該發(fā)明涉及海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置領(lǐng)域，尤其涉及低功耗海洋水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

海洋強(qiáng)國(guó)指的是在探索認(rèn)知海洋、開(kāi)發(fā)利用海洋、綜合管控海洋方面實(shí)力強(qiáng)大的國(guó)家，這就說(shuō)明，一個(gè)真正的海洋強(qiáng)國(guó)，不僅要有發(fā)達(dá)的海洋經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的創(chuàng)新科技和強(qiáng)大的海上力量，還要有健康美麗的海洋生態(tài)環(huán)境。為了維持健康的海洋生態(tài)環(huán)境，完備的海洋傳感器部署不可缺少。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)也迅速提升。

目前海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷朝著實(shí)時(shí)化、集成化和自動(dòng)化方向發(fā)展，集成傳感器可以被安裝到浮標(biāo)上全自動(dòng)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)海水水質(zhì)，大量的自動(dòng)集成傳感器還可以通過(guò)自組網(wǎng)的方式共同監(jiān)測(cè)一定范圍水域的水質(zhì)信息，相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)的方法，節(jié)省了大量的人力物力，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

但目前海洋環(huán)境下集成傳感的應(yīng)用還存在兩個(gè)瓶頸問(wèn)題：1.無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，因?yàn)榇蠖鄶?shù)傳感器，例如pH值傳感器，很容易被海水中的污染物附著而使其失效；2.傳感器攜帶電池電量有限，集成傳感器的連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以降低傳感器能耗并延長(zhǎng)傳感器有效工作時(shí)間的海洋水質(zhì)傳感器裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于外部脈沖喚醒機(jī)制的海洋水質(zhì)傳感器裝置，包括集成傳感器(1)和外部脈沖發(fā)生器(2)，集成傳感器(1)布置在外部脈沖發(fā)生器(2)的信號(hào)發(fā)射最大距離之內(nèi)，集成傳感器(1)包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、主控芯片和外部脈沖喚醒電路，其中，

濁度傳感器利用浸入海水表面的濁度傳感器采集海水的濁度信息；溫度傳感器模塊利用溫度傳感器采集海水表面的溫度信息；pH值傳感器模塊采集海水pH值，各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)被送入主控芯片；

所述的pH值傳感器模塊包括pH計(jì)主體(3)和與其相連的電極球泡(5)，在pH計(jì)主體(3)連接電極球泡(5)的一端設(shè)置有超聲波輻射平板(6)和超聲波單元(4)，超聲波輻射平板(6)位于電極球泡周圍，用于發(fā)射超聲波，使得超聲波單元(4)生成的超聲波在電極球泡(5)表面附近形成震蕩；

外部脈沖發(fā)生器(2)用于通過(guò)GPS與外部的監(jiān)測(cè)中心通信，收取監(jiān)測(cè)中心的命令信息，并將喚醒集成傳感器(1)所使用的信息調(diào)制后向周圍發(fā)射；

外部脈沖喚醒電路包括信號(hào)接收電路、解調(diào)電路、信號(hào)整形電路、脈沖輸出電路和喚醒電路，信號(hào)接收電路接收的外部信號(hào)經(jīng)由解調(diào)電路處理，獲得低頻信號(hào)；再經(jīng)由信號(hào)整形電路整形，得到規(guī)則的矩形脈沖；基準(zhǔn)比較電路將矩形脈沖與基準(zhǔn)信號(hào)相比較后，如果一致則脈沖輸出電路輸出脈沖喚醒主控芯片。

本發(fā)明采用外部脈沖喚醒機(jī)制，降低集成傳感器能耗，并使pH計(jì)具有自清潔功能，延長(zhǎng)集成傳感器有效工作時(shí)長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1為外部脈沖喚醒機(jī)制工作方式示意圖；

圖2為集成傳感器電路原理框圖；

圖3為外部脈沖喚醒電路的原理框圖；

圖4為外部脈沖喚醒機(jī)制工作流程圖；

圖5為pH值傳感器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為pH值傳感器模塊的局部放大示意圖；

附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：1集成傳感器；2外部脈沖發(fā)生器；3pH計(jì)主體；4超聲波單元；5電極球泡；6輻射平板

