CN223841237U - 抛弃式温盐深仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及抛弃式温盐深仪，包括发射浮筒与温盐深仪探头，发射浮筒为空腔结构，温盐深仪探头设置在空腔结构内，且位于发射浮筒的下端，在空腔结构内，设置有数据采集电路板与LoRa发射电路板；数据采集电路板的输入端与温盐深仪探头连接，输出端与LoRa发射电路板的输入端连接；在发射浮筒的上端，设置有LoRa发射天线，LoRa发射天线的输入端与LoRa发射电路板的输出端连接。本实用新型提供的抛弃式温盐深仪结构简单紧凑，数据传输便捷、稳定可靠。

Description

抛弃式温盐深仪

技术领域

本实用新型涉及温盐深测量技术领域，特别是涉及一种抛弃式温盐深仪。

背景技术

地球表面的3/4由海洋占据，海洋在全球气候和生态系统中发挥着重要作用。温盐深是海水重要的物理参数，可以用于气候观测，也可用于追踪海水质量和建立海洋动力学模型等。高精度的海洋环境温盐数据信息，可以为更好地理解海洋环境的动态变化服务，为海洋灾害的预警和应急响应提供更精准的数据支持，减少灾害带来的损失。

盐度的测量主要通过温盐深仪（Conductivity Temperature Depth，CTD）来实现。抛弃式温盐深仪（eXpendable CTD，XCTD）作为CTD的一种低成本仪器设备，由于其低成本的探头不用打捞回收、甲板和显示单元均在船上操作且可重复使用，使得其在海洋观测中得到了广泛的应用。

然而，当前的XCTD结构复杂且成本高昂，这使得大规模的海洋监测部署面临较大的经济压力。另外，在数据的传输方式上也不够便捷，比如，部分采用有线传输的设备，在实际的海洋探测中使用范围和灵活性很容易受到限制；而一些采用无线传输的设备，则容易因为传输距离有限、信号容易受到干扰等问题，难以满足复杂海洋环境下对数据实时、准确传输的需求。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种结构简单，成本较低，且数据传输便捷的抛弃式温盐深仪。

一种抛弃式温盐深仪，包括发射浮筒与温盐深仪探头，所述发射浮筒为空腔结构，所述温盐深仪探头设置在所述空腔结构内，且位于所述发射浮筒的下端，在所述空腔结构内，设置有数据采集电路板与LoRa发射电路板；所述数据采集电路板的输入端与所述温盐深仪探头连接，输出端与所述LoRa发射电路板的输入端连接；在所述发射浮筒的上端，设置有LoRa发射天线，所述LoRa发射天线的输入端与所述LoRa发射电路板的输出端连接。

在其中一个实施例中，还设置有下盖板；所述下盖板的板面与所述发射浮筒的下端部抵接，并通过连接线固定；当所述连接线熔断后，所述下盖板打开，释放所述温盐深仪探头。

在其中一个实施例中，还设置有下盖板；所述下盖板的一端与所述发射浮筒的下端部铰接；另一端与所述发射浮筒抵接，并通过连接线固定；当所述连接线熔断后，所述下盖板以铰接端为轴，另一端随重力向外打开。

在其中一个实施例中，还设置有上盖板；所述上盖板固定在所述发射浮筒的上端部，所述LoRa发射天线设置在所述上盖板内。

在其中一个实施例中，在所述温盐深仪探头的上端，设置有第一密封舱，所述数据采集电路板位于所述第一密封舱内。

在其中一个实施例中，在所述发射浮筒的顶端附近，设置有第二密封舱，所述LoRa发射电路板位于所述第二密封舱内。

在其中一个实施例中，所述数据采集电路板与所述LoRa发射电路板通过漆包线连接。

在其中一个实施例中，所述温盐深仪探头包括温度传感器与电导率探头；在所述电导率探头的外周设置电磁屏蔽外壳。

在其中一个实施例中，所述电磁屏蔽外壳采用铜或铝或钢制成。

在其中一个实施例中，所述温度传感器封装在电磁屏蔽外壳中，且所述温度传感器的探头与海水直接接触。

相较于现有技术，本实用新型提供的抛弃式温盐深仪具有以下效果：

1.将温盐深仪探头、数据采集电路板和LoRa发射电路板集成在发射浮筒的空腔结构内，这种紧凑的集成方式减少了设备的整体空间占用，使得设备更加小型化。同时，避免了复杂的外部布线和多个设备之间的连接问题，提高了设备的稳定性和可靠性。

