一种实时精确检测海洋溢油传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了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。本实用新型专利技术采用先进的光电技技术，具有最佳灵敏度/成本比的海洋溢油污染精确检测传感器，同时将传感器单元和通讯、信号传输合为一体,以实现实时检测海洋中溢油。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的技术方案为： 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Ippb - lOOOppm。 本技术的工作原理：电源模块为本技术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。 作为本技术优选的技术方案，所述光学探测模块还设有屏蔽SNRlO到IO4信 号的电磁屏蔽电路。 作为本技术优选的技术方案，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。 作为本技术进一步说明，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。 作为本技术进一步说明，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技术实时精确检测海洋溢油传感器上。 作为本技术优选的技术方案，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 0.1 HZ到10HZ，即每100微秒到10秒采样一次数据。 作为本技术进一步说明，所述通讯模块包括蓝牙单元和RS232\485接口单 元，可以根据不同的工作环境选用不同的通讯方式进行数据通讯。所研发的水中溢油传感 器能实时精确地测定水中油的含量。应用时传感器可以有不同的设置：第一种为移动手提 式检测仪，用于随机检测水中的油污含量；第二种为固定式检测仪，如固定在海洋采油井 架、港口码头，浮标（不同深度处）上，通过无线通讯把检测数据传输到办公室；第三种为水 下移动检测仪，将检测仪系列由船拖引，通过电缆传输检测数据，结合GPS定位装置可快速 检测海洋溢油的三维分布。 本技术的优点： (1)采用先进的光电技技术，具有最佳灵敏度/成本比的海洋溢油污染精确检测 传感器； (2)将传感器单元和通讯、信号传输合为一体，以实现实时检测海洋中溢油； (3)结构简单，体积小，功能强大，可与智能终端组成智能化海洋溢油实时精确检 测系统，在海洋中有广泛应用，特别是海监部门用于监测海洋溢油、海洋污染等，是监测、执 法的重要手段，还可以扩充到内河、湖泊等水体的污染监测，适用于大多数环境监测部门。【附图说明】 图1为本技术的应用示意图； 图2为本技术的主控制电路图。【具体实施方式】 实施例1 : -种实当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永奇，
申请(专利权)人：广州神和光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44