海洋觀測微顆粒測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海洋觀測微顆粒測量儀，包括密封的腔體，所述腔體上開設有透明的觀測窗口，所述觀測窗口外設置有光源，所述腔體中在所述觀測窗口的內側設置有拍攝裝置，所述拍攝裝置包括相機、設置在所述相機的前端的顯微物鏡以及連接在所述顯微物鏡上的物鏡變焦機構，所述相機連接到所述腔體中的觀測數據處理裝置，所述光源以及所述物鏡變焦機構連接到所述腔體中的控制裝置，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置連接到所述腔體的外部線纜接口。本實用新型能夠用于對深海微顆粒流動進行精確在線觀測。
【專利說明】海洋觀測微顆粒測量儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及海洋探測技術，特別是涉及一種海洋觀測微顆粒測量儀。
【背景技術】
[0002]目前我國海洋洋流尤其是深海洋流探測技術尚不完善，可選用的海洋觀測儀器很少，且主要應用于淺海區域，使用腔體或水下機器人進行淺海的觀測，數據觀測的能力相當有限，且數據樣本采用現場采樣，返岸對樣本進行分析處理的方式，具有滯后性，無法得到實時數據，不能反映實時的海底動力學信息，難以滿足海洋研究人員對海洋尤其深海環境動力機理研究及探測的需求。
實用新型內容
[0003]本實用新型的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種海洋觀測微顆粒測量儀，具有良好的深海微顆粒觀測能力。
[0004]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0005]一種海洋觀測微顆粒測量儀，包括密封的腔體，所述腔體上開設有透明的觀測窗口，所述觀測窗口外設置有光源，所述腔體中在所述觀測窗口的內側設置有拍攝裝置，所述拍攝裝置包括相機、設置在所述相機的前端的顯微物鏡以及連接在所述顯微物鏡上的物鏡變焦機構，所述相機連接到所述腔體中的觀測數據處理裝置，所述光源以及所述物鏡變焦機構連接到所述腔體中的控制裝置，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置連接到所述腔體的外部線纜接口。
[0006]進一步地，所述腔體包括觀測倉和控制倉，所述拍攝裝置安裝在所述觀測倉內，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置安裝在所述控制倉內，所述觀測倉和所述控制倉之間以隔熱板隔離。
[0007]進一步地，所述腔體包括貫通的圓柱形外殼、密封覆蓋在所述外殼前端和后端的腔體前蓋及腔體后蓋，所述觀測窗口設置在所述腔體前蓋上。
[0008]進一步地，所述腔體內安裝有與所述腔體前蓋平行設置的支撐板，所述相機和所述顯微物鏡通過相機和物鏡支架固定，所述相機和物鏡支架一端安裝在所述腔體前蓋上，另一端安裝在所述支撐板上。
[0009]進一步地，所述隔板為隔熱板，所述隔熱板將所述腔體分隔為觀測倉和控制倉，所述拍攝裝置安裝在所述觀測倉內，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置安裝在所述控制倉內。
[0010]進一步地，所述光源包括LED燈和激光燈，其中所述LED燈的光照強度高于所述激光燈的光照強度。
[0011]進一步地，所述觀測窗口的外側設置有清潔刷，所述腔體的側邊設置有電機，所述清潔刷與所述電機的驅動端相耦合，所述電機的控制端連接到所述控制裝置，所述清潔刷的清潔范圍覆蓋所述觀測窗口和所述光源。
[0012]進一步地，所述觀測窗口為藍寶石玻璃窗口。
