專利名稱：水下光學(xué)觀測艙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下光學(xué)觀測系統(tǒng)的設(shè)備，尤其涉及一種用于混濁水域水底觀 測以及水底相關(guān)物體搜尋、以及石油勘測領(lǐng)域等的混濁液體底部的水下光學(xué)觀測系 統(tǒng)的水下光學(xué)觀測艙。
背景技術(shù)：
海底表面探測研究一直是海洋工作者、地球物理研究者、水聲工作者、海底考 古工作者等非常關(guān)心的研究領(lǐng)域。對海底表面的探測常用的有兩種方法 一種是光 學(xué)觀測，另外一種是高頻聲學(xué)探測，相比較而言，光學(xué)觀測較為成熟，而且可靠、 精度高、費用少、操作簡單。在清澈海水(如青島海域)里對海底的光學(xué)觀測非常 容易。而混濁水海域則大不相同，因為混濁水對可見光具有非常強的散射，因此水 下攝像機無法在混濁水域進行有效的觀測，對海底的觀測亦是如此。所以對混濁水 海域海底表面的探測主要還是要依靠聲學(xué)的設(shè)備，如測深儀、側(cè)掃聲納等，然而， 這些聲學(xué)設(shè)備只可粗略地探測到海底的地形地貌，近似尺度相對較大，對海底的細 微結(jié)構(gòu)仍然無法探測。
對于其它的混濁液體領(lǐng)域，例如石油勘測、污水處理等領(lǐng)域也同樣，目前也沒 有一種切實有效的利用光學(xué)技術(shù)的觀測系統(tǒng)。例如目前油井內(nèi)部結(jié)構(gòu)常用的勘探手 段有兩類 一類是利用地震波、電磁波場、重力場、地磁場等的間接手段；另外一 類則是打井鉆探的直接手段，利用光學(xué)的觀測手段至今還沒有出現(xiàn)。污水底部物體 的觀測工作同樣也沒有出現(xiàn)一種可靠的利用光學(xué)技術(shù)的觀測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了克服聲學(xué)儀器等對混濁水域水底表面探測的不足，要求仍然利用光 學(xué)觀測設(shè)備對海底進行探測。本發(fā)明的目的在于提供一種水下光學(xué)觀測艙，將水下 攝像頭安置于艙體中，并利用艙體空間將混濁水排擠開，從而有效消除了混濁水對 可見光的強散射，使得水下攝像機可以通過透明空間觀看到例如海底及位于海底的 物體，是觀測混濁水域水底以及混濁液體底部的簡易而有效的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的水下光學(xué)觀測艙，其特征在于，包括艙體，所述 艙體至少具有透明的艙底，并且在所述艙體內(nèi)部安裝有水下攝像機和照明設(shè)備。
另外，也可以在所述艙體內(nèi)裝滿清水，并在所述艙體的頂部和底部分別設(shè)有進 水口和出水口；且安裝在所述艙體內(nèi)側(cè)的所述攝像機為防水?dāng)z像機。
所述艙體包括上蓋、艙體側(cè)壁和艙底，所述上蓋經(jīng)由密封墊以及緊固件與所述 艙體側(cè)壁密封連接，并且在所述上蓋上設(shè)有進水口以及用于所述艙體吊放的吊環(huán)， 在所述艙體側(cè)壁的最下方設(shè)有出水口。所述艙底經(jīng)由密封件和緊固件與所述艙體側(cè) 壁密封固定，所述防水?dāng)z像機固定于所述上蓋的艙內(nèi)一側(cè)，所述照明設(shè)備安裝在所 述艙體側(cè)壁內(nèi)側(cè)的下方位置。
另外，還可將所述透明艙底與所述艙體側(cè)壁固定連接的所述緊固件向外延伸形
成支撐底腳，保護所述透明艙底不受磨損，其高度小于10cm。
另外，所述艙體呈包括方形、錐形或圓柱形等的具有平底的形狀。所述透明艙 底由有機玻璃、鋼化玻璃或高強度塑料等的透明材料制成。
另外，可以根據(jù)艙體形狀以及實際應(yīng)用需要，在所述艙體側(cè)壁的外側(cè)安裝有防 止所述光學(xué)觀測艙旋轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn)翼板。在海洋中總會存在水流，在流的作用小，觀測 艙會旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致電纜線與承重繩纜的纏繞，為了減少旋轉(zhuǎn)，在艙的一側(cè)加上一 塊防轉(zhuǎn)翼板，該翼板有船上舵的作用，可以控制方向，使得觀測艙總是順著水流的 方向，從而有效地避免了觀測艙的旋轉(zhuǎn)。該防轉(zhuǎn)翼板的形狀可為三角形或梯形等， 材質(zhì)應(yīng)該采用薄的鋼板。
