海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水中甲烷含量檢測(cè)裝置，屬于水體監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)外對(duì)海水中甲烷濃度的測(cè)量主要有以下兩種方式:一種是半導(dǎo)體式氣體傳感技術(shù)，利用半導(dǎo)體材料表面吸附或脫附氣體分子會(huì)引起半導(dǎo)體電導(dǎo)率的變化來(lái)檢測(cè)氣體含量度，其特點(diǎn)是響應(yīng)幅度大、探測(cè)范圍廣、制作工藝簡(jiǎn)單，但穩(wěn)定性差、受氣體純度影響較大；另一種是光干涉式氣體傳感技術(shù)，就是利用邁克爾遜干涉儀，通過測(cè)量甲烷介質(zhì)濃度變化對(duì)光幅的干涉來(lái)確定甲烷的含量，其特點(diǎn)是精度高、測(cè)量范圍廣、穩(wěn)定性好，但測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，需要在密封和恒溫條件下進(jìn)行檢測(cè)，通常用于實(shí)驗(yàn)室中水體樣本的測(cè)量。
[0003]綜合以上分析，上述兩種測(cè)量方式都不適用于低溫高壓、氣體成分復(fù)雜的實(shí)際深海環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適合集成于一個(gè)小型密閉容器內(nèi)，布放于深海惡劣環(huán)境中，在長(zhǎng)期無(wú)人職守的情況下，對(duì)海水中甲烷濃度指標(biāo)進(jìn)行原位檢測(cè)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，包括:氣體傳感器，其特征在于，還包括:側(cè)壁連接的氣液分離室和光學(xué)檢測(cè)室，所述側(cè)壁連接處用氣液分離膜相隔，在氣液分離室的另一側(cè)壁上設(shè)置一進(jìn)水嘴，在氣液分離室的頂部設(shè)置一出水嘴，在光學(xué)檢測(cè)室的頂部和底部的分別開有頂部視窗和底部視窗，頂部視窗和底部視窗均用石英玻璃密封；所述的氣體傳感器為紅外線發(fā)射器和紅外線接收器，所述紅外線發(fā)射器安裝在光學(xué)檢測(cè)室外且其發(fā)射窗口對(duì)準(zhǔn)頂部視窗，所述紅外線接收器安裝在光學(xué)檢測(cè)室外且其接收窗口對(duì)準(zhǔn)底部視窗，在光學(xué)檢測(cè)室的另一側(cè)壁上設(shè)置有出氣嘴，所述紅外線發(fā)射器和紅外線接收器的電信號(hào)連接到一控制器；將氣液分離室、光學(xué)檢測(cè)室、氣體傳感器及控制器密封在一密封套中，所述進(jìn)水嘴、出水嘴和出氣嘴伸出所述密封套的側(cè)壁。
[0007]對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn):所述的控制器包括電源模塊、紅外光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算、存儲(chǔ)模塊。
[0008]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的出氣嘴包括上出氣嘴和下出氣嘴，且上下分布設(shè)置在所述光學(xué)檢測(cè)室的側(cè)壁上。
[0009]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):將所述密封套的外側(cè)底部固定在一支架上，所述支架上還設(shè)置有將整個(gè)檢測(cè)裝置固定在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的安裝孔。
[0010]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的控制器中還設(shè)置有無(wú)線信號(hào)收發(fā)射模塊。
[0011]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的紅外線發(fā)射器和紅外線接收器分別通過紅外發(fā)射器固定件和紅外接收器固定件固定在密封套上。
[0012]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述的氣液分離室、光學(xué)檢測(cè)室、進(jìn)水嘴、出水嘴、上出氣嘴、下出氣嘴的材質(zhì)為不銹鋼，氣液分離膜的材質(zhì)為帶不銹鋼網(wǎng)的半透膜，密封套的材質(zhì)為不銹鋼或耐腐蝕的高分子材料。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0014]本實(shí)用新型的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置對(duì)非甲烷氣體的響應(yīng)度小，系統(tǒng)信噪比高，在深海海流劇烈波動(dòng)的情況下，抗干擾能力強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低，方便實(shí)現(xiàn)環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)的小型海洋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成。適合布放于深海惡劣環(huán)境中，在長(zhǎng)期無(wú)人職守的情況下，對(duì)海水中甲烷濃度指標(biāo)進(jìn)行原位檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置的主視圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置的俯視圖。