[0013]所述外殼為鈦合金外殼。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]本實用新型中，在密封腔體內的拍攝裝置在相機前端設置顯微物鏡以及連接在顯微物鏡上的物鏡變焦機構，相機采用高速高清相機，通過顯微物鏡的放大作用和物鏡變焦機構的變焦調節作用，使得觀測量級可以達到微米級別，且能夠適應海底環境和觀測微顆粒情況針對性地進行調節，相對于現有技術，本實用新型大大提高了觀測精度以及觀測系統對于深海環境的適應性。例如，通過本實用新型的拍攝裝置，可以更清晰地攝取深海中的微細圖像以獲得泥沙和藻類等顆粒物大小、位置和形狀參數，同時也能實時觀測得到深海沉積層與上覆水體間物質交換情況及海底顆粒物流動情況，以供密封腔內的觀測數據處理裝置對攝取的圖像數據進行實時分析。所得信息可以通過腔體的外部線纜接口經線纜實時傳送到岸上。本測量儀的提出，對于促進海洋物理、海洋生物和生態的研究有著重要的意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例的海洋觀測微顆粒測量儀的腔體透視圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例的海洋觀測微顆粒測量儀的腔體俯視圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例的海洋觀測微顆粒測量儀與岸基的連接示意圖。
[0019]附圖標記說明:
[0020]1.外殼2.腔體前蓋3.腔體后蓋4.高速相機5.顯微物鏡6.相機和物鏡支架7.隔熱板8.控制板9.處理板10.物鏡變焦機構11.觀測窗口 12.LED燈13.激光燈14.電機15.清潔刷。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及其應用。
[0022]參閱圖1和圖2，在一些實施例里，海洋觀測微顆粒測量儀用于對微顆粒物的運動進行觀測研究，包括密封的腔體，腔體上開設有透明的觀測窗口 11，觀測窗口 11外設置有光源，腔體中在觀測窗口 11的內側設置有拍攝裝置，拍攝裝置包括高速相機4、設置在高速相機4的前端的顯微物鏡5以及連接在顯微物鏡5上的物鏡變焦機構10，高速相機4連接到腔體中的觀測數據處理裝置，光源的控制輸入端以及物鏡變焦機構10連接到腔體中的控制裝置，觀測數據處理裝置和控制裝置連接到腔體的外部線纜接口，通過外部線纜接口，海洋觀測微顆粒測量儀可經由線纜與岸基通信并獲取電能。
[0023]如圖1所示，在具體實施例中，控制裝置為控制板8，觀測數據處理裝置為處理板
9,高速相機4可通過C-mount標準接口與顯微物鏡5搭配。通過顯微物鏡5和高速相機4采集的微顆粒圖像可由Cameralink線纜傳輸至處理板9,處理板9也可以向高速相機4發送拍攝控制指令。物鏡變焦機構10可以采用物鏡變焦控制齒輪。通過顯微物鏡的放大作用和物鏡變焦機構的變焦調節作用，使得觀測量級可以達到微米級別，且能夠適應海底環境和觀測微顆粒情況針對性地進行調節，相對于現有技術，不僅大大提高了相機觀測精度，還提高了觀測系統對于深海環境的適應性和觀測的靈活性。
[0024]在優選的實施例中，拍攝裝置、控制板8和線處理開發板9裝在鈦合金耐壓腔體內。腔體包括貫通的圓柱形外殼1、密封覆蓋在外殼前端和后端的腔體前蓋2及腔體后蓋3，觀測窗口 11設置在腔體前蓋2上。
[0025]腔體的觀測窗口 11優選采用高許用應力(如230Mpa)的藍寶石玻璃，玻璃與腔體前蓋2之間、腔體前蓋2與外殼I之間均采用軸向密封、徑向密封相結合的方式，以提高儀器的密封性能，防止海水進入腔體，保證所有儀器設備能夠在2000米深海處安全穩定作業。
[0026]在優選的實施例中，光源包括LED燈12和激光燈13，從而控制板8可根據觀測需要和實際環境控制使用LED燈12或激光燈13。其中LED燈12光強度比較高，適于在光源強度要求比較大的時候使用，以獲得清晰的圖像。激光燈13功率比LED燈12低，適于在光源強度要求比較低的情況下使用，對海底生物干擾小，且能節省海洋觀測微顆粒測量儀的電能。
[0027]在特別優選的實施例中，觀測窗口 11的外側設置有清潔刷15，腔體的外殼I的側邊設置有電機14，清潔刷15與電機14的驅動端相耦合，電機14的控制端連接到控制板8。控制板8通過控制電機14等相關組件，可以控制清潔刷的啟停，清潔刷15在電機旋轉的帶動下可清潔觀測窗口 11，其在移動路徑上還可以對LED燈12或激光燈13的發光面進行清潔，清除觀測窗口 11和光源上附著的顆粒物或微生物體，保證攝像的清晰度和照明的亮度不受附著物影響。
[0028]腔體內部可以用隔熱板7分隔成觀測倉和控制倉，拍攝裝置安裝在觀測倉內，控制板8和線處理開發板9安裝在控制倉內。通過隔熱板7將數據處理系統和觀測系統隔離開來，可以防止數據處理系統產生過量的熱影響相機的正常運行。
