一种可移动式水下超声清洗装置及海洋环境监测浮标的制作方法

本实用新型属于清洗装置领域，具体地说，是涉及一种水下超声清洗装置。

背景技术：

为充分利用海洋资源，近年来人们在许多海域投放了多种类型的海洋探测仪器，以用于海洋环境的实时监测。而受海洋特殊环境的影响，海洋探测仪器入水后，其表面很快就会发生海洋生物污损，进而对探测仪器的测量产生影响。因此，需要对海洋探测仪器的探头进行定期清洗，以保证测量结果的准确性。

目前，公知的用于海洋探测仪器的超声清洗装置，利用海洋探测仪器不工作的间隙，发射超声波对探测仪器的探头进行清洗。这种超声清洗装置的安装位置往往是正对探测仪器的探头部分，且位置固定不可移动。这种安装方式由于超声清洗装置位于探测仪器附近，因此，即便是关机状态也会对某些探测仪器的测量产生一定程度的影响，从而导致测量结果的不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可移动式的水下超声清洗装置，既可以解决海洋探测仪器所面临的生物污损问题，又可以减小清洗装置自身对海洋探测仪器的测量结果产生的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

在一个方面，本实用新型提出了一种可移动式水下超声清洗装置，包括电机、丝杆、滑块、封装盒、板声源、超声换能器和超声发生器；其中，所述电机受控于控制器；所述丝杆与所述电机轴连接，由电机驱动其旋转；所述滑块与所述丝杆螺纹连接，利用丝杆的转动驱动其直线运动；所述封装盒安装在所述滑块上，且具有开口；所述板声源安装在所述封装盒的所述开口位置，与封装盒装配形成一个密封腔室；所述超声换能器封装于所述密封腔室内，且与所述板声源相贴合；所述超声发生器向所述超声换能器输送电信号，控制超声换能器形变，进而推动所述板声源振动，生成超声波并向外传播。

为了提高滑块运动的稳定性以及滑块运动轨迹的准确性，本实用新型在所述水下超声清洗装置中还设置有滑台和导轨；其中，所述滑台与所述丝杆平行设置，所述滑块在所述滑台上滑动；所述导轨与所述丝杆平行设置，且与所述滑台以所述滑块为基准呈相对位置关系，所述导轨从所述滑块中穿过，利用导轨限制滑块的运动轨迹。

为了减小丝杆、滑台和导轨的长度，降低成本，本实用新型在所述超声清洗装置中还设置有延伸板，其与所述丝杆平行设置，一端安装在所述滑块上，另一端安装所述封装盒，以使超声换能器和板声源能够下放至更深的水域。

优选的，所述电机优选通过电缆连接所述控制器；所述超声换能器优选通过电缆连接所述超声发生器，通过使用长电缆可以将控制器和超声发生器安置于海面，而无需随电机、超声换能器等部件沉入水下，继而为控制器和超声发生器提供干燥、密封的工作环境。

优选的，所述电机优选通过联轴器连接所述丝杆，所述丝杆优选使用滚珠丝杆，以提高滑块位移量控制的精准度。

在另一个方面，本实用新型还提出了一种海洋环境监测浮标，包括浮体、安装在浮体上的竖井、安装在竖井中的支架、安装在支架上的海洋探测仪器以及可移动式水下超声清洗装置；所述可移动式水下超声清洗装置包括电机、丝杆、滑块、封装盒、板声源、超声换能器和超声发生器；其中，所述电机受控于控制器；所述丝杆与所述电机轴连接，由电机驱动其旋转；所述滑块与所述丝杆螺纹连接，利用丝杆的转动驱动其直线运动；所述封装盒安装在所述滑块上，且具有开口；所述板声源安装在所述封装盒的所述开口位置，与封装盒装配形成一个密封腔室；所述超声换能器封装于所述密封腔室内，且与所述板声源相贴合；所述超声发生器向所述超声换能器输送电信号，控制超声换能器形变，进而推动所述板声源振动，生成超声波并向外传播；所述控制器在海洋探测仪器停止工作期间控制所述电机驱动所述丝杆转动，进而驱动所述滑块带动超声换能器和板声源运动到海洋探测仪器所在的位置，发射超声波对所述海洋探测仪器进行清洗；在清洗结束后，所述控制器控制所述电机驱动所述丝杆反向转动，进而驱动所述滑块带动超声换能器和板声源向远离所述海洋探测仪器的方向移动，并停止在预定位置。