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1所示為外部脈沖喚醒機(jī)制工作方式示意圖。包括集成傳感器1和外部脈沖發(fā)生器2。集成傳感器1分布在外部脈沖發(fā)生器2周圍，集成傳感器1分布的范圍處于外部脈沖發(fā)生器2的信號(hào)范圍之內(nèi)；外部脈沖發(fā)生器2可以通過(guò)GPS系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)中心實(shí)現(xiàn)通信，收取監(jiān)測(cè)中心的命令信息；外部脈沖發(fā)生器2可以將喚醒集成傳感器1所使用的信息調(diào)制后向周圍發(fā)射。

圖2是本發(fā)明的集成傳感器1，包括pH值傳感器模塊、濁度傳感器模塊、溫度傳感器模塊、信號(hào)放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)單元、主控芯片、穩(wěn)壓電路和電源。傳感器節(jié)點(diǎn)采集水質(zhì)信息并通過(guò)無(wú)線信號(hào)向外傳輸；濁度傳感器模塊通過(guò)濁度傳感器將濁度數(shù)據(jù)傳回控制主板；溫度傳感器模塊通過(guò)溫度傳感器將環(huán)境溫度數(shù)據(jù)傳回控制主板；信號(hào)放大電路可以采集傳感器模塊產(chǎn)生的微弱信號(hào)并加以放大和濾波，輸出至AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；主控芯片接收到AD轉(zhuǎn)換電路傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)后，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中；電源通過(guò)穩(wěn)壓電路為主控芯片提供電能。

如圖3所示為外部脈沖喚醒電路的原理框圖，外部脈沖喚醒電路包括天線(信號(hào)接收電路)、解調(diào)電路、信號(hào)整形電路、脈沖輸出電路和喚醒電路。天線(信號(hào)接收電路)接收外部電磁波信號(hào)，接收的信號(hào)經(jīng)由解調(diào)電路處理，獲得低頻信號(hào)；再經(jīng)由信號(hào)整形電路整形，將受到干擾或不符合邊沿要求的信號(hào)變成規(guī)則的矩形脈沖；基準(zhǔn)比較電路將矩形脈沖與基準(zhǔn)信號(hào)相比較后，如果一致則脈沖輸出電路輸出脈沖喚醒主控芯片，該流程如圖4所示。

如圖5所示為pH傳感器，即pH計(jì)，的結(jié)構(gòu)示意圖，pH計(jì)包括pH計(jì)主體3、超聲波單元4、電極球泡5和輻射平板6。pH計(jì)主體3內(nèi)部為含飽和AgCl的3mol/Lkcl緩沖溶液，pH值為7。正常情況下，待測(cè)溶液中的H離子可以通過(guò)電極球泡5進(jìn)入到pH計(jì)主體3內(nèi)部，pH計(jì)主體3內(nèi)部的電極會(huì)檢測(cè)到電位變化，從而得出待測(cè)溶液的pH值。當(dāng)電極球泡5表面被待測(cè)溶液污染時(shí)，H離子通道會(huì)被堵塞，pH計(jì)便檢測(cè)不到電位變化，即無(wú)法正確檢測(cè)pH值。

本發(fā)明在pH計(jì)主體3靠近電極球泡5的位置固定有超聲波單元4。超聲波單元4包括超聲波發(fā)生器和超聲波換能器。本發(fā)明采用的發(fā)射超聲波的輻射天線為平板天線，由兩個(gè)相對(duì)的平板構(gòu)成，稱之為輻射平板6。超聲波發(fā)生器包括振蕩器、電源、放大器和匹配器。超聲波發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生超聲頻電能，在超聲波發(fā)生器中，振蕩器產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)，放大器將其放大到一定功率輸出，通過(guò)匹配器進(jìn)行阻抗匹配并通過(guò)功放輸出。

參見(jiàn)圖6，超聲波單元4產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并通過(guò)超聲波輻射平板6的發(fā)射，對(duì)電極球泡5表面附近的溶液進(jìn)行震蕩，使其球泡3表面的污染物脫離，釋放H離子通道，使pH計(jì)恢復(fù)靈敏。