电接收器分别固定在传感器密封壳体前端压盖中的圆柱孔内，设置光发射器和光电接收器的圆柱孔呈交叉状，使光发射器和光电接收器的光轴形成60°夹角。

3、根据权利要求2所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，传感器密封壳体前端面上设置玻璃窗，玻璃窗压紧压盖并罩住压盖的圆柱孔，形成透明窗口。

4、根据权利要求3所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，光电接收器与玻璃窗之间设置滤光片，滤光片和光电接收器平行安装。

5、根据权利要求4所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，光发射器、光电接收器、滤光片、玻璃窗的中心设置在同一剖面上。

6、根据权利要求3所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，传感器密封壳体前端玻璃窗外侧设置雨刮器，雨刮器与密封壳体内的电机从壳体穿出的电机轴套的一端连接，密封壳体内的电机连接光电耦合器。

7、根据权利要求6所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，光电耦合器与光发射器连接。

8、根据权利要求1所述的自容式海水浊度传感器，其特征在于，电路板(9)上设置的单片机为MSP430F149芯片，存储芯片为24C256芯片，时钟芯片为X1226芯片。