优选的，所述电机和丝杆安装在所述支架上，所述控制器和超声发生器封装于所述浮体内，利用浮体的密封作用可以为控制器和超声发生器提供干燥适宜的工作环境，提高控制器和超声发生器工作的安全性。

优选的，所述丝杆的长度方向平行于所述竖井的深度方向，当所述海洋探测仪器包括多个时，多个所述海洋探测仪器沿竖井的深度方向依次安装在所述支架上，这样，所述丝杆在转动过程中，可以驱动所述滑块带动所述超声换能器和板声源依次经过多个所述的海洋探测仪器，对多个所述海洋探测仪器依次进行超声清洗。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的可移动式水下超声清洗装置，可以根据海洋探测仪器的当前工作状态改变清洗装置的位置，既能够及时地清除附着在探头上的附着物，阻止生物污损条件膜的形成；又可以减小清洗装置对海洋探测仪器的测量产生的影响，从而保证了海洋探测仪器测量结果的准确性。将本实用新型的水下超声清洗装置应用在海洋环境监测浮标上，能够使搭载在浮标上的海洋探测仪器在水下长期连续正常工作，并提高了其测量数据的可信度。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的可移动式水下超声清洗装置的一种实施例的结构示意图；

图2是将图1所示的水下超声清洗装置应用在海洋环境监测浮标上的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

如图1所示，本实施例的水下超声清洗装置主要由超声发生器1、控制器2、电机3、丝杆5、滑台6、滑块8、封装盒18、板声源9、超声换能器10等部分组成。其中，控制器2通过电缆12连接电机3，用于对电机2的启停、转速及转动方向进行控制。所述电机2与丝杆5轴连接，例如可以通过联轴器4将电机2与丝杆5连接在一起，进而利用电机2的转动带动丝杆5随之旋转。将滑块8安装在滑台6上，并与丝杆5螺纹连接，在丝杆5转动的过程中，使滑块8沿滑台6直线移动，并通过改变丝杆5的转动方向来调整滑块8的移动方向。将封装盒18安装在滑块6上，所述封装盒18可以设计成具有开口的矩形盒体，将板声源9安装在所述封装盒18上，并封堵所述开口，通过板声源9与封装盒18的装配形成一个密封腔室19，用于封装所述超声换能器10。所述超声换能器10贴合在所述板声源9上，并在所述封装盒18内呈悬置状态。利用滑块8的直线移动带动封装盒18随之移动，进而带动板声源9和超声换能器10直线运动。超声发生器1通过电缆11连接超声换能器10，向超声换能器10发送电信号，例如频率可调的脉冲信号，以控制超声换能器10形变。利用超声换能器10的形变推动板声源9振动，通过板声源9的振动生成超声波并向外辐射，以用于对海洋探测仪器进行超声清洗。

