[发明专利]一种自浮式海底温度探测系统

摘要

本发明公开了一种自浮式海底温度探测系统，其包括海底信号采集基站和测温探针；其中测温探针可多次使用且与海水充分接触，测温探针内部放置温度探测单元，温度探测单元组合方便灵活，数字信号输出，可有效改善数据质量；海底信号采集基站保证了仪器回收率，降低了海洋温度探测风险。自浮式海底温度探测系统既可以在浅海区也可以在深海区探测海底温度，留海时间长有利于长期海底温度探测。

主权项

一种自浮式海底温度探测系统，其属于地球物理测量仪器，其包括海底信号采集基站（24）和测温探针（4）；其中海底信号采集基站（24）包括脱钩机构（1）、仪器舱（2）和沉耦架（5）；仪器舱（2）包括内部单个玻璃舱球（10）和外部保护壳（13）；玻璃舱球（10）设有一个四芯水密插座（6），海底信号采集基站（24）与测温探针（4）通过导线（7）连接；海底信号采集基站（24）内部集成了方向传感器（15）与姿态传感器（16），用于获取测温探针插入海底后的倾斜状况；玻璃舱球外部保护壳（13）分上下两部分，两者通过多个螺栓固定，测温探针（4）通过螺栓固定在外部保护壳（13）底部；外部保护壳（13）顶端安装脱钩机构（1），仪器舱（2）整体放置于沉耦架（5）之上；沉耦架（5）为方框状，中部设有刚性金属圆环，方框通过四根钢梁与刚性金属圆环连接，金属圆环、钢梁、沉耦架方框之间中空，测温探针（4）从金属圆环（18）中间穿过；测温探针（4）通过螺栓垂直固定在在外部保护壳（13）底部，玻璃舱球（10）与测温探针（4）尾端各设有四芯水密插座，两者通过RS485总线（7）连接，总线分为电源线、地线、数据线A和数据线B；测温探针（4）主体呈圆柱状，长1~1.5米，直径3厘米，壁厚0.5厘米，前端呈圆锥状，测温探针尾端设有四芯水密插座；测温探针（4）主体部分设有多个圆孔（23），海水可在测温探针（4）内外自由流动；其中，方向传感器（15）采用HMR3200型方向传感器，方向精度1°，分辨率0.1°；总线电源电压为5.2V，测温探针（4）内部放置多个温度探测单元（21），温度探测单元（21）中添加稳压电路；温度探测单元（21）通过RS485总线（20）连接垂放在测温探针（4）内部；温度探测单元（21）内部放置集成负温度系数热敏电阻的温度采集电路（22），所采用的负温度系数热敏电阻在0℃至10℃时阻值变化范围为15.4千欧至9.7千欧；温度采集电路中采用了LPC812微控制器，管脚功能可以实现功能切换，管脚1分配为AD片选，管脚2分配为AD时钟信号，管脚7分配为AD输入信号，管脚8分配为AD输出信号，管脚14分配为RS485总线输入信号，管脚15分配为MAX485片选信号，管脚16分配为RS485总线输出信号；LPC812微控制器自带通用异步收发传输器UART，并包含地址寄存器，可以单独设置地址；温度探测单元（21）获取的温度数据经过放大、模数转换后由LPC812通过UART发出，经过MAX485芯片调制成RS485总线模式进行传输；温度探测单元（21）呈圆柱状，整体密封，圆柱顶部和底部各设有四芯水密插座，可单独连接海底信号采集基站（24）工作也可多个串接后连接海底信号采集基站（24）工作，串接后可进行海底温度梯度的探测；探测海底温度梯度时，可根据需求选择合适长度RS485总线，海底信号采集基站（24）通过RS485总线与测温探针内部温度探测单元（21）进行通信和数据传输；温度探测单元（21）内部集成完整温度采集电路(22)，可直接输出数字信号，数字信号通过RS485总线传输到海底信号采集基站（24）中并存储，海底信号采集基站（24）通过RS485总线控制温度探测单元（21）工作时间并确定采样率工作参数；玻璃舱球（10）由上下两个半球组成且中间通过胶泥和胶带进行密封，并保持玻璃舱球（10）内部负压以保证仪器舱（2）下水后密封性良好；水声传感器（9）安装于玻璃舱球（10）的顶端，通过水声信号与外部进行水声通讯；四芯水密插座（6）穿舱安装在玻璃舱球（10）外壁，通过RS485总线（7）与测温探针（4）连接；固定支架（12）和耦合支架（17）固定在玻璃舱球（10）内部，耦合支架（17）安装在固定支架（12）下方；数据采集器（11）安装在固定支架（12）上方，电池组（14）环绕安装在固定支架（12）与耦合支架（17）中间的玻璃舱球（10）侧面，共放置10AH电池10组；电池组（14）在玻璃舱球（10）内均匀放置，使仪器在下沉过程中保持平衡；温度采集电路中信号放大部分电路中，电阻R1、R2、R4、R5构成电阻桥网络，电阻桥输出信号分别连接AD8553的第2脚与第9脚；电阻R3一端连接AD8553的第1脚，另一端连接AD8553的第10脚；电阻R6并联C9后一端连接AD8553的第4脚，一端连接AD8553的第5脚；电阻R7一端连接AD8553的第5脚，一端连接电容C8，对经AD8553放大后的信号起过滤作用，滤除高频信号噪声，放大后的模拟信号随后进行模数转换；R3、R6作为AD8553放大参考电阻，可通过改变电阻阻值改变放大系数。