另外，也可以根據(jù)實際應(yīng)用需要在艙體上安裝如壓力傳感器等輔助設(shè)備。
另外，還可以根據(jù)實際應(yīng)用需要例如為空艙時，在艙體上加裝配重等。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，利用本發(fā)明可克服混濁水對可見光的散射，使得普通海洋 光學(xué)觀測設(shè)備可以在混濁水海域進行有效的使用，成功地觀測混濁水海域的海底。
另外，本發(fā)明的水下觀測艙也可以用于石油勘測、污水處理等其它的混濁液體 領(lǐng)域。


圖1是利用本發(fā)明的混濁水海底光學(xué)觀測系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1所示的光學(xué)觀測系統(tǒng)的本發(fā)明的水下光學(xué)觀測艙的一個實施方式的
結(jié)構(gòu)圖。
4圖3是圖1所示的利用本發(fā)明的混濁水海底光學(xué)觀測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的 示意圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。
圖1是利用本發(fā)明的混濁水海底光學(xué)觀測系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)
包括防水?dāng)z像機、照明設(shè)備、清水艙、吊放裝置、水上視頻采集及顯示設(shè)備等。
圖2是圖1所示光學(xué)觀測系統(tǒng)的清水艙(水下光學(xué)觀測艙)的結(jié)構(gòu)圖。如圖2 所示，該清水艙包括上蓋l、艙體側(cè)壁2和艙底3。上蓋1經(jīng)由密封墊以及緊固件與 艙體側(cè)壁2密封連接，并且在上蓋1上設(shè)有進水口 4以及用于吊放的吊環(huán)5。
在艙體側(cè)壁2的最下方設(shè)有出水口 6，在艙體側(cè)2壁的外側(cè)安裝有防止圓錐臺形 的清水艙旋轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn)翼板7 (根據(jù)需要也可以不設(shè)置該防轉(zhuǎn)翼板7)。
艙底2由透明的有機玻璃材料構(gòu)成，并經(jīng)由密封件和緊固件與艙體側(cè)壁2密封 固定。另外，將緊固件向外延伸形成支撐底腳8，以保護所述透明艙底3不受磨損， 但為了便于清晰觀測，該支撐底腳8的高度通常小于10cm。
防水?dāng)z像機9固定于上蓋1的艙內(nèi)一側(cè)，在艙體側(cè)壁2內(nèi)側(cè)的下方位置安裝照 明設(shè)備10。
另外，在本實施方式中艙體做成了分體的臺錐形，可以根據(jù)實際需要采用分體 或一體型的方形、錐形、圓柱形等具有平底的形體。
另外，本實施方式中，透明的艙底3由有機玻璃材料構(gòu)成，其也可以采用其它 的如鋼化玻璃、高強度塑料等任何透明的材料構(gòu)成。
圖3是圖1所示的利用本發(fā)明的混濁水海底光學(xué)觀測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的 示意圖。如圖3所示，其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的組成及其工作原理如下
水下部分由鏡頭和LED光源組成，水上部分主要是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其工作原理 為水中景物通過鏡頭(LENS)生成的光學(xué)圖像，投射到圖像傳感器(CCD或者 CMOS)表面上，通過光電轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過A/D (模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字 圖像信號，信號通過電纜傳送到計算機數(shù)據(jù)采集卡上，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，圖像即可通 過軟件顯示出來，該軟件可以對圖像進行錄像，也可以對圖像進行拍照。利用本發(fā)明的水下光學(xué)觀測艙的混濁水海底光學(xué)觀測系統(tǒng)實現(xiàn)的主要步驟如