在将本实施例的水下超声清洗装置应用在海洋环境监测浮标上，用于对浮标上的海洋探测仪器13进行超声清洗时，可以将水下超声清洗装置安装在海洋环境监测浮标的支架16上。如图2所示，为了将海洋探测仪器布放在海洋中，通常将海洋探测仪器13设置在由浮体15、竖井14、支架16等部分组成的海洋环境监测浮标上。其中，浮体15作为载体漂浮于水面上，以用于承载竖井14、支架16以及搭载在支架16上的各类海洋探测仪器13。竖井14设置在浮体15上并深入到海水中，支架16安装在竖井14中，并深入到海面以下待测的深度位置。将海洋探测仪器13和水下超声清洗装置分别安装在支架16上，并使超声换能器10和板声源9能够沿竖井14的深度方向上下移动。作为一种优选实施例，可以从支架16中选择两根沿竖井14的深度方向延伸的立柱161、162，所述两个立柱161、162最好以支架16竖直方向的中心轴线为基准呈相对位置关系。将海洋探测仪器13安装在其中一根立柱161上，若所述海洋探测仪器13包括多个，则优选将各个海洋探测仪器13沿竖井14的深度方向依次安装布设。将水下超声清洗装置安装在另外一根立柱162上，或者安装在两根立柱161、162之间的横梁163上且靠近另外一根立柱162的位置处。优选将水下超声清洗装置中的滑台6安装在支架16的立柱162上，并使滑台6沿竖井14的深度方向延伸。本实施例优选将水下超声清洗装置中的电机3安装在所述支架16的横梁163上，丝杆5通过轴承安装在滑台6上。滑块8与丝杆5螺纹连接，且滑块8靠压在滑台6上，沿滑台6表面上下滑动。

在本实施例的水下超声清洗装置中还可以进一步设置导轨7，所述导轨7平行于丝杆5布设，且优选与滑台6相对于丝杆5呈相对位置关系，并固定在滑台6竖直方向的两端。所述导轨7从所述滑块8中穿过，利用导轨7限制滑块8的运动轨迹，以提高滑块8运动轨迹的准确性。

为了提高滑块8位移量控制的精准度，所述丝杆5优选采用滚珠丝杆。对于丝杆5的长度不能满足海洋探测仪器13布放深度要求的情况，可以在滑块8上安装延伸板17，如图2所示。将延伸板17平行于滑台6布设，一端固定在滑块8上，另一端安装所述封装盒18，以使滑块8运动到导轨7的最下方时，超声换能器10和板声源9能够位于布放深度最深的海洋探测仪器13的下方，以便于对海洋探测仪13下部的探头进行超声清洗。

对于水下超声清洗装置中的超声发生器1和控制器2而言，优选将其封装于浮体15内，为超声发生器1和控制器2提供干燥的工作环境，以确保超声发生器1和控制器2工作的安全性。

结合图2，对本实施例的水下超声清洗装置的工作原理阐述如下：

将本实施例的水下超声清洗装置安装于海洋环境监测的支架16上，随海洋探测仪器13一同投放入待测海域。

在投放初期，超声换能器10和板声源9位于预定位置，所述预定位置远离海洋探测仪器13的探头位置，以避免对海洋探测仪器13的测量作业产生影响。

在海洋探测仪器13工作一段时间后，待海洋探测仪器13停止运行时，控制器2控制电机3转动（例如正转），驱动丝杆5旋转（例如正向旋转），以控制滑块8携带超声换能器10和板声源9向下移动，直到板声源9正对海洋探测仪器13探头的位置时，控制器2控制电机3停止转动。然后，超声发生器1输出脉冲信号，控制超声换能器10形变，进而推动板声源9振动，使板声源9生成超声波并向外传播，对海洋探测仪器13的探头进行清洗。

清洗结束后，控制器2可以控制电机3反向转动（例如反转），进而驱动丝杆5反向旋转，以控制滑块8携带超声换能器10和板声源9向上移动，途径所述的海洋探测仪器13。在超声换能器10和板声源9向上移动的过程中，可以继续发射超声波，以用于对海洋探测仪器13除探头以外的部位进行超声清洗。若在海洋探测仪器13的上方还布设有其他的海洋探测仪器13，则在超声换能器10和板声源9向上移动的过程中，还可以对其他的海洋探测仪器13依次进行超声清洗。

当超声换能器10和板声源9向上移动到预定位置后，控制器2控制电机3停止转动，水下超声清洗装置进入待机状态。此时，可以开启海洋探测仪器13继续执行水下监测作业。

设置水下超声清洗装置和海洋探测仪器13交替作业，从而在不影响海洋探测仪器13正常作业的情况下，可以对海洋探测仪器13实现有效地清洁，进而保证海洋探测仪器13不会受到海洋生物污损问题的影响，使得其测量结果的准确性得以提高。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。