一種實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測傳感器領(lǐng)域，特別是一種實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 海洋采油時(shí)經(jīng)常發(fā)生原油溢漏，造成嚴(yán)重的海洋污染，影響海洋生態(tài)，典型的例子 是近年我國渤海灣和美國墨西哥灣的嚴(yán)重石油溢漏事件。海洋執(zhí)法部門必需快速評(píng)估海洋 原油溢漏的總量和影響范圍，這需要有一種有效的檢測技術(shù)和手段。然而，在溢油過程中， 油在上升到水面的過程中，大部分懸浮在水中，只有一部分到達(dá)水面。雖然到達(dá)水面的這一 部分油可用衛(wèi)星遙感手段監(jiān)測其擴(kuò)散的范圍，但是檢測水面下這大部分溢油就相當(dāng)困難。 目前，最先進(jìn)的水下污染檢測技術(shù)是水下機(jī)器人，典型的例子有麻省理工學(xué)院的智能魚，美 國Scripps海洋研究所的"水下探險(xiǎn)者"。它們都帶有所謂"微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室"，可以自動(dòng)和 實(shí)時(shí)地取樣和進(jìn)行化學(xué)分析，其造價(jià)可想而知是相當(dāng)高的。國內(nèi)對(duì)海洋溢油檢測也有一些 研究，主要是在海洋部門，大部分是基于機(jī)載或星載光學(xué)遙感方法。另外，用采樣確定水中 溢油的常用技術(shù)是熒光光譜技術(shù)。目前，國內(nèi)海水中石油類污染物的檢測主要使用熒光分 光光度法（國標(biāo)GB17378. 4-2007仲裁方法）、紅外光譜法、紫外分光光度法，這些檢測方法 都需要對(duì)海水使用有機(jī)溶劑萃取后再進(jìn)行分析，存在著耗時(shí)長、對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求高、容易造 成二次污染等缺點(diǎn)，難以在現(xiàn)場監(jiān)測中使用?；谏鲜鲈?，我們研發(fā)水中溢油傳感器系統(tǒng) 是非常及時(shí)和必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有海水中石油類污染物的檢測方法需要對(duì)海水使用有機(jī)溶劑萃取 后再進(jìn)行分析，存在著耗時(shí)長、對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求高、容易造成二次污染等缺點(diǎn)，難以在現(xiàn)場 監(jiān)測中使用等不足，提供一種實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器。本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0004] 一種實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器，包括電源模塊、光學(xué)探測模塊、多級(jí)模擬 信號(hào)處理電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、通訊模塊和控制模塊，所述光學(xué)探測模塊包括可以探測PW 級(jí)（10 12瓦）熒光信號(hào)的超低噪聲跨阻抗放大器，所述多級(jí)模擬信號(hào)處理電路包括高通 濾波器、兩級(jí)Sallen-Key濾波器和可調(diào)增益放大器；所述電源模塊提供工作電源，控制模 塊控制光學(xué)探測模塊工作，檢測到信號(hào)后輸出模擬信號(hào)，模擬信號(hào)通過高通濾波器和兩級(jí) Sallen-Key濾波器濾波，進(jìn)一步通過可調(diào)增益放大器（VGA)放大以達(dá)到最優(yōu)的電壓水平， 通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給控制模塊，控制模塊通過通訊模塊給控制終端發(fā)送數(shù) 據(jù)并接收?qǐng)?zhí)行控制指令。控制模塊采用單片機(jī)把數(shù)模轉(zhuǎn)換器集合到傳感器電路中，也用于 控制VGA增益，數(shù)模轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，信號(hào)分辨力為0. 08mv，傳感系統(tǒng)的 最大增益為100,這樣探測水中油濃度范圍為Ippb - lOOOppm。
[0005] 本實(shí)用新型的工作原理：電源模塊為本實(shí)用新型實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器提 供工作電源，啟動(dòng)后控制模塊根據(jù)控制終端的控制指令，控制光學(xué)探測模塊工作，超低噪聲 跨阻抗放大器檢測到熒光信號(hào)后輸出模擬信號(hào)，經(jīng)過多級(jí)模擬信號(hào)處理電路的處理以及可 調(diào)增益放大器（VGA)放大以達(dá)到最優(yōu)的電壓水平，然后經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)給到 控制模塊，控制模塊通過通訊模塊給控制終端發(fā)送數(shù)據(jù)并接收?qǐng)?zhí)行下一步的控制指令，實(shí) 現(xiàn)海洋溢油實(shí)時(shí)精確檢測。
[0006] 作為本實(shí)用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述光學(xué)探測模塊還設(shè)有屏蔽SNRlO到IO4信 號(hào)的電磁屏蔽電路。
[0007] 作為本實(shí)用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括相位鎖定模塊，所述相位鎖定模塊是采 用晶體振蕩器進(jìn)行分頻得到時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)的電平分別控制紫外LED電路的MAX4528 和光探測電流電路MAX4528的輸出信號(hào)，使其光發(fā)二極管即紫外LED的相位和光探測電流 的相位相互鎖定，以便消除模擬信號(hào)傳輸路徑上的噪聲。模擬信號(hào)而后轉(zhuǎn)換成低頻信號(hào)， 再進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
[0008] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述電源模塊包括可充電電池單元和電纜供電單 元，可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境選用不同的電源單元供電，提高適用性。
[0009] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，控制模塊設(shè)有A/D接口和USB接口，可以將數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路一些等功能電路設(shè)置在本實(shí)用新型實(shí)時(shí)精確檢測海洋溢油傳感器上。
[0010] 作為本實(shí)用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括具有SD卡的存儲(chǔ)電路，系統(tǒng)能在SD卡 上以EXCEL格式存儲(chǔ)時(shí)間、增益、熒光信號(hào)、溫度和壓力五類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣頻率可設(shè)置為 0.1 HZ到10HZ，即每100微秒到10秒采樣一次數(shù)據(jù)。
[0011] 作為本實(shí)用新型進(jìn)一步說明，所述通訊模塊包括藍(lán)牙單元和RS232\485接口單 元，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選用不同的通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。所研發(fā)的水中溢油傳感 器能實(shí)時(shí)精確地測定水中油的含量。應(yīng)用時(shí)傳感器可以有不同的設(shè)置：第一種為移動(dòng)手提 式檢測儀，用于隨機(jī)檢測水中的油污含量；第二種為固定式檢測儀，如固定在海洋采油井 架、港口碼頭，浮標(biāo)（不同深度處）上，通過無線通訊把檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)睫k公室；第三種為水 下移動(dòng)檢測儀，將檢測儀系列由船拖引，通過電纜傳輸檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合GPS定位裝置可快速 檢測海洋溢油的三維分布。
[0012] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：
[0013] (1)采用先進(jìn)的光電技技術(shù)，具有最佳靈敏度/成本比的海洋溢油污染精確檢測 傳感器；
[0014] (2)將傳感器單元和通訊、信號(hào)傳輸合為一體，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測海洋中溢油；
[0015] (3)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，功能強(qiáng)大，可與智能終端組成智能化海洋溢油實(shí)時(shí)精確檢 測系統(tǒng)，在海洋中有廣泛應(yīng)用，特別是海監(jiān)部門用于監(jiān)測海洋溢油、海洋污染等，是監(jiān)測、執(zhí) 法的重要手段，還可以擴(kuò)充到內(nèi)河、湖泊等水體的污染監(jiān)測，適用于大多數(shù)環(huán)境監(jiān)測部門。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型的主控制電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] -種實(shí)