2.采用LoRa发射电路板和LoRa发射天线进行数据传输，一方面可以在较远距离实现稳定的数据传输；另一方面，LoRa技术可以实现多个温盐深仪数据的同时采集，增加了数据采集的效率，可以用于探索海洋不同地理位置海洋盐度的变化规律。

3.数据采集电路板和LoRa发射电路板可以进行低功耗的设置，能够保证设备长时间工作，减少了频繁更换电源的麻烦。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为一个实施例中提供的抛弃式温盐深仪剖面图；

图2为一个实施例中提供的发射浮筒轴测图；

图3为一个实施例中提供的温盐深仪探测系统2结构示意图；

图4为一个实施例中提供的发射浮筒内部硬件结构框图。

附图标记说明：

发射浮筒1，温盐深仪探测系统2，温盐深仪探头20，出水口21，导流管22，温度传感器23，电导率探头24，数据采集电路板3，LoRa发射电路板4，LoRa发射天线5，上盖板6，下盖板7，连接线8，第一密封舱9，第二密封舱10，第一漆包线11，漆包线容纳腔12，第二漆包线13。

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

可以理解，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

下面将结合本实用新型实施例图中的附图，对本实用新型实施方式进行详细说明。

参阅图1至图3，为本实施例提供的抛弃式温盐深仪，包括发射浮筒1与温盐深仪探头20，发射浮筒1为空腔结构，采用塑料材质制成，温盐深仪探头20设置在空腔结构内，且位于发射浮筒1的下端，在空腔结构内，设置有数据采集电路板3与LoRa发射电路板4；数据采集电路板3的输入端与温盐深仪探头20连接，输出端与LoRa发射电路板4的输入端连接；在发射浮筒1的上端，设置有LoRa发射天线5，LoRa发射天线5的输入端与LoRa发射电路板4的输出端连接。

具体地，发射浮筒1为筒状的空腔结构，具有上盖板6和下盖板7，通过上盖板6和下盖板7对发射浮筒1的两端进行封闭，形成密闭的空腔体。上盖板6可拆卸的固定在发射浮筒1的上端部，可拆卸的方式包括但不限于卡扣连接、磁性连接、插拔式连接等。在上盖板6上开设有容纳槽，LoRa发射天线5置于容纳槽内。容纳槽的位置根据需求进行设置，在本实施例中，容纳槽开设在中心位置，与发射浮筒1、温盐深仪探头20同轴。

下盖板7有两种设置方式，第一种方式为：在下盖板7上设置有若干固定部，在发射浮筒1的内腔中设置若干连接线8，通过连接线8连接固定部，将下盖板7的上板面抵接在发射浮筒1的下端部；每根连接线8均连接在熔断开关上，当达到预设时间后，熔断开关随温度升高而熔断连接线8，下盖板7完全脱离打开，释放温盐深仪探头20。在第一种方式中，固定部的数量可以大于或等于连接线8的设置数量，以便于根据情况调整连接线8的连接位置。

第二种方式为：下盖板7的一端与发射浮筒1的下端部铰接；另一端设置有固定部，并通过连接线8连接固定部的方式，将另一端与发射浮筒1抵接；当连接线8熔断后，下盖板7以铰接端为轴，另一端随重力向外打开，释放温盐深仪探头20。可以理解，下盖板7上的固定部，可以是贯穿开设的通孔，也可以是环扣等便于连接线8连接固定的部件，具体根据情况进行设置。熔断开关的位置根据发射浮筒1内的空间进行设置，在此不做赘述，连接线8的一端连接熔断开关，另一端连接下盖板7的固定部上。

在发射浮筒1的空腔体内，靠近下端的位置设置温盐深仪探头20，温盐深仪探头20具有向下收口的圆柱形外壳，采用耐高压的壳体制成，从而能够承受深层海水的压力不发生形变。在温盐深仪探头20内，设置有温度传感器23与电导率探头24，温盐深仪探头20的外壳与温度传感器23、电导率探头24的接触处用埋入式橡胶做防水处理。

在温盐深仪探头20的中心，沿轴向设置有导流管22，导流管为上下两头贯通的柱形结构，温度传感器23贴着导流管22的外壁面布设，尾端的探头位于导流管22的下端部，以直接接触海水；电导率探头24环向布设在导流管22的外周。通过这样的方式，能够使温度传感器23与电导率探头24在同一时刻测量同一样本海水，保证了数据的准确性。优选地，温度传感器23采用NTC热敏电阻，电导率探头24采用双变压器感应式电导率探头。

