专利名称：深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋测量仪器，特别是涉及现场测量海水中悬浮颗粒分布和浓度的仪
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背景技术：
海水中悬浮颗粒物对海洋环境有重要影响，悬浮颗粒物的检测是海洋环境监测的重要内容，也是近海海洋环境治理的重要内容。海洋环境治理需要现场海水悬浮颗粒物资料，海洋调查规范和海洋监测规范中都将现场测量海水悬浮颗粒物作为重要内容列出，为此，水中现场悬浮颗粒物的测量仪器得到进一步重视。目前，海水中悬浮颗粒的测量仪器主要是利用光学方法进行测量，利用获取水中悬浮颗粒的散射图像或者通过对薄层海水显微成像，以测量海水中悬浮颗粒物的分布和浓度。水中悬浮颗粒散射图像散斑的大小与实际悬浮颗粒的大小之间为复杂的函数关系，计算繁琐，误差较大；利用对薄层海水显微成像分析海水中悬浮颗粒物的分布和浓度，对光学显微成像系统的要求较高。图1显示现有技术的测量水中悬浮颗粒物的“水中悬沙图像仪 (ZL2005100131032) ”的水下机。图1涉及的水中悬沙图像仪由水下机和水上计算机两部分组成，水下机的机芯设置在圆柱套筒1内，包括显微物镜3、CXD相机2。水下机圆柱套筒1 的端盖外部设置采样装置，采样装置包括固定在端盖上的定片4、定片外侧的动片5，动片5 和定片4为透明的玻璃片。动片5固定在LED光源装置6的前端，LED光源装置6与圆柱套筒1的端盖外部设置的直线电机连接。在直线电机的带动下，动片5沿定片4滑动，在动片5和定片4之间形成采集的薄层水样。LED光源照亮水样，显微物镜3接收含有悬浮颗粒物的薄层水样的图像，CCD相机2将水样图像转化为数字图像传给水上计算机，然后进行处理得到海水水样中悬浮颗粒物的分布和浓度。但是，图1所示的水中悬沙图像仪的水中显微光学系统的显微物镜3采用放大倍率为10倍的短距离物镜，不能拍摄海水中相当多的5微米以下的微小颗粒。对于普通的短距离物镜，要拍摄5微米以下的微小颗粒，显微物镜放大倍率至少要达到40倍，显微物镜前端面到要观察的颗粒之间的物距需要小于1毫米，要求安装在物镜和被观察颗粒之间的定片4小于1毫米，起密封窗口作用的定片4将无法承受海水压力。另外，采样装置的动片5 与定片4之间的缝隙与海水连通，缝隙中会有流动海水，影响拍摄的图像，容易出现拖尾现象，造成颗粒图像模糊，难以真实的反映颗粒大小。
发明内容
针对现有技术的水中悬浮颗粒物测量装置存在的问题，本发明推出新的深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪，采用长距离显微物镜，增大了物镜与动片之间的定片厚度，解决了深海耐压和放大倍率的矛盾，使深海微小悬浮颗粒的现场测量成为可能。同时，采用自动闭合采样机构，动片设置在可移动的密封罩上，自动升降的密封罩使动片和定片之间的取样海水与外界隔离，避免海水流动引起的拍摄图像模糊问题。本发明所述的深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪由水下机和水上计算机两部分组成。水下机为圆柱型结构，水下机的机芯设置在圆筒机壳内，机芯包括长距离显微物镜、数字目镜、微处理器、电池盒，长距离显微物镜靠近机壳前部端盖，长距离显微物镜后面设置数字目镜。圆筒机壳前部端盖外部设置采样装置，采样装置为自动闭合采样机构，包括升降机构、LED光源、定片、动片和环形密封罩。定片固定在机壳端盖的外侧，动片设置在 LED光源固定罩的下部敞口上，LED光源固定在光源固定罩的中心，光源固定罩外侧设置环形密封罩，光源固定罩与升降机构连接，升降机构带动光源固定罩上下移动。升降机构的动作由微处理器的控制电路控制。本发明所涉及的深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪，采用长距离显微物镜，增大了物镜与动片之间的定片厚度，解决了深海耐压和放大倍率的矛盾，可以拍摄深海5微米以下水中悬浮物微小颗粒；采用自动闭合采样机构，动片设置在可移动的密封罩上，自动升降的密封罩动片和定片之间的取样海水与外界隔离，避免海水流动引起的拍摄图像模糊问题。
图1为现有技术的水中悬沙图像仪水下机结构示意图。图2为深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪的下机结构示意图。附图中标记说明