[0017]圖中標(biāo)號(hào)為:1-進(jìn)水嘴、2-氣液分離室、3-出水嘴、4-氣液分離膜、5-光學(xué)檢測(cè)室、6-頂部視窗、7-紅外發(fā)射器固定件、8-紅外線發(fā)射器、9-上出氣嘴、10-下出氣嘴、11-固定支架、12-紅外接收器固定件、13-底部視窗、14-紅外線接收器、15-密封套、16-安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0019]參見圖1、圖2，本實(shí)用新型一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置的實(shí)施例，包括:氣體傳感器、側(cè)壁連接的氣液分離室2和光學(xué)檢測(cè)室5，所述氣液分離室2和光學(xué)檢測(cè)室5的側(cè)壁連接處用氣液分離膜4相隔，在氣液分離室2的另一側(cè)壁上設(shè)置一進(jìn)水嘴1，在氣液分離室2的頂部設(shè)置一出水嘴3，在光學(xué)檢測(cè)室5的頂部和底部的分別開有頂部視窗6和底部視窗13，頂部視窗6和底部視窗13均用石英玻璃密封；所述的氣體傳感器為紅外線發(fā)射器8和紅外線接收器14，所述紅外線發(fā)射器8安裝在光學(xué)檢測(cè)室5外且其發(fā)射窗口對(duì)準(zhǔn)頂部視窗6，所述紅外線接收器14安裝在光學(xué)檢測(cè)室5外且其接收窗口對(duì)準(zhǔn)底部視窗13，在光學(xué)檢測(cè)室5的另一側(cè)壁上設(shè)置有出氣嘴，所述紅外線發(fā)射器8和紅外線接收器14的電信號(hào)連接到一控制器；將氣液分離室2、光學(xué)檢測(cè)室5、氣體傳感器及控制器密封在一密封套15中，所述進(jìn)水嘴1、出水嘴3和出氣嘴伸出所述密封套15的側(cè)壁。
[0020]具體而言:上述的控制器包括電源模塊、紅外光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算、存儲(chǔ)模塊，另外，控制器還可設(shè)置無(wú)線信號(hào)收發(fā)射模塊。
[0021]上述的出氣嘴包括上出氣嘴9和下出氣嘴10，且上下分布設(shè)置在所述光學(xué)檢測(cè)室5的側(cè)壁上。
[0022]為了便于將檢測(cè)裝置固定在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，將密封套15的外側(cè)底部固定在一支架11上，在支架11上還設(shè)置有將整個(gè)檢測(cè)裝置固定在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的安裝孔16。
[0023]為便于安裝、調(diào)節(jié)，紅外線發(fā)射器8和紅外線接收器14分別通過紅外發(fā)射器固定件7和紅外接收器固定件12固定在密封套15上。
[0024]鑒于海水腐蝕性較強(qiáng)，上述氣液分離室2、光學(xué)檢測(cè)室5、進(jìn)水嘴1、出水嘴3、上出氣嘴9、下出氣嘴10的材質(zhì)為不銹鋼，氣液分離膜4的材質(zhì)為帶不銹鋼網(wǎng)的半透膜，密封套15的材質(zhì)為不銹鋼或耐腐蝕的高分子材料。
[0025]使用時(shí)，將檢測(cè)裝置通過固定支架11上的安裝孔16固定在測(cè)試水域，且使檢測(cè)裝置的進(jìn)水嘴1、出氣嘴9和10保持水平狀態(tài)，含有甲烷的海水由進(jìn)水嘴I進(jìn)入氣液分離室2，經(jīng)氣液分離膜4分離后，甲烷氣體透過氣液分離膜4進(jìn)入光學(xué)檢測(cè)室5，海水水樣殘液由出水嘴3排出。
[0026]紅外線發(fā)射器8發(fā)出紅外光，透過頂部視窗6射入光學(xué)檢測(cè)室5，被紅外線接收器14接收，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，輸送到控制器，當(dāng)甲烷氣體進(jìn)入光學(xué)檢測(cè)室5后，由于甲烷氣體吸收紅外光，使紅外線接收器14接收到的紅外光強(qiáng)度發(fā)生變化，控制器自動(dòng)記錄紅外光強(qiáng)度的變化量并保存在存儲(chǔ)模塊中，紅外光強(qiáng)度的變化量反映了海水中甲烷氣體的含量變化。
[0027]因控制器中設(shè)置有無(wú)線收發(fā)模塊，測(cè)試結(jié)果可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)。
[0028]上述說(shuō)明表示:本實(shí)用新型是運(yùn)用紅外吸收原理，應(yīng)用氣液分離技術(shù)，將海水水樣中的甲烷成分分離后，用紅外線發(fā)射器和紅外線接收器對(duì)其含量進(jìn)行檢測(cè)。