[0029]腔體內可安裝有與腔體前蓋2平行設置的支撐板，相機4和顯微物鏡5通過相機4和物鏡支架固定，相機4和物鏡支架一端安裝在腔體前蓋2上，另一端安裝在支撐板上。
[0030]在一個具體實施例中，隔熱板7和支撐板為同一塊板。
[0031]如圖3所示，通過腔體的外部線纜接口，可實現海洋觀測微顆粒測量儀與岸基的通訊，和海洋觀測微顆粒測量儀的供電。海洋觀測微顆粒測量儀可以通過8芯水密線纜(其中4芯供電，4芯做網絡傳輸)連接到海底觀測網接駁盒之上，海底觀測網接駁盒再通過光纖線纜連接到岸基，數據可以通過海底光纖傳輸上岸，實現海洋觀測微顆粒測量儀與岸基工作站之間的實時通訊功能。
[0032]工作時，控制板8通過接收岸基控制指令，可以對拍攝裝置、光源、電機14、清潔刷15進行相應的控制。拍攝裝置進行圖像采集，顯微物鏡5和高速相機4采集的微顆粒圖像由Cameralink線纜傳輸至處理板9進行實時在線圖像處理，提取微顆粒物的大小、位置等關鍵物理信息，大大減少從深海海底傳輸到岸基的數據量，降低海底觀測網線纜傳輸壓力，實現海底實時監控和處理功能。
[0033]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種海洋觀測微顆粒測量儀，包括密封的腔體，其特征在于，所述腔體上開設有透明的觀測窗口，所述觀測窗口外設置有光源，所述腔體中在所述觀測窗口的內側設置有拍攝裝置，所述拍攝裝置包括相機、設置在所述相機的前端的顯微物鏡以及連接在所述顯微物鏡上的物鏡變焦機構，所述相機連接到所述腔體中的觀測數據處理裝置，所述光源以及所述物鏡變焦機構連接到所述腔體中的控制裝置，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置連接到所述腔體的外部線纜接口。
2.如權利要求1所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述腔體包括觀測倉和控制倉，所述拍攝裝置安裝在所述觀測倉內，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置安裝在所述控制倉內，所述觀測倉和所述控制倉之間以隔熱板隔離。
3.如權利要求1所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述腔體包括貫通的圓柱形外殼、分別密封覆蓋在所述外殼前端和后端的腔體前蓋及腔體后蓋，所述觀測窗口設置在所述腔體前蓋上。
4.如權利要求3所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述腔體內安裝有與所述腔體前蓋平行設置的支撐板，所述相機和所述顯微物鏡通過相機和物鏡支架固定，所述相機和物鏡支架一端安裝在所述腔體前蓋上，另一端安裝在所述支撐板上。
5.如權利要求4所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述支撐板為隔熱板，所述隔熱板將所述腔體分隔為觀測倉和控制倉，所述拍攝裝置安裝在所述觀測倉內，所述觀測數據處理裝置和所述控制裝置安裝在所述控制倉內。
6.如權利要求1至5任一項所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述光源包括LED燈和激光燈，其中所述LED燈的光照強度高于所述激光燈的光照強度。
7.如權利要求6所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述觀測窗口的外側設置有清潔刷，所述腔體的側邊設置有電機，所述清潔刷與所述電機的驅動端相耦合，所述電機的控制端連接到所述控制裝置，所述清潔刷的清潔范圍覆蓋所述觀測窗口和所述光源。
8.如權利要求1至5任一項所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述觀測窗口為藍寶石玻璃窗口。
9.如權利要求3至5任一項所述的海洋觀測微顆粒測量儀，其特征在于，所述外殼為鈦合金外殼。
【文檔編號】G01C13/00GK203837705SQ201420202150
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】陳道毅, 林雄偉, 蔡加祥, 李邵龍 申請人:清華大學深圳研究生院