專利名稱:沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置。
背景技術(shù):
隨著人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展,引發(fā)了一系列的海洋環(huán)境和生態(tài)問題。譬如, 海上的溢油和沿岸排放的各種污水中的有害物質(zhì)大量沉淀在海底,導(dǎo)致海底沉 積物的污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重、海底的生態(tài)環(huán)境惡化。為控制和管理沿海海底環(huán)境, 需要對(duì)海底沉積物與海水界面的物質(zhì)通量交換過程進(jìn)行監(jiān)測(cè),譬如,溶解氧、 二氧化碳、硝酸根等指標(biāo)參數(shù),以便制定相應(yīng)的管理和保護(hù)措施,為人類社會(huì) 的可持續(xù)發(fā)展提供保障。目前沉積物-海水界面的溶解氧測(cè)量基本采用電極式化 學(xué)傳感器或光纖化學(xué)傳感器。但是這些溶解氧傳感器只能檢測(cè)空間的某一個(gè)點(diǎn) 的溶解氧濃度,如要進(jìn)行沉積物-海水界面兩維剖面的溶解氧濃度測(cè)量則需要多 個(gè)化學(xué)傳感器進(jìn)行同步的不同深度的測(cè)量,這種測(cè)量方式需要復(fù)雜的水下控制 裝置才能實(shí)施,增加了水下觀測(cè)設(shè)備的成本和操作復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容
.本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布 探測(cè)裝置。該裝置能減少水下觀測(cè)設(shè)備的成本,同時(shí)操作也十分簡(jiǎn)便。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案, 一種沉積物-海水界面 溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置,它包括密封艙,安裝在密封艙頂端的水下插頭, 在密封艙內(nèi)從上到下依次設(shè)置的圖像記錄板、圖像采集板、數(shù)字成像系統(tǒng)、半 反射透鏡,所述數(shù)字成像系統(tǒng)下端設(shè)有濾波片,所述半發(fā)射透鏡的側(cè)面設(shè)有發(fā) 光二極管;所述密封艙的下端為三角形密封結(jié)構(gòu),該三角形密封結(jié)構(gòu)的端面窗口外固定有溶解氧傳感膜玻璃(或稱化學(xué)傳感膜玻璃),在三角形密封結(jié)構(gòu)的斜 邊上設(shè)有反射鏡,該反射鏡和所述半反射透鏡平行。
進(jìn)一步的,所述溶解氧傳感膜玻璃(或稱化學(xué)傳感膜玻璃)通過固定件固 定在三角形密封窗口上。
進(jìn)一步的,所述的溶解氧傳感膜玻璃是通過如下步驟制備而成以四乙氧 基硅烷、甲基三乙氧基硅烷作為載體,選用三聯(lián)吡啶釕作為溶解氧濃度檢測(cè)的 化學(xué)發(fā)光分析試劑;所述四乙氧基硅烷甲基三乙氧基硅烷的重量比為4: 1, 所述三聯(lián)吡啶釕占四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷總重量的18%;把三聯(lián)吡啶 均勻的溶于四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷混合材料中,然后均勻的涂抹在 石英玻璃上,在室溫下干燥形成厚度均勻的溶解氧傳感膜玻璃。
本發(fā)明的具有如下有益效果本發(fā)明采用數(shù)字成像器件記錄兩維傳感膜的 熒光猝滅光強(qiáng)度信號(hào),利用Stern-Volmer方程來描述溶解氧的濃度與猝滅作用 光強(qiáng)對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而根據(jù)所記錄的像素灰度值提取兩維空間上的溶解氧濃度分 布狀況。解決了采用電極式化學(xué)傳感器只能記錄一個(gè)點(diǎn)的溶解氧濃度,如進(jìn)行 兩維溶解氧濃度變化監(jiān)測(cè)過程需要依次進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)的重復(fù)測(cè)量所帶來的操作復(fù) 雜、耗費(fèi)時(shí)間等問題。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1的左視圖3為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1、 2所示,本發(fā)明一種沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置,它包括密封艙7,安裝在密封艙7頂端的水下插頭1,在密封艙7內(nèi)從上到 下依次設(shè)置的圖像記錄板2、圖像采集板3、數(shù)字成像系統(tǒng)4、所述數(shù)字成像系 統(tǒng)4下端的濾波片5、半反射透鏡6,所述半發(fā)射透鏡6的側(cè)面設(shè)有發(fā)光二極管 71;所述密封艙7的下端為三角形密封結(jié)構(gòu)端面窗口,該三角形密封結(jié)構(gòu)端面 窗口外通過固定框9固定有溶解氧傳感膜玻璃10,在三角形密封結(jié)構(gòu)的斜邊上 設(shè)有反射鏡8,該反射鏡8和所述半發(fā)射透鏡6平行。
所述溶解氧傳感膜玻璃10的制作方法如下所述的溶解氧傳感膜玻璃是通 過如下步驟制備而成以四乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷作為載體,選用三 聯(lián)吡啶釕作為溶解氧濃度檢測(cè)的化學(xué)發(fā)光分析試劑;所述四乙氧基硅垸甲基 三乙氧基硅烷的重量比為4: 1,所述三聯(lián)吡啶釕占四乙氧基硅烷和甲基三乙氧 基硅烷總重量的18%;把三聯(lián)吡啶均勻的溶于四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷 混合材料中,然后均勻的涂抹在石英玻璃上,在室溫下干燥形成厚度均勻的溶 解氧傳感膜玻璃。