进一步地，温度传感器23与电导率探头24封装在电磁屏蔽外壳中，其中，可以仅对电导率探头24进行电磁屏蔽封装，也可以同时对温度传感器23与电导率探头24进行电磁屏蔽封装。具体地，如图1所示，电导率探头24为两个环形的磁芯，在两个磁芯远离导流管22的一侧环向套设电磁屏蔽外壳。套设时，可以分别在每个磁芯上套设电磁屏蔽外壳，也可以用一个电磁屏蔽外壳将两个磁芯都套设在内。当对温度传感器23与电导率探头24同时进行电磁屏蔽封装时，采用一个电磁屏蔽外壳进行套设，电磁屏蔽外壳的高度不小于温度传感器23在导流管22竖直方向的布设长度。当外界存在电磁场干扰时，电磁屏蔽外壳在电磁场作用下，内部自由电子移动产生反方向的涡流磁场与海洋环境外界磁场抵消，从而达到电磁屏蔽的效果。

可以理解，电磁屏蔽外壳以能够容纳温度传感器23、电导率探头24为宜，比如可以设置为与温度传感器23、电导率探头24整体相适配的异形；也可以为规则的柱形结构，其中柱形结构的横截面可以为圆形、多边形等，具体形状根据需求进行设置。电磁屏蔽外壳一般采用铜或铝或钢制成，制备时，电磁屏蔽外壳可以与导流管22一体成型，也可以分开制备后再相应组装。

在温盐深仪探头20的上端，设置有出水口21，出水口21与导流管22连通，海水从导流管22流入，并通过出水口21流出，形成了可流入和流出的通路，当温盐深仪探头20发射后下落的过程中，海水通过该通路不断地更新，以实现对不同剖面的电导率测量。出水口21的数量根据需求进行确定，一般设置为两个以上，本实施例中沿环向设置有4个，以便于更全面的测量结果获取。

在出水口21的上端，设置有第一密封舱9，数据采集电路板3位于第一密封舱9内，且与第一密封舱9同轴设置。在第一密封舱9的上端，还设置有漆包线容纳腔12，其内同轴放置第一漆包线11。数据采集电路板3的输入端与温盐深仪探头20中的温度传感器23、电导率探头24电连接，输出端与漆包线容纳腔12中的第一漆包线11电连接。

温盐深仪探头20、出水口21、第一密封舱9与漆包线容纳腔12组成了如图3所示的温盐深仪探测系统2的整体结构，并一同进行发射。在温盐深仪的尾端，即漆包线容纳腔12的上端，环向设置有4个位移，以便于整个温盐深仪在海水中保持平衡。

在发射浮筒1的顶端附近，上盖板6的下方，设置有第二密封舱10，LoRa发射电路板4位于第二密封舱内，且与第二密封舱10同轴设置。在第二密封仓10的下方，设置有第二漆包线13。LoRa发射电路板4的输入端与第二漆包线13电连接，输出端与LoRa发射天线5电连接。同时，第一漆包线11与第二漆包线13相连，最好是同一根漆包线，并进行单向的数据传输，从而使数据采集电路板3与LoRa发射电路板4完成单向的数据传输。在工作过程中，第一漆包线11与第二漆包线13可以随着温盐深仪探测系统2下沉而延长。值得说明的是，第一密封舱9与第二密封舱10均需要进行防水处理，以避免数据采集电路板3与LoRa发射电路板4受潮失效。

另外，在第一密封舱9、第二密封舱10内还设置有电源，从而为数据采集电路板3、LoRa发射电路板4提供正常工作的电能。其中，第一密封舱9内的电源经数据采集电路板3处理后为传感器提供激励。

在本实施例中，数据采集电路板3主要用来进行激励信号的产生、电导率和温度信号的初步处理、熔断开关的控制等，不进行复杂的数据处理工作。具体地，数据采集电路板3采用低成本的主控单元进行电导率和温度信号的初步处理和熔断开关的控制工作；激励信号的产生则采用直接数字频率合成器（Direct Digital Synthesis, DDS）产生频率和幅值可调的正弦交变信号，然后通过数据采集电路板3与温盐深仪探头20连接的数据线直接接到电导率探头24的激励线圈中。温度信号则采取恒压源驱动NTC热敏电阻的方式进行温度测量，NTC热敏电阻是一种负温度系数热敏电阻，是一种半导体材料制成的电阻器，其电阻值随温度的升高而降低，恒压源加入电路中后热敏电阻两端产生电压，当温度发生变化，电压会发生相应的改变。电导率探头24输出的微弱交变信号无法直接AD采集，微弱交变信号需要经过数据采集电路板3进行信号处理，信号处理包括信号放大、高通滤波和交直流转换。同时为了降低功耗，利用主控系统的I/O引脚来控制电源芯片等的开关，在温盐深仪探测系统2发射的设定时间到临之前，主控芯片控制电路板中的绝大部分芯片处于休眠状态，数据采集电路板3上仅有主控单元和和部分电源模块工作，其他模块处于休眠状态，大大降低了功耗。