[0029]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所作出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，包括:氣體傳感器，其特征在于，還包括:側(cè)壁連接的氣液分離室和光學(xué)檢測(cè)室，所述側(cè)壁連接處用氣液分離膜相隔，在氣液分離室的另一側(cè)壁上設(shè)置一進(jìn)水嘴，在氣液分離室的頂部設(shè)置一出水嘴，在光學(xué)檢測(cè)室的頂部和底部的分別開有頂部視窗和底部視窗，頂部視窗和底部視窗均用石英玻璃密封；所述的氣體傳感器為紅外線發(fā)射器和紅外線接收器，所述紅外線發(fā)射器安裝在光學(xué)檢測(cè)室外且其發(fā)射窗口對(duì)準(zhǔn)頂部視窗，所述紅外線接收器安裝在光學(xué)檢測(cè)室外且其接收窗口對(duì)準(zhǔn)底部視窗，在光學(xué)檢測(cè)室的另一側(cè)壁上設(shè)置有出氣嘴，所述紅外線發(fā)射器和紅外線接收器的電信號(hào)連接到一控制器；將氣液分離室、光學(xué)檢測(cè)室、氣體傳感器及控制器密封在一密封套中，所述進(jìn)水嘴、出水嘴和出氣嘴伸出所述密封套的側(cè)壁。2.按照權(quán)利要求1所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的控制器包括電源模塊、紅外光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、運(yùn)算、存儲(chǔ)模塊。3.按照權(quán)利要求1或2所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的出氣嘴包括上出氣嘴和下出氣嘴，且上下分布設(shè)置在所述光學(xué)檢測(cè)室的側(cè)壁上。4.按照權(quán)利要求1或2所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，將所述密封套的外側(cè)底部固定在一支架上，所述支架上還設(shè)置有將整個(gè)檢測(cè)裝置固定在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的安裝孔。5.按照權(quán)利要求3所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，將所述密封套的外側(cè)底部固定在一支架上，所述支架上還設(shè)置有將整個(gè)檢測(cè)裝置固定在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的安裝孔。6.按照權(quán)利要求2所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的控制器中還設(shè)置有無(wú)線信號(hào)收發(fā)射模塊。7.按照權(quán)利要求1或2所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的紅外線發(fā)射器和紅外線接收器分別通過紅外發(fā)射器固定件和紅外接收器固定件固定在密封套上。8.按照權(quán)利要求3所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的紅外線發(fā)射器和紅外線接收器分別通過紅外發(fā)射器固定件和紅外接收器固定件固定在密封套上。9.按照權(quán)利要求7所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的氣液分離室、光學(xué)檢測(cè)室、進(jìn)水嘴、出水嘴、上出氣嘴、下出氣嘴的材質(zhì)為不銹鋼，氣液分離膜的材質(zhì)為帶不銹鋼網(wǎng)的半透膜，密封套的材質(zhì)為不銹鋼或耐腐蝕的高分子材料。10.按照權(quán)利要求3所述的海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的氣液分離室、光學(xué)檢測(cè)室、進(jìn)水嘴、出水嘴、上出氣嘴、下出氣嘴的材質(zhì)為不銹鋼，氣液分離膜的材質(zhì)為帶不銹鋼網(wǎng)的半透膜，密封套的材質(zhì)為不銹鋼或耐腐蝕的高分子材料。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種海水中甲烷濃度原位檢測(cè)裝置，其特點(diǎn)是：利用甲烷氣體吸收紅外光的特點(diǎn)，應(yīng)用氣液分離技術(shù)，將海水水樣中的甲烷成分分離后，用紅外傳感器對(duì)其含量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)裝置主要由氣液分離室和光學(xué)檢測(cè)室、紅外線收發(fā)器、控制器組成，氣液分離室上設(shè)置進(jìn)出水口，光學(xué)檢測(cè)室上設(shè)置出氣口，氣液分離室和光學(xué)檢測(cè)室用氣液分離膜相隔，紅外線收發(fā)器分別安裝在光學(xué)檢測(cè)室頂部和底部的石英玻璃視窗口，整個(gè)裝置密封在密封套中，僅有進(jìn)水嘴、出水嘴和出氣嘴伸出密封套。對(duì)非甲烷氣體的響應(yīng)度小，抗干擾能力強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適用于布放在于深海惡劣環(huán)境中，在長(zhǎng)期無(wú)人職守的情況下，對(duì)海水中甲烷濃度指標(biāo)進(jìn)行原位檢測(cè)。
【IPC分類】G01N21/3504
【公開號(hào)】CN204789324
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520479076
【發(fā)明人】臧鶴超, 呂成興, 張燕, 華志勵(lì), 姚璞玉, 徐娟, 周忠海, 李磊
【申請(qǐng)人】山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日