[实用新型]一种实时精确检测海洋溢油传感器

说明书

技术领域

本发明涉及检测传感器领域，特别是一种实时精确检测海洋溢油传感器系统。

背景技术

海洋采油时经常发生原油溢漏，造成严重的海洋污染，影响海洋生态，典型的例子是近年我国渤海湾和美国墨西哥湾的严重石油溢漏事件。海洋执法部门必需快速评估海洋原油溢漏的总量和影响范围，这需要有一种有效的检测技术和手段。然而,在溢油过程中，油在上升到水面的过程中，大部分悬浮在水中，只有一部分到达水面。虽然到达水面的这一部分油可用卫星遥感手段监测其扩散的范围，但是检测水面下这大部分溢油就相当困难。目前，最先进的水下污染检测技术是水下机器人，典型的例子有麻省理工学院的智能鱼，美国Scripps海洋研究所的“水下探险者”。它们都带有所谓“微型化学实验室”，可以自动和实时地取样和进行化学分析，其造价可想而知是相当高的。国内对海洋溢油检测也有一些研究，主要是在海洋部门，大部分是基于机载或星载光学遥感方法。另外，用采样确定水中溢油的常用技术是荧光光谱技术。目前，国内海水中石油类污染物的检测主要使用荧光分光光度法(国标GB17378.4-2007仲裁方法)、红外光谱法、紫外分光光度法，这些检测方法都需要对海水使用有机溶剂萃取后再进行分析，存在着耗时长、对实验条件要求高、容易造成二次污染等缺点，难以在现场监测中使用。基于上述原因，我们研发水中溢油传感器系统是非常及时和必要的。

发明内容

本发明针对现有海水中石油类污染物的检测方法需要对海水使用有机溶剂萃取后再进行分析，存在着耗时长、对实验条件要求高、容易造成二次污染等缺点，难以在现场监测中使用等不足，提供一种实时精确检测海洋溢油传感器。本发明的技术方案为：

一种实时精确检测海洋溢油传感器,包括电源模块、光学探测模块、多级模拟信号处理电路、数模转换电路、通讯模块和控制模块，所述光学探测模块包括可以探测pw级(10^-12瓦)荧光信号的超低噪声跨阻抗放大器，所述多级模拟信号处理电路包括高通滤波器、两级Sallen-Key滤波器和可调增益放大器；所述电源模块提供工作电源，控制模块控制光学探测模块工作，检测到信号后输出模拟信号，模拟信号通过高通滤波器和两级Sallen-Key滤波器滤波，进一步通过可调增益放大器(VGA)放大以达到最优的电压水平，通过数模转换电路转换为数字数据给控制模块，控制模块通过通讯模块给控制终端发送数据并接收执行控制指令。控制模块采用单片机把数模转换器集合到传感器电路中，也用于控制VGA增益，数模转换器把模拟信号转换成数字信号，信号分辨力为0.08mv，传感系统的最大增益为100，这样探测水中油浓度范围为1ppb－1000ppm。

本实用新型的工作原理：电源模块为本实用新型实时精确检测海洋溢油传感器提供工作电源，启动后控制模块根据控制终端的控制指令，控制光学探测模块工作，超低噪声跨阻抗放大器检测到荧光信号后输出模拟信号，经过多级模拟信号处理电路的处理以及可调增益放大器(VGA)放大以达到最优的电压水平，然后经过模数转换，变为数字数据给到控制模块，控制模块通过通讯模块给控制终端发送数据并接收执行下一步的控制指令，实现海洋溢油实时精确检测。

作为本实用新型优选的技术方案，所述光学探测模块还设有屏蔽SNR10到10⁴信号的电磁屏蔽电路。

作为本实用新型优选的技术方案,还包括相位锁定模块，所述相位锁定模块是采用晶体振荡器进行分频得到时钟信号，时钟信号的电平分别控制紫外LED电路的MAX4528和光探测电流电路MAX4528的输出信号，使其光发二极管即紫外LED的相位和光探测电流的相位相互锁定,以便消除模拟信号传输路径上的噪声。模拟信号而后转换成低频信号，再进行数模转换成数字信号。

作为本实用新型进一步说明，所述电源模块包括可充电电池单元和电缆供电单元，可以根据不同的应用环境选用不同的电源单元供电，提高适用性。

作为本实用新型进一步说明，控制模块设有A/D接口和USB接口，可以将数模转换电路一些等功能电路设置在本实用新型实时精确检测海洋溢油传感器上。

作为本实用新型优选的技术方案，还包括具有SD卡的存储电路，系统能在SD卡上以EXCEL格式存储时间、增益、荧光信号、温度和压力五类数据，数据采样频率可设置为0.1HZ到10HZ，即每100微秒到10秒采样一次数据。