[發(fā)明專利]沉積物-海水界面溶解氧的兩維分布探測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910119792.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN101566573A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于新生;劉技峰;宋波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/76
• 分類號(hào): G01N21/76
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標(biāo)代理事務(wù)所
• 代理人: 張 岱

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，所述半反射透鏡的側(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)的豎直面為該三角形密封結(jié)構(gòu)的端面窗口，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結(jié)構(gòu)的端面窗口外。

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)吡啶釕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。

附圖說明

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1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的左視圖；

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，所述半反射透鏡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)吡啶釕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。