下
1、 將攝像頭與照明設(shè)備安裝在清水艙頂部；
2、 將清水艙注滿清水，并且封閉清水艙；
3、 連接水下攝像機的電纜與視頻采集卡；
4、 連接視頻采集卡與電腦屏幕；
5、 利用清水艙上的承重繩及相關(guān)吊放設(shè)備將清水艙緩慢沉到海底；
6、 向攝像機和照明設(shè)備供電，并且進行視頻數(shù)據(jù)采集，同時進行海底圖像的屏 幕顯示。
通過上述主要步驟，水下攝像機即可透過清水觀看到海底。如果海底有什么物 體，可以通過清水艙輕易地觀看到物體。
另外，本發(fā)明的水下光學(xué)觀測艙也可以根據(jù)實際應(yīng)用需要安裝如壓力傳感器等 輔助設(shè)備。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)觀測艙，其特征在于，包括艙體，所述艙體至少具有透明的艙底，并且在所述艙體內(nèi)部安裝有水下攝像機和照明設(shè)備。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，所述艙體內(nèi)裝滿清水，在 所述艙體的頂部和底部分別設(shè)有進水口和出水口；安裝在所述艙體內(nèi)側(cè)的所述攝像 機為防水?dāng)z像機。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于， 所述艙體包括上蓋、艙體側(cè)壁和艙底；所述上蓋經(jīng)由密封墊以及緊固件與所述艙體側(cè)壁密封連接，并且在所述上蓋上 設(shè)有進水口以及用于所述艙體吊放的吊環(huán)； 在所述艙體側(cè)壁的最下方設(shè)有出水口； 所述艙底經(jīng)由密封件和緊固件與所述艙體側(cè)壁密封固定；所述防水?dāng)z像機固定于所述上蓋的艙內(nèi)一側(cè)，所述照明設(shè)備安裝在所述艙體側(cè) 壁內(nèi)側(cè)的下方位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，將所述透明艙底與所述艙 體側(cè)壁固定連接的所述緊固件向外延伸形成支撐底腳，保護所述透明艙底不受磨損， 其高度小于10cm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，所述艙體 為包括方形、錐形或圓柱形的具有平底的形狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，所述透明 艙底由有機玻璃、鋼化玻璃或高強度塑料的透明材料制成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，在所述艙 體側(cè)壁的外側(cè)安裝有防止所述光學(xué)觀測艙旋轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn)翼板。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光學(xué)觀測艙，其特征在于，所述艙體 內(nèi)或艙體外還安裝有壓力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水下光學(xué)觀測艙，用于觀測混濁水水底以及尋找混濁水域的沉底物體等的水下光學(xué)觀測系統(tǒng)。該光學(xué)觀測艙至少具有透明的艙底，并且在艙體內(nèi)部安裝有水下攝像機和照明設(shè)備，通過將水下攝像頭安置于艙體中，并利用艙體空間將混濁水排擠開，從而有效消除了混濁水對可見光的強散射，使得水下攝像機可以通過透明空間觀看到例如海底及位于海底的物體，是觀測混濁水域水底以及混濁液體底部的簡易而有效的方法。
文檔編號B63C11/49GK101633401SQ20081011719
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者吳金榮, 杜支前, 力 馬, 鹿力成 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所