I、圆柱套筒 3、显微物镜 5、动片 7、圆筒机壳 9、长距离显微物镜
II、海水 13、环形密封罩 15、连接杆 17 λ立而盖 19、电池盒。
具体实施例方式现结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。图2显示了深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪水下机的具体结构，如图2所示，其水下机为圆柱型结构，水下机的机芯设置在圆筒机壳7内，机芯设置长距离显微物镜9、数字目镜8、微处理器18、电池盒19，长距离显微物镜9靠近圆筒机壳7的前部端盖17，长距离显微物镜9后面设置数字目镜8，数字目镜8与微处理器18连接。圆筒机壳7前部端盖17外部设置采样装置，采样装置包括升降机构16、LED光源14、定片10、动片12和环形密封罩13。定片10为透明玻璃片，固定在机壳端盖17的外侧。动片12设置在LED光源14的固定罩的下部敞口上，动片12是与定片
2、CCD相机
4、定片
6、LED光源装置 8、数字目镜 10、定片 12、动片 14、LED光源 16、升降机构 18、微处理器10大小相同并带有刻度的透明玻璃片。长距离显微物镜9、数字目镜8、LED光源14、定片 10和动片12在同一条轴线上。LED光源14固定在光源固定罩的中心，光源固定罩外侧设置环形密封罩13，光源固定罩与升降机构16连接。升降机构16包括电机和机壳端盖前部固定杆上的滑块，电机带动固定杆上的滑块沿固定杆上下往复移动，固定杆上的滑块由连
接杆15与光源固定罩固定一起。升降机构16带动光源固定罩上下往复移动，升降机构16的动作由微处理器17的控制电路控制。
权利要求
1.一种深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪，由水下机和水上计算机两部分组成，其特征在于水下机的机芯设置在圆筒机壳(7)内，机芯设置包括长距离显微物镜(9)、数字目镜(8)、微处理器(18)、电池盒(19)，长距离显微物镜(9)靠近机壳前部端盖(17)，长距离显微物镜(9 )后面设置数字目镜(8 )；圆筒机壳前部端盖(17)外部设置采样装置，采样装置包括升降机构(16)、LED光源(14)、定片(10)、动片(12)和环形密封罩(13)；定片(10)固定在机壳端盖(17)的外侧，动片(12)设置在LED光源固定罩的下部敞口上，LED光源(14) 固定在光源固定罩的中心，光源固定罩外侧设置环形密封罩(13)，光源固定罩与升降机构 (16)连接。
2.根据权利要求1所述的深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪，其特征在于，动片 (12)是与定片(10)大小相同并带有刻度的透明玻璃片。
3.根据权利要求1所述的水中悬浮颗粒图像仪，其特征在于，长距离显微物镜(9)、数字目镜(8)、LED光源(14)、定片(10)和动片(12)在同一条轴线上。
4.根据权利要求1所述的深海高放大倍率水中悬浮颗粒图像仪，其特征在于，所述升降机构(16)包括电机和机壳端盖前部固定杆上的滑块，电机带动固定杆上的滑块沿固定杆上下往复移动，固定杆上的滑块由连接杆(15)与光源固定罩固定一起。
全文摘要
本发明公开一种深海高放大倍率水中悬浮颗粒图仪，水下机的长距离显微物镜靠近机壳前部端盖，长距离显微物镜后面设置数字目镜。圆筒机壳前部端盖外部设置采样装置，采样装置包括升降机构、LED光源、定片、动片和环形密封罩。定片固定在机壳端盖的外侧，动片设置在LED光源固定罩的下部敞口上，LED光源固定在光源固定罩的中心，光源固定罩外侧设置环形密封罩，光源固定罩与升降机构连接，升降机构带动光源固定罩上下移动。升降机构的动作由微处理器的控制电路控制。本发明采用长距离显微物镜，增大了物镜与动片之间的定片厚度，解决了深海耐压和放大倍率的矛盾，可以拍摄深海5微米以下水中悬浮物微小颗粒；采用自动闭合采样机构，避免海水流动引起的拍摄图像模糊问题。
文档编号G01N15/14GK102507416SQ20111032465
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者于翔, 于连生, 宋家驹 申请人:国家海洋技术中心, 天津城市建设学院