[發明專利]可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置及實現方法

有效

• 申請號: 201711018726.8
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN108132292B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 張彭輝;丁康康;郭為民;侯健;許立坤
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G08C17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，其主體結構包括如下部分：

a、水下部分：包括耐壓殼體、頂蓋和外部聲信號通訊模塊，耐壓殼體和頂蓋組成封閉的測試空間，并在其內設置多通道電化學測試模塊、數據轉換模塊、主控制器、電源模塊和存儲模塊，多通道電化學測試模塊、數據轉換模塊、電源模塊、存儲模塊和聲信號通訊模塊分別與主控制器相連，其中，

所述多通道電化學測試模塊與外部測試電極體系相連，用于根據預設指令對不同試樣進行電化學測試，并將測試數據傳遞至存儲模塊；

所述數據轉換模塊用于將測試數據轉換為聲信號，并傳遞至聲信號通訊模塊；

所述主控制器用于向多通道電化學測試模塊發送數據測試命令并讀取相應通道的測試數據，然后將測試數據存儲至存儲模塊，同時向數據轉換模塊發送數據轉換指令，并向聲信號通訊模塊發送數據傳輸指令；

所述電源模塊用于各模塊的能源供應；

所述存儲模塊用于存儲測試數據；

b、水面部分：包括依次相連的換能器、中繼器、衛星數據傳輸模塊和衛星天線，其中，

所述換能器用于接收聲信號通訊模塊傳輸的聲信號，并將其轉換為電信號傳遞至中繼器；

所述中繼器用于將換能器傳遞的信號進行調整放大，并傳遞至衛星數據傳輸模塊；

所述衛星數據傳輸模塊用于根據控制指令將實時數據通過衛星天線傳輸至衛星系統，并傳遞回實驗室；

所述多通道電化學測試模塊包括依次連接的運放比例運算電路與濾波/補償電路、模擬數字轉換器、單片機、數字模擬轉換器和通道選擇繼電器，所述單片機微控制器與主控制器連接，根據測試需求，選擇開路電位、電化學阻抗、極化曲線多種電化學方法對各通道進行獨立測試，并通過濾波算法、數字積分技術提高測量的精度；

所述換能器、中繼器、衛星數據傳輸模塊、衛星天線采用浮標形式集成安裝，整體采用太陽能板供電，浮標投放于水下部分投放點，與水下部分進行通訊。

2.根據權利要求1所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述頂蓋上固定子母式水密連接器，將多通道電化學測試模塊與外部測試電極體系相連。

3.根據權利要求2所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述測試電極體系采用三電極體系，包括工作電極、參比電極和輔助電極，與子母式水密連接器A端連接，工作電極為測試試樣；子母式水密連接器B端固定在耐壓殼體頂蓋上，其線端引入耐壓殼體內與多通道電化學測試模塊連接；通過插接子母式水密連接器A端與B端即可將測試電極體系接入測試裝置。

4.根據權利要求1、2或3所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述水下部分的投放深度為100~3000米，根據試驗要求，在水下布放1~6個月的時間。

5.根據權利要求1、2或3所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述頂蓋通過密封圈密封、并采用緊固螺栓鎖緊的方式固定在耐壓殼體頂端的開口部，與所述耐壓殼體構成封閉的測試空間。

6.根據權利要求1、2或3所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述耐壓殼體尾端設置防水天線接口，用于連接外部聲信號通訊模塊。

7.根據權利要求1、2或3所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置，其特征在于，所述聲信號通訊模塊與換能器之間選用長距離獨立聲通訊波段。

8.如權利要求1、2或3所述的可遠程數據傳輸的深海原位電化學測試裝置的實現方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、通過上位機軟件分別與測試裝置的水下部分和水面部分進行通信，設置多通道電化學測試模塊所選通道、所選方法，測量頻率，數據傳輸周期相關參數，并對水下部分的聲信號通訊模塊與水面部分的換能器進行波頻調試，保證通訊暢通；

S2、將水下部分和水面部分進行組裝，保證各部分之間導通并且無短接，同時保證水下部分整個耐壓殼體密封良好；

S3、將各通道測試電極體系焊接在子母式水密連接器A端，接線與多通道電化學測試模塊所選測試通道一一對應，焊接過程中避免體系之間或體系內部的接觸導通；

S4、將焊接好的子母式水密連接器A端與子母式水密連接器B端連接，保證密封；

S5、進行裝置投放：將水下部分單獨或隨深海試驗裝置進行投放，在投放點同時投放水面部分；

S6、水下部分電源模塊為測試裝置提供所需工作電壓，由主控制器控制，多通道電化學測試模塊按預設時間和頻率進行電化學測量，實時測量數據按通道編號、對應時間和測試方法進行打包，存儲于存儲模塊中；數據轉換模塊按預設周期將本次測試周期內打包好的數據轉換為聲信號，經聲信號通訊模塊傳輸至水面部分換能器；水面部分由太陽能板進行供電，換能器將接收的聲信號轉換為電信號，傳遞至中繼器，經調整放大后由衛星數據傳輸模塊通過衛星天線傳輸至衛星系統，再傳輸回實驗室。