本發(fā)明的工作原理如下參見圖1、 2所示,在密封艙7的頂端安裝有水下
插頭l,外部電源通過水下插頭1為密封艙7內(nèi)的圖像采集系統(tǒng)提供所需的電能。 將溶解氧傳感膜玻璃10通過固定件9固定在密封艙7的三角形密封窗口上,來 自發(fā)光二極管71的光源發(fā)出波長為458nm的光由半反射透鏡6傳輸?shù)?5°角的 反射鏡8后,由反射鏡8將光束傳播方向改變90。角,投射到溶解氧傳感膜玻璃 10上,由于溶解氧傳感膜玻璃10中的熒光指示劑(三聯(lián)吡啶釕)對(duì)波長為458nm 的光具有吸收作用,所吸收的能量會(huì)產(chǎn)生激發(fā)波長為620nm的光波,該光波的 強(qiáng)度與溶解氧的濃度含量呈線性關(guān)系,該激發(fā)的620nm的光波經(jīng)反射鏡8和半 反射透鏡6,通過濾波片5濾除其他波長的雜光后由數(shù)字成像系統(tǒng)4接收,所記 錄的圖像通過圖像采集板3傳輸?shù)綀D像記錄板2進(jìn)行存儲(chǔ)。因此采用Stern-Volmer方程對(duì)來自溶解氧傳感膜玻璃10的激發(fā)光波的強(qiáng)度進(jìn)行分析,即 可獲得溶解氧濃度的兩維分布狀況信息。
下面結(jié)合附圖3對(duì)本發(fā)明的原理作進(jìn)一步說明。如圖3的虛線所示,來自 發(fā)光二極管7的光束經(jīng)半反射透鏡6傳輸?shù)椒瓷溏R8后被反射到溶解氧傳感膜 10上,由溶解氧傳感膜10所產(chǎn)生的激發(fā)熒光通過反射鏡8,穿過半反射透鏡6 后,經(jīng)濾光片5濾除其他波長的雜光后傳輸?shù)綌?shù)字圖像接收裝置,既兩維的激 發(fā)熒光有效的傳輸?shù)綌?shù)字成像裝置。溶解氧傳感膜玻璃通過固定框9固定在三 角形的密封艙窗口上,傳感器的底部采用三角形設(shè)計(jì)便于裝置傳感器端插入沉 積物中。由于傳感膜10的一部份插在沉積物中,另一部份在水體中,因此可以 實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積物-海水界面的溶解氧濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。圖2是圖1的左視圖,矩形溶 解氧傳感膜玻璃10由固定框9安置在密封艙的窗口上。
顯然,本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例,而并 非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在上述
說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施 方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng) 仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1、沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置,它包括密封艙,安裝在密封艙頂端的水下插頭,其特征在于在密封艙內(nèi)從上到下依次設(shè)置的圖像記錄板、圖像采集板、數(shù)字成像系統(tǒng)、半反射透鏡,所述數(shù)字成像系統(tǒng)下端設(shè)有濾波片,所述半發(fā)射透鏡的側(cè)面設(shè)有發(fā)光二極管;所述密封艙的下端為三角形密封結(jié)構(gòu),該三角形密封結(jié)構(gòu)的端面窗口外固定有溶解氧傳感膜玻璃,在三角形密封結(jié)構(gòu)的斜邊上設(shè)有反射鏡,該反射鏡和所述半反射透鏡平行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置, 其特征在于所述溶解氧傳感膜玻璃通過固定件固定在三角形密封窗口上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置, 其特征在于,所述的溶解氧傳感膜玻璃是通過如下步驟制備而成以四乙氧基 硅烷、甲基三乙氧基硅烷作為載體,選用三聯(lián)吡啶釕作為溶解氧濃度檢測(cè)的化 學(xué)發(fā)光分析試劑;所述四乙氧基硅烷甲基三乙氧基硅烷的重量比為4: 1,所 述三聯(lián)吡啶釕占四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷總重量的18%;把三聯(lián)吡啶均 勻的溶于四乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷混合材料中,然后均勻的涂抹在石 英玻璃上,在室溫下干燥形成厚度均勻的溶解氧傳感膜玻璃。
全文摘要
沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置,它包括密封艙,安裝在密封艙頂端的水下插頭,在密封艙內(nèi)從上到下依次設(shè)置的圖像記錄板、圖像采集板、數(shù)字成像系統(tǒng)、半反射透鏡,所述數(shù)字成像系統(tǒng)下端設(shè)有濾波片,所述半發(fā)射透鏡的側(cè)面設(shè)有發(fā)光二極管;所述密封艙的下端為三角形密封結(jié)構(gòu),該三角形密封結(jié)構(gòu)的一個(gè)端面窗口外固定有溶解氧傳感膜玻璃,在三角形密封結(jié)構(gòu)的斜邊上設(shè)有反射鏡,該反射鏡和所述半反射透鏡平行。本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明解決了采用電極式化學(xué)傳感器只能記錄單個(gè)點(diǎn)的溶解氧濃度,如進(jìn)行兩維溶解氧濃度變化監(jiān)測(cè)過程需要依次進(jìn)行多個(gè)點(diǎn)的重復(fù)測(cè)量所帶來的操作復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間等問題。
文檔編號(hào)G01N21/76GK101566573SQ20091011979
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者于新生, 劉技峰, 波 宋 申請(qǐng)人:中國海洋大學(xué)