LoRa发射电路板4主要用于进行数据的无线发射，当数据采集电路板3通过漆包线将数据传送给LoRa发射电路板4后，LoRa发射电路板4通过LoRa发射天线5将数据发送至船只甲板上的LoRa无线采集系统。

工作时，在发射浮筒1投放之前，将LoRa发射天线5安装在上盖板6的容纳槽内，LoRa发射天线5的输入端连接发射浮筒1内部的LoRa发射电路板4上；LoRa发射电路板4与第二漆包线13直接连接。第二漆包线13与温盐深仪探测系统2内的第一漆包线11连接。同时，数据采集电路板3与LoRa发射电路板4设置为低功耗模式，下盖板7保持密封状态，确保温盐深仪探测系统2不会过释放。

当达到预先设定的时间点后，数据采集电路板3发射电压信号给熔断开关，熔断开关随温度上升，当达到临界值时，连接线8被熔断，下盖板7开启，从而释放温盐深仪探测系统2。同时，数据采集电路板3与LoRa发射电路板4退出低功耗模式，激活数据采集电路板3的数据采集功能和LoRa发射电路板4的无线传输功能，并与船只甲板建立相应的通信连接。

温盐深仪探测系统2被释放至海洋中，温盐深仪探头20接触海水，海水从导流管22与出水口21形成的通路流入流出，温度传感器23与电导率探头24实时采集数据，并上传至数据采集电路板3，数据采集电路板3对数据进行初步处理后，通过漆包线单向传输给LoRa发射电路板4，LoRa发射电路板4通过LoRa发射天线5将数据发送给船只甲板上的终端进行处理。

另外，发射浮筒1可以与船只甲板通过细绳连接，以便于在海况较好的情况下，对抛弃式温盐深仪进行回收。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抛弃式温盐深仪，包括发射浮筒与温盐深仪探头，所述发射浮筒为空腔结构，所述温盐深仪探头设置在所述空腔结构内，且位于所述发射浮筒的下端，其特征在于：

在所述空腔结构内，设置有数据采集电路板与LoRa发射电路板；所述数据采集电路板的输入端与所述温盐深仪探头连接，输出端与所述LoRa发射电路板的输入端连接；

在所述发射浮筒的上端，设置有LoRa发射天线，所述LoRa发射天线的输入端与所述LoRa发射电路板的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，还设置有下盖板；

所述下盖板的板面与所述发射浮筒的下端部抵接，并通过连接线固定；当所述连接线熔断后，所述下盖板打开，释放所述温盐深仪探头。

3.根据权利要求1所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，还设置有下盖板；

所述下盖板的一端与所述发射浮筒的下端部铰接；另一端与所述发射浮筒抵接，并通过连接线固定；当所述连接线熔断后，所述下盖板以铰接端为轴，另一端随重力向外打开。

4.根据权利要求2或3所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，还设置有上盖板；所述上盖板设置在所述发射浮筒的上端部，所述LoRa发射天线设置在所述上盖板上。

5.根据权利要求4所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，在所述温盐深仪探头的上端，设置有第一密封舱，所述数据采集电路板位于所述第一密封舱内。

6.根据权利要求5所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，在所述发射浮筒的顶端附近，设置有第二密封舱，所述LoRa发射电路板位于所述第二密封舱内。

7.根据权利要求5或6所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，所述数据采集电路板与所述LoRa发射电路板通过漆包线连接。

8.根据权利要求2或3所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，所述温盐深仪探头包括温度传感器与电导率探头；在所述电导率探头的外周设置电磁屏蔽外壳。

9.根据权利要求8所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，所述电磁屏蔽外壳采用铜或铝或钢制成。

10.根据权利要求8所述的抛弃式温盐深仪，其特征在于，所述温度传感器封装在电磁屏蔽外壳中，且所述温度传感器的探头与海水直接接触。